BE532001A - - Google Patents

Description

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   La présente invention se rapporte aux alliages   nickel-ohro-   me et concerne particulièrement des alliages appropriés à la production de pièces aptes à être soumises à des tensions ou contraintes à des températures élevées de l'ordre de   600-1000 C.   



   On sait que l'on peut utiliser les alliages nickel-chrome contenant habituellement du titane et de l'aluminium pour la production de pièces de ce genre et qu'on a proposé dans cette technique d'ajouter à ces alliages des éléments tels que le molybdène, le vanadium, le tungstène et d'autres produits formant des carbures, comme produits de renforcement supplémentaires. Parmi ces produits,   c' est   certainement le molybdène qui a été cité le plus fréquemment. Ces alliages contiennent invariablement moins de   0,5%   de carbone et, dans la plupart des cas, moins de   0,1 %   de carbone. 



   La présente invention est fondée sur cette découverte que les alliages de nickel et de chrome (comportant des produits de renforcement supplémentaires et se prêtent à des applications à température élevée) conviennent particulièrement bien aux travaux de fonderie si la teneur en.carbone est au moins égale à 0,5%. 



   Une gamme appropriée de constituants de ces alliages tels que les prévoit l'invention est la suivante, les, proportions étant indiquées en poids: 
 EMI1.1 
 
<tb> 
<tb> Carbone <SEP> 0,5 <SEP> - <SEP> 2,0%
<tb> Manganèse <SEP> 0,1 <SEP> - <SEP> 2,0%
<tb> Silicium <SEP> 0,1 <SEP> - <SEP> 2,0%
<tb> Chrome <SEP> 15 <SEP> - <SEP> 25%
<tb> Tungstène <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 5%
<tb> Molybdène <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 5%
<tb> Niobium <SEP> et/ou
<tb> Tantale <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 6%
<tb> Fer <SEP> 0 <SEP> - <SEP> 15%
<tb> Nickel <SEP> et
<tb> impuretés <SEP> Complément
<tb> 
 
Une gamme préférée et plus restreinte de compositions d'alliages conformes à l'invention est la suivante:

   
 EMI1.2 
 
<tb> 
<tb> Carbone <SEP> 0,5 <SEP> - <SEP> 0,7 <SEP> %
<tb> Manganèse <SEP> 0,5 <SEP> - <SEP> 1,5%
<tb> Silicium <SEP> 0,5 <SEP> - <SEP> 1,5%
<tb> Chrome <SEP> 17 <SEP> - <SEP> 23%
<tb> Tungstène <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 4%
<tb> Molybdène <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 4%
<tb> Niobium <SEP> et/ou
<tb> Tantale <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 4%
<tb> Fer <SEP> 0 <SEP> - <SEP> 10 <SEP> % <SEP> 
<tb> Nickel <SEP> et
<tb> impuretés <SEP> Complément
<tb> 
 
Dans les alliages mentionnés ci-dessus contenant de plus grandes quantités de carbone et conformes à l'invention, (a) de préférence au moins trois des éléments: tungstène,molybdène, niobium et tantale sont présents;

   (b) on peut ajouter du cobalt en des quantités atteignant 25% à la place du nickel, ce qui améliore la résistance aux températures élevées, mais le prix de ces éléments et leur rareté ne rend pas toujours ce procédé désirable; (c) on peut également ajouter utilement du bore selon des quantités pouvant atteindre 0,5% pour améliorer la 

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 résistance, mais étant donné que cet élément peut être perdu lors d'une remise en fusion (par exemple lorsque l'on utilise les matièr3s pour la coulée de pièces de précision) on l'utilise principalement avec des alliages destinés au forgeage;

   (d) un ou plusieurs des éléments sui vants peuvent être présents: aluminium,   béryllium,   cérium, cuivre, titane, vanadium et zirconium, mais ils ne sont pas essentiels pour donner les propriétés désirables de moulage mentionnés précédemment. En règle générale, des alliages contenant plus de   3%   de l'un quelconque de ces éléments ou contenant plus de   3%   du total de plusieurs de ces éléments ne conviennent pas pour les applications envisagées par l'invention; (e) l'azote peut être présent en des quantités comprises entre 0,01 et 0,2%. 



   Un exemple d'un alliage approprié et conforme à l'invention est celui ayant la composition suivante: 
 EMI2.1 
 
<tb> 
<tb> Carbone <SEP> 0,52%
<tb> Manganèse <SEP> 1 <SEP> %
<tb> Silicium <SEP> 0,8 <SEP> %
<tb> Chrome <SEP> 20 <SEP> %
<tb> Tungstène <SEP> 3%
<tb> Molybdène <SEP> 3%
<tb> Tantale <SEP> 1,5%
<tb> Niobium <SEP> 1,5%
<tb> Nickel <SEP> 65%
<tb> Fer <SEP> et
<tb> impuretés <SEP> Complément
<tb> 
 
Des propriétés de fluage typiques de cet alliage à l'état "brut de coulée" sont les suivantes :

   
 EMI2.2 
 
<tb> 
<tb> Traction <SEP> Température <SEP> Temps <SEP> de <SEP> rupture
<tb> kg/cm2 <SEP>  C <SEP> heures
<tb> 1575 <SEP> 700 <SEP> 960
<tb> 1259 <SEP> 750 <SEP> 580
<tb> 944 <SEP> 800 <SEP> 550
<tb> 629 <SEP> 900 <SEP> 190
<tb> 472 <SEP> 950 <SEP> 210
<tb> 393 <SEP> 1000 <SEP> 170
<tb> 
 
L'alliage coulé possède une résistance convenable à froid de 5500 kg/cm2 environ et une ductilité à froid de 5%. La résistance aux chocs thermiques de l'alliage soutient favorablement la comparaison avec les alliages austénitiques coulés. 



   Dans l'exemple ci-dessus, si l'on remplace 20% du nickel par 20% de cobalt, le temps de rupture est augmenté de façon appréciable. 



  Ainsi, par exemple, pour une charge approximative de 475 kg/cm2 à 950 C, le temps de rupture augmente et passe de 210 heures à 1209 heures. 



   A propos de l'utilisation du niobium et (ou) du tantale dans les alliages conformes à l'invention, on peut mentionner que comme les minerais les plus communs qu'on rencontre sont ceux de tantale et de niobium avec un rapport de   1/1   environ des deux éléments, une composition niobium-tantale provenant de ces minerais convient particulièrement bien au point de vue de la mise en oeuvre, compte tenu des raisons stratégiques. 

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   Des alliages conformes à l'invention conviennent particulièrement bien dans les divers procédés de moulage connus; ils sont particulièrement appropriés pour la production de pièces telles que des ailettes de tuyères pour turbines à gaz. Cependant, ils conviennent également pour des utilisations dans lesquelles ils subissent des efforts à des températures élevées ou bien des fluctuations rapides de température. 



   On tiendra compte du fait que, bien que les alliages conformes à l'invention soient principalement destinés à être employés en fonderie (c'est-à-dire qu'on peut les utiliser à l'état "brut de coulée" sans traitement thermique) on peut les forger ou les   èxtruder,   Dans ce cas, on peut leur donner un traitement thermique approprié.. 



   A ce sujet, on peut mentionner que l'alliage suivant l'exemple donné ci-dessus peut être forgé et recevoir un traitement en solution de 5 minutes à   12500C,   suivie d'une trempe à l'huile. Un tel alliage a une durée de rupture de 35 heures sous une charge de 472 kg/ cm2 à 950 C. L'addition de   0,01%   de bore élève cette durée de rupture à 57 heures. 



   Suivant un autre mode opératoire, l'addition de   0,05%   de cérium élève la durée de rupture de l'alliage forgé dans une certaine mesure, une charge de 630 kg/om2 à 950 C donnant une durée de rupture de 28 heures. 



   Un autre exemple d'un alliage conforme à l'invention est semblable à celui qui est mentionné ci-dessus sauf qu'il contient 4,6% de tungstène,   3,7 %   de molybdène, 1,9 % de niobium et 2,1 % de tantale. Quand on le forge et qu'on le trempe à l'huile à   1250 C,   la durée de rupture sous une charge de 472   kg/cm2   à 950 C est de 248 heures.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS ET RESUME.

   1. Alliages contenant les éléments suivants dont les proportions sont données en poids: EMI3.1 <tb> <tb> Carbone <SEP> 0,5 <SEP> - <SEP> 2,0 <SEP> % <tb> Manganèse <SEP> 0,1 <SEP> - <SEP> 2,0 <SEP> % <tb> Silicium <SEP> 0,1 <SEP> - <SEP> 2,0 <SEP> % <tb> Chrome <SEP> 15 <SEP> - <SEP> 25% <tb> Tungstène <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 5% <tb> Molybdène <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 5% <tb> Niobium <SEP> et <SEP> (ou) <tb> Tantale <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 6% <tb> Fer <SEP> 0 <SEP> - <SEP> 15% <SEP> <tb> Nickel <SEP> et <SEP> impuretés <SEP> Complément <tb> 2.

   Mode de réalisation des alliages revendiqués sous 1 , caractérisé en ce qu'ils contiennent les éléments suivants dont les proportions sont données en poids : EMI3.2 <tb> <tb> Carbone <SEP> 0,5 <SEP> - <SEP> 0,7% <tb> Manganèse <SEP> 0,5 <SEP> - <SEP> 1,5% <tb> Silicium <SEP> 0,5 <SEP> - <SEP> 1,5% <tb> Chrome <SEP> 17 <SEP> - <SEP> 23% <tb> Tungstène <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 4% <tb> Molybdène <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 4% <tb> Niobium <SEP> et <SEP> (ou <tb> Tantale <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 4% <tb> <Desc/Clms Page number 4> EMI4.1 <tb> <tb> Fer <SEP> 0 <SEP> - <SEP> 10 <SEP> % <SEP> <tb> Nickel <SEP> et <SEP> impuretés <SEP> Complément <tb> 3. Mode de réalisation des alliages revendiqués sous 1 ou 2, caractérisé en ce que au moins trois des éléments: tungstène, molybdène, niobium et tantale sont présents dans les alliages.

   4. Mode de réalisation des alliages revendiqués sous 1 à 3, caractérisé en ce qu'on ajoute du cobalt en des quantités atteignant 25% en remplacement du nickel.

   5. Mode de réalisation des alliages revendiqués sous 1 à 4, caractérisé en ce qu'on ajoute du quantité de bore atteignant 0,5%.

   6. Mode de réalisation des alliages revendiqués sous 1 à 5, caractérisé en ce que les alliages contiennent au moins 3% au total de l'un ou plusieurs des éléments suivants: aluminium, béryllium, cérium, cuivre, titane, vanadium et zircone.

   7. Mode de réalisation des alliages revendiqués sous 1 à 6, caractérisé en ce qu'ils contiennent entre 0,01% et 0,2% d'azote.

   8. Mode de réalisation des alliages revendiqués sous 1, caractérisé en ce qu'ils renferment les éléments suivants: EMI4.2 <tb> <tb> Carbone <SEP> 0,52% <tb> Manganèse <SEP> 1 <SEP> % <tb> Silicium <SEP> 0,8 <SEP> % <tb> Chrome <SEP> 20 <SEP> % <SEP> <tb> Tungstène <SEP> 3% <tb> Molybdène <SEP> 3% <tb> Tantale <SEP> 1,5% <tb> Niobium <SEP> 1,5 <SEP> % <SEP> <tb> Nickel' <SEP> 65% <tb> Fer <SEP> et <SEP> impuretés <SEP> Complément <tb> 9. Mode de réalisation des alliages revendiqués sous 1 à 8, caractérisé en ce qu'on remplace 20% de nickel par 20% de cobalt.

   10. Mode de réalisation des alliages revendiqués sous 1, caractérisé en ce qu'il comprend: EMI4.3 <tb> <tb> Carbone <SEP> 0,52% <tb> Manganèse <SEP> 1 <SEP> % <tb> Silicium <SEP> 0,8 <SEP> % <SEP> <tb> Chrome <SEP> 20 <SEP> % <tb> Tungstène <SEP> 4,6% <tb> Molybdène <SEP> 3,7 <SEP> % <SEP> <tb> Tantale <SEP> 2,1% <tb> Niobium <SEP> 1,9 <SEP> % <tb> Nickel <SEP> 60% <tb> Fer <SEP> et <SEP> impuretés <SEP> Complément <tb>