BE544632A

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Publication number: BE544632A
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Description

La présente invention est relative aux alliages d@ type nickel-chrome.

L'invention a pour objet général des alliages du type en question, convenant particulièrement pour @tre utili- sés comme matières électriquement résistantes à 'tics tempéra- tures élevées.

Les matières de résistance du type spécifié peuvent être divisées en trois classes différentes : (1) alliages à très faible teneur en fer, le fer étant présent seulement à titre d'impureté, et avec une teneur en chrome d'environ 20% , tout le restant étant sensiblement constitué par du' nickel ; (2) alliages avec une teneur en fer d'environ 20%, et une teneur en chrome d'environ 15%, tout le restant étant constitué sensiblement par du' nickel; (3) alliages avec une teneur en fer d'environ 45% et une' teneur en chrome d'environ 20%, tout le restant étant constitué sensiblement par du nickel.

L'invention décrite ci-après est applicable ou l'une ou-l'autre de ces trois classes d'alliages.

Un grand nombre de brevets ont déjà été accordés pour des perfectionnements aux matières résistantes du tyoe nickel-chrome. L'objet de cesinventions antérieures était d'augmenter, par l'addition de divers éléments, la durée utile de l'alliage, telle qu'elle est mesurée parla méthode indiquée par l'American Society for Test ing Materials ' (A.S.T.M.) dans la publication intitulée Accelerated Life
Test for Metallic Materials" (essai de vie accéléré pour matières métalliques), B. 76-39.

Les méthodes connues sont basées, en partie, sur une addition de zirconium et s@@ de;.:

combinaisons de zirconium et d'autres éléments, tels que calcium, aluminium, etc... et, en partie, sur une addition d'éléments de terres rares, qui peuvent également être com- binés avec d'autres éléments. Ainsi, le brevet britannique n 451.601 décrit seulement une addition de métaux apparte- nant au groupe desserres rares, Le brevet britannique numéro
488.926 décrit une addition de métaux du groupe des terres rares avec du calcium. Enfin, le brevet U. S. A. n 2.687.956 décrit des additions de métaux du groupe des terres rares en combinaison avec du calcium et de l'aluminium.

, Au cours d'essais effectués en vue d'améliorer les alliages de résistance du type nickel-chrome' par l'addi- tion de métaux du groupe des terres rares, on a constaté que cette addition implique la formation d'un oxyde plus' dense et adhésif. Cette amélioration de l'oxyde prolonge sensible- -ment la durée des alliages telle qu'elle est mesurée par la méthode d'essai A.S.T.H..spécifiée plus haut. Il a,toutefois,. été établi qu'à température élevée les alliages du type ni- ckel-chrome contenant des additions d'éléments du groupe des terres rares révèlent une tendance accrue à l'oxydation le long des limites des graines par rapport aux alliages aans addition de ce genre.

Ce phénomène est particulièrement prononcé en ce qui concerne les alliages de la classe présen- tant une faible teneur en fer, mais ce phénomène existe éga- lement dans les alliages dont les:pourcentages de fer sont plus élevés. Il est cependant à noter que. cette oxydation des limites des graines ne s'opère dans une mesure substan- tielle qu'à des températures plus élevées que celles ordinai- rement employées dans l'essai selon le procédé A.S.T.M. Ain- si, les alliages nickel-chrome non ferreux sont essayés à 1175 C , tandis que selon le procédé'de la demanderesse la tendance marquée à l'oxydation des limites des grains n'a été

observée qu'à partir de températures dépassant 1200 C.

Cette oxydation des limites'ou périphéries des
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grains. diminue 1!u111# de- la'matière comme alliage de ré- 8ie*a& y e. qui! est, dû.,, en, partie, a<ft ,,que l'oxydation t)t9ë.--l&'vesmeédstanco éler1uthtpl1<e de l'alliage est,, en partie, au fait que lrc5xydat.an.fil.e:.:l,nit-aes grains provoque une croissance du corps -de là matière.-, en sorte¯ que ses dimensions sont modifiées. Dès lors, s'il était possible de réduire la tendance à l'oxydation des limites ou périphé-
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ries' des grains, ceÓi. permettr8Jtd ' n..éJ.orer sensiblement la qualité de la matière, en particulier du fait que la tempéra.. ture de service maximum pourrait être augmentée.

Les expériences effectuées par la demanderesse ont révélé, de manière inattendue, qu'une addition de bore est très favorable et provoque une grande réduction de la tendan- ' ce à l'oxydation des limites des grains. Etant donné que le bore ajouté se volatilise en partie et réagit en partie avec d'autres ingrédients du bain fondu, la quantité de bore ajou- tée doit être sensiblement plus élevée que celle à trouver subséquemment dans l'alliage. On a constaté'que même si , après addition de bore, on ne doit, trouver que des traces de cet élément dans l'alliage produit, il se produit néanmoins une amélioration prononcée de la résistance de- l'alliage à l'oxydation des limites des grains.

La teneur en bore de l'alliage produit ne doit pas être trop élevée,'étant donné ['que ced peut réduire la vie utile de l'alliage. C'est pour- quoi, on considère comme préférable que le pourcentage final de bore n'excède pas environ 0,02%.

La quantité de métaux du .groupe des terres rares ajoutée à l'alliage peut se présenter sous'la forme d@u mé-
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tal dit "misch métal" contenant approximatovethent 50 à 55% de cérium, 22 à 25% de lanthane, 15 à 17% de neodyll1ium et 6

à 10% d'autres métaux du groupe des terres rares. Il va cependant de soi que d'autres alliages de métaux des terres rares ou de tels métaux non combinés:peuvent également être utilisés, de même que des oxydes de ces métaux en combinaison avec un agent réducteur propre à amener les oxydes à l'état de métaux libre Comme autre élément d'alliage, on utilise, suivant l'invention, du silicium à raison de 0,2 à 2%.

Lors de la production d'alliages de résistance du type .nickel-chrome, il est avantageux d'ajouter des métaux propres à provoquer une désoxydation et un dégazage de l'alliage, tels que manganèse, aluminium, zirconium, magnésium et calcium, ainsi'que des métaux de stabilisation du carbone, tels que vanadium, titane, columbium.et tantale. Par ailleurs, le nickel contiendra ordinairement une certaine quantité de -cobalt comme impureté. L'expression "pour le reste nickel" telle'qu'elle est utilisée ci-après doit être interprétée comme englobant la présence des métaux susmentionnés séparément ou en combinaison et en pourcentages de l'ordre de fractions de 1% .

Les exemples suivants de compositions alliées suivant la présente invention peuvent être mentionnés (1) 15 à 30% chrome, 0,2 à 2% silicium, 0,01 à 0,5% métaux du groupe des terres rares, traces à 0,02% bore et pour le reste nickel;. @ (2) 10 à.25% chrome,' 15 à 30% fer, 0,2 à 2% silicium, 0,01 à 0,5%métaux des terres rares, ,'. traces à 0,02% bore et pour. le reste nickel;.

(3) 10 à 25% chrome. 40 à 60%fer, 0,2 à 2% silicium, 0,01 à 0,5% métaux des terres rares, traves à 0,02% et @ou le reste :Le reste . nickel.

Afin d'élucider la signification de l'addition de

bore, on décrira brièvement ci-après les résultats obtenus par les essais exécutés par la demanderesse. La matière à essayer a été enroulée en baguettes de 0,3 mm d'épaisseur et 10 mm de largeur. Des échantillons de 35 mm de longueur de ces baguettes ont été découpés et chauffés dans un four dectrique à une température de 1200 C. Les échantillons ont été traités cycliquement pendant deux heures à cette température, puis admis à refroidir pendant une heure et demie.

Toutefois, chaque troisième cycle a été choisi de durée plus longue, les échantillons étant alors main- tenus à la température élevée pendant 15 1/2 heures et admis à refroidir pendant 1 1/2 heure. La durée totale pendant la- quelle les échantillons ont été maintenus à température-éle- vée à été de 425 heures. Comme mesure de l'oxydation des limites des grains, on[peut utiliser l'allongement subi par les échantillons après le traitement décrit ci-dessus.

Les résultats suivants peuvent être mentionnés :
Alliage I : 19,5% chrome, 1,5 silicium, 0,07% cerium, reste nickel; allongement après essai terminé : 10,3%.

Alliage-II : 19,5% chrome, 1,5% silicium, 0,07 cerium, 0,002% bore, reste. nickel; allongement après essai terminé :2%.

Lors de la production des deux alliages mentionnés ci-avant, on a utilisé de l'aluminium comme désoxydant.

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims

REVENDICATIONS. - 1.-Alliage nickel-chrome ferreux ou non ferreux contenant 10 à 30% de chrome, 0 à 60% de fer, 0,2 à 2% de si- licium et 0,01 à 0,5% de métaux du groupe des terres rares et caractérisé en ce qu'il contient, dans l'état où il @e pré- <Desc/Clms Page number 6> sente finalement, des traces debore pouvant atteindre au maximum 0,02, et pour le reste du nickel.

2.- Forme modifiée de l'alliage nickel-chrome sui- vant la revendication 1, contenant 15 à 30% de chrome, 0,2 à 2% de silicium et 0,01 à 0,5% de métaux da groupe des terres rares, caractérisée en ce qu'elle contient, dans l'état où elle se présente finalement,des traces denbore pouvant, atteindre au maximum 0,02%, et- pour leireste du@niakel. @ 3.

- Forme modifiée de l'a@@iage nickel-chrome sui- vant la revendication 1, contenant 10 à 28% de chrome, 15 à 30% de fer, 0,2 à 2% de silicium et 0,01 à 0,5 de métaux du groupe des terres rares et caractérisés en ce qu'elle con- tient, dans l'état où elle se présente finalement, des traces de bore pouvant atteindre au maximum 0,02%, et pour le reste du nickel.

4.- Forme modifiée de l'alliage nickel-chrome sui- vant la revendication 1, contenant 10 à 25% de chrome, 40 à 60% de fer, On2 à 2% de silicium et 0,01 à 0,5 de métaux du groupe des terres rares et caractériséeence qu'elle contient, dans l'état o@ elle se présente finalement, des trraces de bore pouvant atteindre au maximum 0,02%, et pour le reste du ni- ckel.