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" Al,li,e au chrome êt wa. manganèse et leur application :À,j,µ,xr<LGbrf8datioù' 'de divers appareils.
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Les alliages fer-chrome-manganèse-contenant de 6 à Éy0$ de "chrome'et'de 6 à 407 'de' maganèse et .jusqu'à 1% de carbone .et, plus particulièrement, de 'l5 à 25% de chrom'e, de 6 à 2.0$> -de manganèse e.t moins de 0,2%- de carbone sont connus comme présentant-des . propriétés intéressantes de résistance à la cor- rosi.on.
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L'obtention ,d'gb'jE)ts' j;ndus,riels .â partir d'alliages techniques de'.ce'type suppose.'.'.la; réalisation simultanée d'un certain ,nomq:r:oe :d'Ef',,'ë\30+,a.t.érist,iqúe's' qui sont ,es-sentiellement les suivantes' :' "' a) ces alliages;.doivent" pouvoir'être déformés' à tempéra- ture élevée, par exemple par forgeage, laminage ou autres opé-
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rati-ons analogues, dans' des conditions industriellement satis- faisantes'; b) ces alliages, .doivent également'.pouvoir 'être façonnés
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à temp6raturè.@,o'rdînaire, 'par exemple'par ét.irage, emboutissage, ou autr.es actions déformantes, ou bien être assemblés par soudure, le tout-dans des 'conditions elles aussi industriellement satisfaisantes';
c) ces alliages doivent posséder.une résistance mécanique .et. une absence de fragilité conduisant à des caractéristiques élevées d'allongement à la traction et' de résilience au choc; d) .ces alliages doivent'' enfin pouvoir être soumis, soit
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au cours de leur 'réfoîdîssement;
< so3.t'au cours de réchauffa- ges,'tels par exemple.que des opérations de traitement thermi- que .ou de.soudure, àun séjour dans'une zone de température de 500 à 800 C sans'.acquérir une sensibilité,particulière au phé- nomène connu sous le nom de corrosion intercristalline,
Si cette condition-n'est pas remplie, l'attaque de corrosifs tels, par exemple, que les'acides ou les solutions
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salines agressives, pendant ou apyres ce'séjour, conduit''à une pert,e de l'éclat métallique, de la sonorité, de la résistance mécanique et 'de la ductilité.
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Dans le cas des alliages inoxydables au chrome nickel,
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particulièrement du type 18-8 (l8% de chrome et 8% de nickel) il a été proposé, pour ne pas que ce phénomène de corrosion se produise, soit de faire comporter à de tels alliages une teneur en carbone très faible, soit d'ajouter à ces alliages un ou plusieurs éléments d'addition tels que tungstène, molybdène, niobium, vanadium et spécialement titane, en quantités variables suivant la teneur en carbone de l'alliage, les meilleurs résultats étant obtenus lorsque l'élément d'alliage est, dans ce dernier cas, en proportion au moins quatre fois égale à la teneur en carbone.
L'expérience a montré qu'en suivant l'une ou l'autre de ces prescriptions, on obtient, dans le cas des alliages 18-8 au chrome-nickel, des alliages techniques susceptibles de satisfaire à la réalisation d'objets industriels répondant aux conditions satisfaisantes indiquées ci-dessus.
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Au contraire, les travaux faits par la Société deman- deresse sur les alliages ferreux inoxydables au chrome manganèse ont fait apparaître que, bien que l'abaissement de la teneur en carbone ait une action favorable, cette'mesure est absolument insuffisante, à elle seule, pour éviter la corrosion intercristalline,
En effet, des alliages au chrome manganèse ayant une teneur en carbone même inférieure à 0,03% qui est la plus basse qu'il soit possible,de réaliser techniquement sont encore sujets à cette corrosion d'une façon importante.
C'est ainsi par exemple que, d'une part, un alliage
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inoxydable au chrome-nickel à l8% de chrome et 10% de nickel ayant une teneur en carbone de 0,1% trempé à 1.100 C et revenu à la température de sensibilisation maxima (650 ) a donné,
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après traitement d.e 72 heures par le réactif de Monypermy à l'ébullition, une porto en poids de 5/7 mg/cm2, a'perdu sa so- norité et a crique au pliage à 90 ; tandis que, dans les mêmes conditions de traitement, un alliage analogue titrant seulement
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0, 03 jo de carbone a présenté une perte, en poids, de 0,5/1 mg/cm2@ n'a donné aucune perte de sonorité et aucune crique au pliage;
et .que, d'autre part, un alliage au chrome-manganèse renfermant
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l8% de chrome et 10% do manganèse, ayant une teneur en carbone de 0,1% trempé à 1100'C et revenu à la température de sensibi- lisation maxima (600 C) a donné, après traitement de 72 heures par le réactif de Monypenny à l'ébullition, une perte, en poids,
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de 100 mS/cm2, a perdu sa sonorité et a criqué au pliage, à 90 et que, dans les mêmes conditions de traitement, un alliage ana- logue titrant seulement 0,03% de carbone, avait encore une perte,
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on poids, de 20/35 m/Cnl2, avait perdu sa sonorité et a criqué au pliage à 90 .
Cela constitue, comme on le voit, une différence es- sontielle de comportement entre les deux groupes d'alliages.
On a proposé d'autre part de supprimer le phénomène de corrosion întercristalline en ajoutant aux alliages au chrome-
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mangancse, des éléments tels, par exemple, que le titane, connus pour leur action favorable dans le cas des alliages au'chrome
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nickel, et ceci dans les rlêmes proportions de quatre fois au moins la teneur en carbono.
L'expérience racrltro dans cc cas que, sous 'réserve d'incor-porer à ces-alliages, une proportion d'éléments d'addition supé.11i eure à. celle qui est nécessaire dans les alliages au chrome- nickel du typé 18-8,..on peut encore obtenir. le résultat cherché en ce qui concerne la suppression de la corrosion intergranulai- @
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re.
Mais l'application de ces prescriptions n'est, nullement suffîsante pour obtenir des alliages techniques répondant aux çonditions indiquées'plus haut. ainsi C'est ainsi par exemple que, d'une part un alliage C'est par exemple que, d'une part, un alliage au chrome nickel titrant 18% de chrome, 10% de nickel, 0,04% de carbone et 0,2% de titane, essayé dans les conditions de traitement précisées plus haut, a subi une perte, en poids, de Ô,5/1 mg/cm2, n'a présente-aucune perte de sonorité -et a plié à bloc sans criques.
Cet alliage était aisément laminable, et possédait après trempe à 1100 C une résistance de 60 kg/mm2, un-allongement de 50% et une résilience Mesnager de 37 kgm ; tandis que, d'autre part, un alliage au chrome manganèse titrant 18% de chrome, 11% de manganèse, 0,04% de carbone et 0,2% de titane, essayé, .dans les conditions de traitement précisées plus haut, a subi-une perte, en poids, de 15/17 mg/cm2 et a criqué au pliage à 90 .
Si, en s'inspirant des faits connus, on augmente laproportion des additions, la corrosion intercristalline est supprimée,. mais l'alliage présente une fragilité élevée et n'est plus susceptible 'd'être façonné par-emboutissage ni d'être soudé. Par exemple un alliage au chrome-manganèse titrant 18% de chrome, 11% de manganèse, 0,05 de carbone et 0,35% de titane;essayé dans les'conditions de traitement précisées plus haut, a subi une pert.e de poids de 0,5/1 mg/cm2 et a plié sans' criquer. Toutefois, cet alliage, aisément laminable, possédait après trempe à 1100 C, une résistance de 55 kg/mm2, ,un allongement de 2% et une résiliénce Mesnager de' 0,5/1 kgm et ne pouvait être embouti ni soudé.
Si donc l'homme de l'art se-borne sans plus, à rochercher la fabrication d'appareils industriels en utilisant des alliages au chrome-manganèse conformément aux données de,la littérature, l'expérience montre qu'il sera incapable d'obtenir le résultat cherché tel qu'il est. défi'ni ci-dessus dans les alinéas a) à d).
Il a été d'autre part proposé, dans le's alliages au chrome-manganèse, de remplacer le manganèse par du nickel, ceci dans une proportion allant jusqu'à la moitié de la teneur on manganèse, sans que cela exerce aucune influence'nuisible mais bien au contraire en accroissant certatnes caractéristiques de résistance mécanique.
Lorsqu'on effectue ce remplacement, dans les limites proposées, dans des alliages au chrome-manganèse' renfermant du titane, il est apparu le fait nouveau que l'alliage ainsi obtenu n'était plus susceptible d'être travaillé par 'laminage à chaud ou forgeage dans dos conditions industriellement satisfaisantes, bien qu'il répondît aux données do la littérature.
C'est ainsi par exemple qu'un alliage au chromemanganèse renfermant 18% de chrome, 9% de manganèse et 2,5% de nickel, 0,05% do carbone et 0,2% de titane, donc comparable à l'alliage cité plus haut à 12% de manganèso, a criqué d'une manière très importante au cours du'laminage 'à chaud alors qu'il possédait après trempe une résistance de 70 kg/mm2, un allongement de 30%et une résilience Mesnager de 25 kgm. Cet inconvénient est essentiellement lié à l'addition, du nickel comme le montre l'expérience que fournit, à ce point. de.vue, l'étude des alliages au chrome-manganèse sans titane.
C'est ainsi, par exemple qu'un alliage au chrome-manganèse renfermant 18% de chrome, 9% de manganèse, 2,5% de nickel et'0,05% de carbone n'a pu être laminé à chaud ni forgé dans les conditions habituelles alors qu'il possédait, après trempe, une 'résistance' de 75 kg/mm2, un @
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allongement de 45% et une résilience Mesnager de 35 kgm. Ceci démontre que l'addition de nickel, dans les limites rappelées ci-dessus, addition qui possède effectivement une action favo- rable et prévisible sur les propriétés mécaniques, exerce une action défavorable et imprévisible sur la facilité de travail à température élevée.
Ceci explique encore, en particulier, pourquoi les alliages au chrome-manganèse - bien que leurs pro- priétés de corrosion dans certains milieux soient équivalentes et que leur prix de revient soit inférieur - ne se sont pas subs- titués jusqu'ici aux alliages au chrome-nickel pour la construc- tion des appareils destinés à l'industriechimique.
Malgré les conclusions que l'on pourrait tirer de ce qui précède, à savoir qu'aucune solution satisfaisante au pro- blême posé ci-dessus n'apparaît possible dans le domaine des al- liages ferreux au chrome-manganèse, la demanderesse a, par la présente invention, trouvé le fait surprenant qu'il est possible' de réaliser des alliages industriels dans lesquels l'influence défavorable du titane sur les caractéristiques mécaniques et l'influence défavorable de l'addition de nickel sur les possibi- lités de travail à chaud se corrigent mutuellement, sous la ré- serve expresse de réaliser certains rapports définis entre les teneurs de carbone, de titane et de nickel, à savoir - dans les alliages renfermant 15 à 19% de chrome, 7 à 15% de mangahèse et jusqutà 0,1% de carbone - un rapport Ti supérieur à 6 et un rap- port Ni compris entre 3 et 8.
On acité C plus haut, le cas d'al-
Ti liages dans lesquels la première condition (rapport Ti supérieur à 6) n'était pas réalisée et qui n'out pas résisté C à la corrosion intorgranulaire et d'alliages pour lesquels la te- neur en nickel était trop élevée par rapport à la teneur en ti- tane, c'est-à-dire dépassait le rapport 8.
On peut encore citer l'exemple suivant : Un alliage au chrome-manganèse renfermant 18% de chrome, 9% de manganèse, 0,05% de carbone, 0,35% de titane et seulement 0,6% de nickel a pu être laminé ou forgé sans difficultés. Essayé dans les conditions de traitement précisées plus haut, il a présenté une perte, en poids, de 0,5/1 mg/cm2 et a plié à bloc sans criques mais, après trompe à 1100 , il a donné une résistance de 60 kg/mm2 avec un allongement de 2% et une résilionce Mesnager de 0,7 kgm.; il n'a pu être ni erbouti ni soudé.
Dans les limites de composition indiquées des alliages chrome-manganèse, c'est donc à l'intérieur du domaine ainsi defi- ni et de ce domaine seul, qu'il est possible de satisfaire simul- tanément aux conditions énumérées plus haut, indispensables à la réalisation d'appareillages industriels soumis à la corrosion, spécialement à la corrosion intercristalline qui peut intervenir après chauffage dans la zone de température comprise entre 500 et 750 .
C'est ainsi que, conformément à l'invention, un allia- ge inoxydable au chrome-manganèse renfermant 18% de chrome, 10% de manganèse, 2% de nickel, 0,05% de carbone ot 0,35% do titane, a pu être laminé à chaud sans difficultés. Essayé dans les con- ditions de traitement-précisées ci-dessus, il a présenté une perto, en poids, de 0,5/1 mg/cm2, ne possédait aucune fragilité au pliage, et a donné, après trempe à 1100 C, une résistance de 65 Kg/mm 2, un allongement de 35% et une résilience Mesnager de 35 Kgm.
Les autres compositions d'alliages dans lesquels les proportions comprises dans les limites rappelées ci-dessus de @
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chrome, de manganèse, de nickel, de carbone et de titane, et dans lesquels les rapports du titane au'carbone et du nickel au titane étaient, respectivement, supérieur à 6 'et; compris 'entre 3 et 8, se sont montrés laminablés et forgeables à 'chaud, éti- rables, emboùtissables à froid,.soudables, peu fragiles et ont résisté à la corrosion de. surface et' à'la corrosion intercristal- line quoiqu'ayant été. portés à une température comprise entre 500 et 800 0' et quoique n'ayant pàs été trempés après avoir été soumis à là dite température.