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Alliage usinable résistent à' la chaleur.
Comme matériau de résistance électrique pour le chauffage de fours industriels, d'appareils de chauffage électrique, etc.., on a employé jusqu'à présent des allia- ges de métaux non précieux appartenant de préférence à deux types.
L'un des types d'alliage comprend avantageusement ..du nickel et du chrome ou du nickel, du chrome ¯et du fer.
Ces alliages qui sont en usage depuis 30 ans environ sont par leur nature austénitiques et présentent des propriétés de ré- sistance mécanique relativement bonne à des températures mo- dérées . Leur résistance à l'oxydation est toutefois limitée et pour cette raison on ne les emploie pas pour des tempéra .- tures plus élevées qu'environ 1050-1100 C. En outre, ils sont. attaqués par le soufre et les composés du soufre. Leur champ d'application sous ce rapport est par conséquent limité.
Depuis environ 15 ans, on a commencé à remplacer les alliages mentionnés ci-dessus par des alliages qui con- tiennent principalement du chrome, de l'aluminium et du fer, ou du chrome, de l'aluminium, du fer et de pluspetites quan- tités de cobalt. Ces alliages sont, par leur nature, ferriti-
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ques et en particulier le type contenant du cobalt est no- tablemen plus fortement résistant à le chaleur et l'o- xydation que les alliages mentionnes contenant au nickel, de sorte qu'ils peuvents'employer pour des températures beaucoup plus élevées, par exemple jusqu'à 1850-1400 C.
Ces alliages de résistance ferritirues ont élargi consi- dérablement la zône de température à l'intérieur de la- quelle on peut travailler avec des fours de résistance et des appareils chauffés électriquement. Ils n'ont pas été dépassés au point de vue de la résistance à l'oxydation et au feu parmi les alliaces métalliques qui contiennent des métaux non précieux. Les brevets suédois n 68180 et 82.948 décrivent des alliages du type ferritique mentiomié ci-des- sus.
Dans ces brevets, on attache également une importance particulière comme étantessentielle pour un Matériau de résistance électrique, à une résistance élevée à la chaleur et à une résistance électrique élevée.
Dans la technique électro-thermique, on a imposé entre- temps des exigences toujours plus élevées au matériau de ré- sistance électrique, il doitposséder notament de bonnes propriétés de résistance mécaniques, en particulier au;: tem- pératures élevées auxquelles leéléments s'emploient en gé- néral, ainsi qu'une ténacité aussi bonne que possible, même aprôs un long usage.
On a maintenant observé que dans les limites d'analyse qui sont protégées par le brevet 82.948, il est possible d'é- tablir un alliage de résistance qui présente, en dehorsd'une résistance à 1:: chaleur élevée et d'une résistance électrique élevée, également ces propriétés non encore considérées comme essentielles jusqu'à présent, savoir une bonne solidité méca- nique et une bonne ténacité.
La présente invention est basée sur la constatation que ces propriétés mécaniques favorables peuvent êtrae obtenues dans des alliages établis sur le. base fer-chrome-aluminium-cobalt, par .'L'emploi de teneur notablement
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plus élevée e. cobalt que celles se présentant dans la pratique, et que ces améliorations apparaissent pour une limite minima sensiblement déterminée de la teneur en cobalt. Ceci ressort de.s deux diagrammes du dessin annexé qui montrent l'allongement (fig.1) et la limite de rupture (fig.2) en fonction des teneurs en cobalt.
Les points 1-5 qui servent de base à ces courbes représentent des allia- ges qui comportent une teneur en chrome dtenviron 22%; une teneur .en aluminium d'environ 3% et une teneur en cobalt variant comme suit : Echantillon ? 1 5,2% Echantillon ? 2 13,3%- Echantillon ? 3 15,4%
Echantillon, n 4 22,0% Echantillon ? 5 28,8%.
L'allongement et la limite de rupture ont été déter- minés sur des éprouvettes qui ont été chauffées pendant longtemps à des températures élevées. On observe une amélio- ration notable des propriétés mécaniques dès que la teneur en cobalt s'élève jusqu'à 14%. Une élévation de la teneur en cobalt de 13,3%, échantillon N 2, jusqu'à 15,4%, échantillon K 3 conduit à 'une élévation de'l'allongement dtune fraction de pourcent jusque largement 8% et de la limite de rupture d'environ 38 jusqu'à environ 125 kg/mm2. L'examen des sur- faces de rupture dans les'essais de traction exécutés mon- trent une différence notable entre les échantillons 3 et 3 au point de vue de la structure et de la grosseur de grain.
L'échantillon N 3 est à grains notablement plus tins, ceci explique l'allongement notablement plus grand (ténacité).
En correspondance avec ces observations, la présente invention consiste: ce que qu'à des alliages qui contien- nent courte matières principales, outre le fer, du chrome en' quantité de 10 à 30%, de l'aluminium 2-9%, ainsi que du car- bone 0,01-0,35%, on ajoute du cobalt en quantité d'au moins 14% et au maximum d'environ 30%.
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Les présents alliages se caractérisent par une résistance mécanique élevée aux températures élevées ainsi que par le fait qu'en cas de refroidissement lent de la température de 'fusion jusqu'à le, température du local, ils passent toujours par une ou plusieurs transformations de phase, tandis que la structure cristalline est régénérée.
Une pièce de construction fabriquée au moyen de 1'alliage qui a fonctionné pendant longtemps à une température éle- vée par exemple1500 C, ce qui provoque un agrandissement du Grain, redevient donc à grains fins après le refroi- dissement à le température du local, c'est à dira qu'elle acquiert de nouveau sa bonne ténacité initiale.
On a observé en outre que ln haute teneur en cobaltde l'altiste lui donne une meilleure force de ré- sistance au soufre et aux composés du soufre, ce qui re- présente un avantage essentiel en particulier pour des alliages de résistance contenant du nickel rui, comme on l'a mentionné, sont détruits repidement sous l'influence de composés contenant du soufre.
Le niobium ainsi qu'un ou plusieurs des métaux molybdène, tungstène, titenium et vanadium produisent en . outre de leur cât é. une élévation de 10 solidité etde l'u- sinabilité du matériau aussi bien aux températures élevées qu'à la température du local, le tout avec conservation de la résistance remarquable à l'oxydation et de la durée d'existence de l'alliage .
Le niobium a la propriété d'être un producteur énergique de carbure et d'éliminer par conséquent le carbo- ne de la masse d'alliage, de sorte que celle-ci se laisse mieux travailler. ,J'est le c également pour le @un@sténe et le molybdène, lesquels conir Tuent en outre à prolonger la durée d'existencepar l'augmentation de la résistance à l'oxydation.
Les fortes teneurs en cobalt dans l'alliage ont pour conséquence que la fusion des russes d'alliage doit s'effectuer à des températures très 'élevées. On augmente
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ainsi l'absorption de Gaz dans la masse métallique fon- due, ce qui rend. nécessaire une désoxydation énergique. Dans ce but, on ajoute un ou plusieurs métauz alcalino-terreux, par exemple le baryum, le magnésium ou le calcium ou également des métaux rares comme le zirconium, le bérylium, le strontium, le thorium, le cérium, en quantités relativement petites par exemple de G ,02 à 0,5% séparément, ou jusqu'à 5% lorsque plu- sieurs sont employés s en même temps.
On a observé que plusieurs de ceux-ci, en particulier le magnésium, contribuent à rendre le grain fin, ce. qui provoque une augmentation des propriétés de résistance de la matière.
Le cobalt peut être remplacé partiellement par du.
@anganèse en quantité telle que la teneur de l'alliage en man- ganèsevaut au Taximum 12%.
La teneur en carbone doit, comme le mentionne déjà le brevet suédois 82.948, être maintenue'basse; elle peut va- rier entre 0,01 et 0,35%.
En dehors des constituants mentionnés, les allia- ges peuvent contenir du silicium en quantité voisine de 2-3%, ainsi qu'un ou plusieurs constituants sec'ondaires qui se pré- sentent comme impuretés dans la matière de départ, comme le soufre et le phosphore, ou qui peuvent être introduites dans les alliages lors du procédé de fabrication, par exemple en .venant de la scorie. employée 'ou du revêtement du four.
On trouvera ci-dessnus quelques exemples de composi- tions appropriées d'allia@es dtacier suivant la présente in- vention. La quantité sont des pourcentages; le fer formé le reste.
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I <SEP> II <SEP> III <SEP> IV <SEP> V <SEP> VI <SEP> VII <SEP> VIII
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Par suite do sa récistance a la chaleur, le présent alliage peut être employé éaleruen pour des pièces de construction clsns des appareils qui sont soumis a des tes-
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pératures élevées
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R. e v end i 0 a t ion s.
1.- alliage usinable, résistant à 1?- chaleur, -j:*n.1 une ré- sistance électrique élevée et qui contient coume constituants principaux, outre le fer, 10 ...ie;: de chrome, 2 à ,j,1 d'ûlu- l'J.ini1.1.l1 ainsi que 0,01 - Q ,55µÙ de carbone, caractérisé par une addition de cobalt en quantité d'au uoins 1-1.-' et au Lia- XÜl\.U1l dt environ :::;0,:.
2.- Alliage métallique suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que le cobalt est remplacé partielleucnt 1'1'1' du . :anc;clYlèse et cela dans un rapport tel que la ueijour en manga- nèse vaut au maximuci 12,- .
J.- Alliage métellique suivant les rovc11:J.icc.tio:1E. 1 et a, caractérisé pc,r une addition cl"J,l1 ou de plusieurs 0.88 1C:- :.12f"itS Z17.0)lulù, :.OlDd'I12, titane, Vé: 1lQ.cli 1.1':',1, 'C '..-.l'1: ;" t :;ne et si- 7.C1.Llïiî en quantités vi::l:.l1t C11Sc;;:.101e au i':'S.3:iillli..: ±, . i.r 1 r o n 3 , ..
4.- Alliage iuC:''¯1l.Uy:le suivant les .:^VG:i:..iC.'10':',- 1 à j ,
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caractérisé par une addition d'un ou de plusieurs des métaux
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baryum, L:r?.;:1'SlUrR, ca1cit1i'::', zircov.iu-.i, U¯r;;llul¯, S,:r0c:'ltll:2, thoriuu, c6riu.l',, en quantités rcl"tiv6,.Cn'c petites, par exelaple 0,03-0,5 en. cas d'addition isolée, on jUi3C[UT . 55J
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lorsqu'on les ,jC.i-iG' ensemble.