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"Acier résistant aux cmlorures"
On connait les propriétés de résistance à la corrosion des aciers austénitiques au nickel-chrome à bas carbone, et en général la teneur en nickel et la teneur en chrome y varient considérablement. Beaucoup de ces aciers contiennent aussi du molybdène, et l'on sait que lorsque la teneur en molybdène est très élevée, les aciers sont extrêmement résistants à l'attaque par les acides. En par- ticulier, on a proposé d'utiliser des teneurs en molyb- dène de 5 à 15% (de préférence entre 6 et 9%) dans des aciers ayant une teneur en nickel comprise entre 10 et 30% (de préférence entre 18 et 25%), et une teneur en chrome comprise entre 15 et 35% (de préférence entre 20
1 1 et 30%).
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Dans de nombreuses opérations de chimie indus- trielle, on utilise des solutions de chlorure acide, en particulier par exemple, dans la formation de dépôts élec- trolytiques et le raffinage électrolytique du nickel. Ces solutions sont extrêmement corrosives et attaquent rapide- ment les aciers au nickel-chrome-molybdène qui sont résis- tants vis-à-vis de ces attaques par les acides. La pré- sente invention se fonde sur la découverte que les aciers présentant une composition très bien définie et ne devant varier qu'entre de faibles limites, présentent une résis- tance remarquable et inattendue à l'attaque par les solu- tions de chlorure.
Les aciers suivant l'invention, renferment de préférence une teneur en chrome comprise entre 21 et 22%; et une teneur en molybdène entre 5 et 6%. 11 est indispen- sable qu'ils présentent une structure austénitique exempte complètement de toute phase sigma, garce que la résistance à la corrosion recherchée décroît rapidement lorsqu'une deuxième phase apparait dans la structure. Il doit donc y avoir assez de nickel pour garantir une structure entiè- rement austénitique, Sous réserve de cette condition es- sentielle, la teneur en nickel peut varier entre 20,5 et 23,5%, mais de préférence cette teneur est comprise entre 21 et 23% et en outre n'est pas supérieure à celle requise pour rendre la structure complètement austénitique; en effet tout excès conduit également à une diminution de la résistance à la corrosion.
Même dans les limites très strictes que l'on vient d'indiquer, une augmentation de la teneur en chrome entraîne une augmentation sensible de la résistance à la corrosion. En dessous de 20% de chrome, la résistance décroît rapidement et la limite inférieure de la teneur en chrome des aciers suivant l'invention est de 20,5%.
Avec la teneur en-molybdène envisagée la phase sigma pré-
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sente une tendance très marquée à se former, 'et au-delà de 22,5 % de chrome, même une forte augmentation de la teneur en nickel ne suffit plus pour rendre les aciers entièrement austénitiques, de sorte que cette teneur li- mite en chrome ne doit pas être dépassée.
La teneur en molybdène doit rester comprise dans des limites très étroites. A moins qu'il n'y en ait au moins 5,0 %, la résistance à la corrosion est inférieu- re à sa valeur maximum, et la teneur minimum admissible est de 4,75 %. Au-delà de 6,0 % la tendance à la forma- tion d'une phase sigma est très prononcée et pour cette raison la limite supérieure du molybdène est de 6,25 %.
Lorsqu'on considère les limites critiques des trois éléments, il faut garder présent à l'esprit que l'augmentation, soit de la teneur en chrome, soit de celle en molybdène, soit des deux à la fois, a pour effet d'une part d'augmenter la résistance à la corrosion, et de l'au- tre de favoriser la formation de la phase sigma, de sorte que quelle que soit la teneur en nickel, un acier conte- nant à la fois moins de 21,0 % de chrome et moins de 5 % de molybdène ne présentera pas la résistance à la corro- sion optimum, tandis qu'un acier contenant à la fois plus de 22% de chrome et plus de 6,0 % de molybdène pourra présenter une phase sigma, même avec une teneur en nickel supérieure à la limite minimum de 20,5 %;
Dans la fabrication de l'acier, il est impossi- ble dans la pratique industrielle d'éviter la présence , du carbone, mais la teneur en carbone est de préférence maintenue aussi basse que possible et ne doit pas dépas- ser 0,15 %. Si les aciers sont destinés à être soudés ou chauffés par d'autres moyens dans la marge de températures critique dans laquelle se produit le phénomène dit "fra- gilité de soudure", il faut adopter des précautions d'u- sage pour empêcher la précipitation de carbure à la péri-
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phérie des grains, c'est-à-dire qu'il faut réduire la teneur en carbone à 0,02, % ou moins, ou ajouter assez de titane ou d'un autre élément susceptible de former un carbure, par exemple du niobium, afin qu'il se combine à tout excès de carbone par rapport à cette quantité.
Par exemple avec une teneur en carbone de 0,12 ;1, il faut ajouter entre 0,5 et 0,7 de titane.
Les aciers suivant la présente invention ne con- tiennent aucun constituant essentiel autre que ceux men- tionnés, mais peuvent comprendre de faibles proportions, par exemple jusqu'à un total de 1,5 1,,d'autres éléments qui sont couramment présents dans les aciers ou sont ajou- tés à ceux-ci, notamment lorsqu'il s'agit d'aciers aus- ténitiques, comme résultat d'une bonne fabrication ou pour des besoins connus. A titre d'exemple, on peut citer le soufre, le phosphore, le manganèse, le silicium et le cuivre en teneur normale. Comme le silicium et le manga- nèse favorisent fortement la formation de phase sigma, il est préférable de maintenir ces éléments 8 la teneur la plus basse possible.
Un type d'acier particulier suivant l'invention présenta à l'analyse la composition suivante :
Nickel 22,8 %
Chrome 21,1 %
Molybdène 5,4 .
Carbone 0, il
Fer et impuretés Complément à 100
On se rendra compte du*une production régulière d'acier, suivant l'invention, exige un contrôle sévère de la composition pendant la production de l'acier. Ceci s'ap- plique tout particulièrement à la teneur en chrome. Il faut tenir compte de toutes pertes éventuelles possibles, particulièrement des pertes en chrome au cours de la fu- sion et il faut ajouter un excès de l'élément, le chrome @ par exemple, pour compenser toute perte à laquelle on
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peut s'attendre dans les conditions opératoires particu- lières.
Il est préférable d'éviter dans la charge l'utili- sation de déchets métalliques renfermant du chrome, car leur utilisation rend plus difficile le contrôle de la teneur en chrome ainsi que sa prévision par calcul. Il est, en outre, avantageux d'éviter l'utilisation de déchets pour maintenir la teneur à son niveau le plus bas.
Afin d'assurer aux aciers leur résistance à la corrosion optimum, il faut que ceux-ci aient subi un trai- tement thermique comprenant un recuit suivi d'un refroidis- sement rapide, par exemple une trempe à l'eau. Un tel trai- tement thermique est particulièrement avantageux lorsque le carbone est présent en quantité suffisante pour provoquer la précipitation des carbures à la périphérie des grains.
Un traitement de recuit approprié consiste à maintenir l'a- ' cier à une température comprise entre environ 1.175 et 1230 C pendant 15 minutes à 1 heure, (suivant la section des pièces, ce recuit étant suivi aussitôt par une trempe à l'eau.
La néeessité de maintenir dans des limites étroi- tes la teneur des éléments se manifeste par les résultats de certains essais. Dans chacun de ces essais, l'acier est coulé et subit le traitement thermique que l'on vient de décrire, et l'on ne polit pas les surfaces, étant donné que l'on constate que le polissage augmente la résistance à l'attaque, or on voulait que les essais se fassent dans les conditions les plus sévères possibles. Chaque acier fut sou- mis à un essai dans une solution aqueuse acide de sulfate et de chlorure, impure, très aérée, renfermant par litre 45 grs de nickel, 0,25 gr, de cuivre, 0,1 gr. de fer, 30 grs de sodium, 30 grs d'ions chlorure, 95 grs d'ions sulfa- te et 20 grs d'acide borique et présentant un pH d'environ 3.
Les aciers furent passés à travers la solution une vi- tesse d'environ 80 mètres par minute, chacun pendant la
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même période de temps . La solution était maintenue à une température de 65 - 68 C. On détermina la vitesse de cor- rosion en milligrammes par décimètresêpar jour et l'on no- ta la présence ou l'absence de piqûres.
Les deux premiers aciers traités, qui avaient été obtenus conformément à l'invention, donnèrent les ré- sultats suivants :
EMI6.1
<tb> I <SEP> II
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> % <SEP> nickel <SEP> 22,0 <SEP> 21,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> % <SEP> chrome <SEP> 21,0 <SEP> 22,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> ,' <SEP> molybdène <SEP> 5,0 <SEP> 5,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Carbone <SEP> 0,12 <SEP> 0,12
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Structure <SEP> entièrement <SEP> austénitique <SEP> entièrem. <SEP> austén.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
Vitesse <SEP> de <SEP> corrosion <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 5 <SEP> 0,5
<tb>
<tb>
<tb> (mg/dm/jour
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Piqûres <SEP> néant <SEP> néant
<tb>
Les autres aciers n'avaient pas été obtenus con- formément à l'invention, et les résultats obtenus furent les suivants .
EMI6.2
<tb>
III <SEP> IV <SEP> V <SEP> VI <SEP> VII
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> nickel <SEP> 2l'o <SEP> 21,0 <SEP> 22,0 <SEP> 20,2 <SEP> 25,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> chrome <SEP> 23,0 <SEP> 23,0 <SEP> 21,0 <SEP> 21,7 <SEP> 20,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> % <SEP> molybdène <SEP> 5,5 <SEP> 6,5 <SEP> 6,9 <SEP> 3,0 <SEP> 5,1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> % <SEP> carbone <SEP> 0,12 <SEP> 0,10 <SEP> 0,09 <SEP> 0,12 <SEP> 0,11
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> structure <SEP> austénite <SEP> austénite <SEP> austé- <SEP> tout <SEP> tout
<tb>
<tb> et <SEP> phase <SEP> et <SEP> phase <SEP> nite <SEP> & <SEP> austénite <SEP> austé-
<tb>
<tb>
<tb> sigma <SEP> sigma <SEP> phase <SEP> nitéte
<tb>
<tb> sigma
<tb>
<tb> Vitesse <SEP> de <SEP> corrosion <SEP> Six-riva
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (mg./dmê/jour)
<SEP> 500 <SEP> 500 <SEP> 200 <SEP> 3000 <SEP> 1200
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Piqûres <SEP> oui <SEP> oui <SEP> oui <SEP> oui <SEP> oui
<tb>
Les aciers suivant l'invention peuvent être avan- tageusement utilisés pour la fabrication d'organes d'appa- reillages chimiques tels que les corps raoulés de pompes,des boîtiers de soupape, les tuyauteries moulées, des cuves, etc....