<Desc/Clms Page number 1>
Le fait est bien connu que les alliages au nickel-chrome contenant le titane avec ou sans aluminium possèdent d'excellentes propriétés anti- fluage qui peuvent être attribuées à la présence d'une phase Ni (Ti, Al) précipitable, c'est-à-dire d'une phase dans laquelle le titane et l'alu- minium peuvent être présents en proportions variables et qui peut même ne pas contenir d'aluminium. Pour former une telle phase, il doit y avoir évidemment une proportion convenable de titane libre et la quantité de ti- tane requise pour lier le carbone présent doit être négligée.
Le nickel est coûteux; la demande de nickel dépasse l'offre; la résistance donnée aux alliages par de fortes proportions de nickel, par exemple 75 %, n'est pas toujours requise. Par exemple, dans les turbines à gaz industrielles, une longue vie et la sécurité à des températures al- lant de 600 à 700 C sont des propriétés plus recherchées que la résistance considérable au fluage aux températures plus élevées et, par exemple, à 750 c.
Pour ces raisons, il est désirable de remplacer par le fer une par- tie du nickel contenu dans l'alliage. On sait toutefois que les alliages au nickel-chrome-fer à haute teneur, par exemple 30 à 60% de fer sont dif- ficiles à forger car ils tendent à se briser. Les pièces de turbine et les autres pièces pour lesquelles il est requis d'employer les alliages en ques- tion doivent toutefois être fabriquées par le forgeage ou un autre procé- dé de travail à chaud.
La présente invention est basée sur la découverte surprenante que les alliages au nickel-chrome à assez forte teneur en fer peuvent être forgés et acquièrent, après traitement thermique, une excellente résistance au fluage aux températures allant jusqu'à 750 C, s'ils contiennent des pro- portions critiques de molybdène et de bore. En outre, les alliages ont une ductilité inattendue pour tout l'intervalle des températures allant de la température ordinaire jusqu'à 750 C.
La présence simultanée du molybdène et du bore dans les alliages au nickel-chrome, même dans ceux de ces alliages qui contiennent jusqu'à 8 à 12% de fer, est connue pour les pièces moulées. On s'attendrait tou- tefois au fait qu'en augmentant la teneur en fer jusqu'à, par exemple, 25 % et davantage, c'est-à-dire en remplaçant une proportion substantielle de nickel par le fer, l'alliage devienne bien plus difficile à travailler à chaud. Il est surprenant qu'on ait trouvé que les alliages selon l'inven- tion peuvent être travaillés à chaud et possèdent en fait une remarquable ductilité.
Les alliages selon l'invention ont la composition suivantes
EMI1.1
<tb> nickel <SEP> 25 <SEP> à <SEP> 50 <SEP> %
<tb>
<tb> chrome <SEP> 8 <SEP> à <SEP> 25 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> carbone <SEP> jusqu'à <SEP> 0,2%
<tb>
<tb> titane <SEP> libre <SEP> 1,5 <SEP> à <SEP> 6 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> molybdène <SEP> 5 <SEP> à <SEP> 7 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> bore <SEP> 0,03 <SEP> à <SEP> 0,15 <SEP> %
<tb>
<tb> zirconium <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 0,2 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> aluminium <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 4 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> manganèse <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 3 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> silicium <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 1 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> cuivre <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 5 <SEP> %
<tb>
<tb> vanadium <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 1 <SEP> %
<tb>
<tb> cobalt <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 5 <SEP> % <SEP>
<tb>
'le restant (sauf les impuretés)
étant du fer et la teneur en fer étant d'au moins 20 %.
<Desc/Clms Page number 2>
Dans ces alliages, le nickel joue son rôle habituel qui consiste à maintenir la structure austénitique et à donner de bonnes propriétés à haute température, propriétés qui s'améliorent à mesure que la teneur en nickel monte. Eu égard aux diverses considérations exposées plus haut, la teneur en nickel peut être avantageusement de 34 à 35%, soit 40 %. Le chrome est requis pour donner de la résistance à l'oxydation et sa teneur est de préférence de 12 à 16%. La teneur en carbone doit être aussi faible qu'il est pratiquement possible et il doit y avoir assez de titane pour qu'il reste 1,5 % de titane libre après avoir déduit quatre fois la teneur en carbone de la teneur totale en titane, De préférence, la teneur en ti- tane libre va de 2 à 3%.
L'aluminium est souvent introduit, dans les allia- ges contenant du titane, avec le titane, et il est généralement présent en teneurs qui ne dépassent pas 0,75 % dans les alliages selon l'invention.
Si la teneur en titane est faible, la teneur en aluminium peut s'élever à 4%, mais il est indésirable que les teneurs en titane et en aluminium soient élevées simultanément.
Le molybdène est très important. Il augmente la ductilité et em- pêche ainsi la production de craquelures pendant le forgeage. Il augmente aussi la résistance de'l'alliage et augmente ainsi la difficulté du travail de l'alliage. Pour éviter les craquelures et pour donner une bonne résis- tance à haute température en dépit de la teneur relativement faible en nic- kel, il doit y avoir 5% ou plus de molybdène, mais si la teneur en molyb- dène dépasse 7 % l'alliage devient si rigide qu'on ne peut quasi plus l'ou- vrer à l'aide des machines normales de travail à chaud. Les bonnes proprié- tés de résistance au fluage des alliages découlent dans une bonne mesure de la présence combinée du molybdène et du bore et ne sont pas obtenues si la teneur en bore est inférieure à 0,03 %.
Si elle est supérieure à 0,15%, l'alliage devient de nouveau extrêmement difficile à forger.
Le zirconium est un élément désirable pour améliorer les proprié- tés anti-fluage et il est de préférence présent avec des teneurs de 0,01 à 0,1 %. Le manganèse, le silicium et le cuivre peuvent être tolérés jus- qu'aux teneurs susmentionnées, mais ces teneurs sont de préférence limitées comme suit : manganèse : pas plus de 1 % silicium : pas plus de 0,5 % cuivre : pas plus de 3 %.
Le vanadium est un élément indésirable, car il réduit la résistan- ce à l'oxydation.
Le cobalt est souvent introduit en tant qu'impureté du nickel. Il est coûteux et rare et sa présence n'est pas requise dans les alliages; né- anmoins, il peut être présent, non plus simplement comme une impureté, mais avec une teneur allant jusqu'à 5 % aux dépens du nickel.
Le tungstène est sensiblement équivalent au molybdène en ce qu'il donne de bonnes propriétés aux alliages, mais il est rare et coûteux. Tou- tefois, si on le désire, les alliages peuvent être modifiés en remplaçant - une partie ou la totalité du molybdène par une quantité équivalente du tung- stène .
Parmi les impuretés ordinaires, le soufre et le phosphore doivent avoir des teneurs aussi faibles que possible. Le calcium en grande quantité est une impureté indésirable, mais des traces résiduelles peuvent avoir un effet favorable.
<Desc/Clms Page number 3>
Le traitement thermique appliqué pour développer les bonnes proprié- tés de résistance à chaud peuvent comprendre le chauffage à la solution, suivi d'un traitement de vieillissement à une température inférieure. Pour une grande résistance à l'entaille, le chauffage à la solution peut être effectué entre 1090 et 1175 C et être suivi d'un refroidissement rapide et le vieillissement peut être effectué entre 590 et 815 C. On peut employer le double vieillissement et, par exemple, des chauffages successifs à 700 et 650 C et, si on le désire, un traitement intermédiaire de pré-vieillisse- ment comprenant le chauffage entre 815 et 950 C peut-être employé entre le traitement à la solution à haute température et le traitement de vieillis- sement.
Si, pour l'article à la production duquel l'alliage doit servir, la résistance à température ordinaire est plus importante que la résistance à haute température, l'alliage peut simplement être vieilli par le chauf- fage à ,par exemple, 760 C, après le forgeage et sans chauffage à la solu- tion. Ce traitement peut être appliqué, par exemple, aux tôles ou aux feuillards travaillés à chaud ou à froid avant leur transformation en pro- duit final.
L'importance du bore et du molybdène est montrée par quelques es- sais comparatifs. Ces tests furent faits sur des alliages ayant la compo- sition suivante: Pourcentages en poids
EMI3.1
<tb> Eléments <SEP> Alliage <SEP> 1 <SEP> Alliage <SEP> 2 <SEP> Alliage <SEP> 3 <SEP> Alliage <SEP> 4.
<tb>
<tb>
<tb>
Nickel <SEP> 34,4 <SEP> 31,5 <SEP> 32,5 <SEP> 31,4
<tb>
<tb>
<tb> Chrome <SEP> 14,1 <SEP> 16,4 <SEP> 15,4 <SEP> 16
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Titane <SEP> 2,47 <SEP> .2,48 <SEP> ..2,39 <SEP> 2,33
<tb>
<tb>
<tb> Molybdène <SEP> 5,7 <SEP> 2,8 <SEP> 0 <SEP> 0,33
<tb>
<tb>
<tb> Bore <SEP> > <SEP> 0.07 <SEP> > <SEP> 0,07 <SEP> > <SEP> 0, <SEP> 07 <SEP> Traces
<tb>
<tb>
<tb> Aluminium <SEP> 0,14 <SEP> 0,21 <SEP> 0,24 <SEP> 0,13
<tb>
<tb>
<tb> Carbone <SEP> 0,05 <SEP> 0, <SEP> 06 <SEP> 0,11 <SEP> 0,05
<tb>
<tb>
<tb> Manganèse <SEP> 0,5 <SEP> 0,5 <SEP> 0,5 <SEP> 0,1
<tb>
<tb>
<tb> Silicium <SEP> 0,11 <SEP> 0,13 <SEP> 0,18 <SEP> 0,15
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Cuivre <SEP> 0,04 <SEP> 0,04 <SEP> 0,07 <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> Soufre <SEP> 0,007 <SEP> 0,008 <SEP> 0, <SEP> 009 <SEP> 0,
007
<tb>
<tb>
<tb> Fer <SEP> Le <SEP> restant
<tb>
Pour produire les alliages n 1 à 3, on ajoute 0,1 de bore.
On voit que l'alliage n 1 est selon l'invention. Pour les allia- ges n 2 à 4, la teneur en molybdène est trop faible et, dans l'alliage n 4, la teneur en bore est aussi trop faible. Des spécimens de ces alliages furent thermiquement traités par le chauffage à 1120 C pendant deux heures, la trempe à l'huile et le vieillissement d'abord à 705 C pendant 20 heures et ensuite à 650 C pendant 20 heures.
Les échantillons furent essayés pour fluage sous une charge de 20 tonnes anglaises par pouce carré à 732 C et donnèrent les résultats suivants :
EMI3.2
<tb> Alliage <SEP> ? <SEP> Vie <SEP> jusqu'à <SEP> la <SEP> rupture <SEP> Allongement
<tb>
<tb> en <SEP> heures <SEP> en <SEP> %
<tb>
<tb> 1 <SEP> 249 <SEP> 19,0
<tb>
<tb> 2 <SEP> 163 <SEP> 14,0
<tb>
<tb> 3.35 <SEP> 10,5
<tb>
<tb> 4 <SEP> 149 <SEP> 9,0
<tb>
<Desc/Clms Page number 4>
Les alliages ont d'excellentes propriétés à température ordinaire, propriétés qui sont illustrées par les chiffras suivants, relatifs à l'al- liage N 1 qui fut soumis au même traitement thermique que les alliages essayés pour fluage.
Limite élastique, livres anglaises par pouce carré 46.000 Limite d'écoulement, livres anglaises par pouce carré 68.000 Point d'écoulement pour un allongement de 0,2 % livres anglaises par pouce carré 117*000 Résistance à la traction, livres anglaises par pouce carré 175.000 Allongement en % 21,4 Striction en % 34,8
L'effet sur les propriétés à haute température du fait que le mo- lybdène est présent dans les limites de 5 à 7 %, mais que le bore est ab- sent, est montré par les tableaux ci-avant qui montrent aussi l'effet du zirconium:
Pourcentages en poids
EMI4.1
<tb> Eléments <SEP> Alliage <SEP> 5 <SEP> Alliage <SEP> 6 <SEP> Alliage <SEP> 7 <SEP> Alliage <SEP> 8 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Nickel <SEP> 42,2 <SEP> 42,0 <SEP> 42,4 <SEP> 42,5
<tb>
<tb>
<tb> Chrome <SEP> 13, <SEP> 2 <SEP> 13,0 <SEP> 13,3 <SEP> 12,7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Titane <SEP> ..2,36 <SEP> .2,41 <SEP> -.2,51 <SEP> -2,47
<tb>
<tb>
<tb> Molybdène <SEP> 6,1 <SEP> 6,05 <SEP> 6,23 <SEP> 6,23
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Bore <SEP> - <SEP> 0,1 <SEP> - <SEP> 0,1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Aluminium <SEP> 0,33 <SEP> 0,33 <SEP> 0,41 <SEP> 0,22
<tb>
<tb>
<tb> Carbone <SEP> 0,04 <SEP> 0,05 <SEP> 0,04 <SEP> 0,05
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Manganèse <SEP> 0,09 <SEP> 0,44 <SEP> 0,09 <SEP> 0,14
<tb>
<tb>
<tb> Silicium <SEP> 0,14 <SEP> 0,15 <SEP> 0,17 <SEP> 0,20
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Cuivre <SEP> 0,03 <SEP> 0, <SEP> 03 <SEP> 0,03 <SEP> 0,
03
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Soufre <SEP> 0,007 <SEP> 0,007 <SEP> 0,007 <SEP> 0,007
<tb>
<tb>
<tb> Zirconium <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,03 <SEP> 0,03
<tb>
<tb>
<tb> Fer <SEP> Le <SEP> restant
<tb>
Des échantillons de ces alliages furent chauffés à la solution à 1120 G pendant deux heures, trempés à l'huile et viellis à 705 C pendant 16 heures. Ils furent alors essayés sous une charge do 35,5 tonnes anglai- ses par pouce carré à 6500C.
Les résultats furent les suivants :
EMI4.2
<tb> Alliage <SEP> Vie <SEP> jusque <SEP> la <SEP> rupture <SEP> Allongement
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> N <SEP> en <SEP> heures <SEP> en <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5 <SEP> 62,5 <SEP> 4,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 6 <SEP> 119 <SEP> 4,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 7 <SEP> 8,3 <SEP> 9,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 8 <SEP> 178,2 <SEP> 4,5
<tb>
On voit que les deux alliages sans bore (lT 5 et 7) ont une vie plus courte que les alliages correspondants contenant du bore et que la présence du zirconium dans l'alliage ? 7 ne compense pas l'absence du bore.
L'amélioration supplémentaire due à la présence simultanée du bore et du zirconium est clairement démontrée par l'alliage ? 8
EMI4.3
REVETDICATIONS.
#####lllWII # # 1. Alliage au nickel-chrome-fer contenant une phase Ni3 (Ti,Al)
<Desc/Clms Page number 5>
précipitâtes et ayant la composition suivantes
EMI5.1
<tb> Nickel <SEP> 25 <SEP> à <SEP> 50 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> Chrome <SEP> 8 <SEP> à <SEP> 25 <SEP> %
<tb>
<tb> Carbone <SEP> jusqu'à <SEP> 0,2%
<tb>
<tb> Titane <SEP> libre <SEP> 1,5 <SEP> à <SEP> 6 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> Molybdène <SEP> 5 <SEP> à <SEP> 7 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> Bore <SEP> 0,03 <SEP> à <SEP> 0,15 <SEP> %
<tb>
<tb> Ziroonium <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 0,
2 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> Aluminium <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 4 <SEP> %
<tb>
<tb> Manganèse <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 3 <SEP> %
<tb>
<tb> Silicium <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 1 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> Cuivre <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 5 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> Vanadium <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 1 <SEP> %
<tb>
<tb> Cobalt <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 5 <SEP> %
<tb>
le restant (sauf les impuretés) étant du fer, et la teneur en fer étant d'au-moins 20 %.
2. Alliage selon la revendication 1, dans lequel la teneur en nic- kel est de 34 à 45 % et la teneur en chrome de 12 à 16 %.
3. Alliage selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel la teneur en titane libre est de 2 à 3 %.
4. Alliage selon une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la teneur en aluminium ne dépasse pas 0,75 %.
5. Alliage selon une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le zirconium est présent avec une teneur de 0,01 à 0,1 %.
6. Variante de l'alliage selon une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle une partie ou la totalité du molybdène est rem- placée par une quantité égale de tungstène.
<Desc / Clms Page number 1>
It is well known that nickel-chromium alloys containing titanium with or without aluminum have excellent anti-creep properties which can be attributed to the presence of a precipitable Ni (Ti, Al) phase, i.e. that is, a phase in which the titanium and the aluminum can be present in varying proportions and which may even not contain aluminum. To form such a phase there must obviously be a suitable proportion of free titanium and the amount of titanium required to bind the carbon present must be neglected.
Nickel is expensive; demand for nickel exceeds supply; the resistance given to the alloys by high proportions of nickel, for example 75%, is not always required. For example, in industrial gas turbines, long life and safety at temperatures ranging from 600 to 700 C are more desirable properties than considerable creep resistance at higher temperatures and, for example, at 750 C. .
For these reasons, it is desirable to replace with iron some of the nickel contained in the alloy. It is known, however, that high grade nickel-chromium-iron alloys, for example 30 to 60% iron, are difficult to forge because they tend to break. Turbine parts and other parts for which it is necessary to employ the alloys in question must, however, be manufactured by forging or other hot working process.
The present invention is based on the surprising discovery that nickel-chromium alloys with a fairly high iron content can be forged and, after heat treatment, acquire excellent creep resistance at temperatures up to 750 C, if they contain critical proportions of molybdenum and boron. In addition, the alloys have unexpected ductility for the entire temperature range from room temperature up to 750 C.
The simultaneous presence of molybdenum and boron in nickel-chromium alloys, even in those alloys which contain up to 8 to 12% iron, is known for castings. However, one would expect that by increasing the iron content to, for example, 25% and more, that is, by replacing a substantial proportion of nickel with iron, the alloy becomes much more difficult to work hot. Surprisingly, it has been found that the alloys according to the invention can be hot worked and in fact possess remarkable ductility.
The alloys according to the invention have the following composition
EMI1.1
<tb> nickel <SEP> 25 <SEP> to <SEP> 50 <SEP>%
<tb>
<tb> chrome <SEP> 8 <SEP> to <SEP> 25 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> carbon <SEP> up to <SEP> 0.2%
<tb>
<tb> titanium <SEP> free <SEP> 1.5 <SEP> to <SEP> 6 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> molybdenum <SEP> 5 <SEP> to <SEP> 7 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> boron <SEP> 0.03 <SEP> to <SEP> 0.15 <SEP>%
<tb>
<tb> zirconium <SEP> 0 <SEP> to <SEP> 0.2 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> aluminum <SEP> 0 <SEP> to <SEP> 4 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> manganese <SEP> 0 <SEP> to <SEP> 3 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> silicon <SEP> 0 <SEP> to <SEP> 1 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> copper <SEP> 0 <SEP> to <SEP> 5 <SEP>%
<tb>
<tb> vanadium <SEP> 0 <SEP> to <SEP> 1 <SEP>%
<tb>
<tb> cobalt <SEP> 0 <SEP> to <SEP> 5 <SEP>% <SEP>
<tb>
'' the remainder (except impurities)
being iron and the iron content being at least 20%.
<Desc / Clms Page number 2>
In these alloys, the nickel plays its usual role of maintaining the austenitic structure and giving good properties at high temperature, properties which improve as the nickel content rises. Having regard to the various considerations set out above, the nickel content may advantageously be 34 to 35%, or 40%. Chromium is required to give resistance to oxidation and its content is preferably 12-16%. The carbon content should be as low as practically possible and there should be enough titanium so that 1.5% free titanium remains after deducting four times the carbon content from the total titanium content, Preferably, the free titanium content is 2 to 3%.
Aluminum is often introduced, in the alloys containing titanium, with titanium, and it is generally present in amounts which do not exceed 0.75% in the alloys according to the invention.
If the titanium content is low, the aluminum content may rise to 4%, but it is undesirable that the titanium and aluminum contents are high simultaneously.
Molybdenum is very important. It increases ductility and thus prevents the production of cracks during forging. It also increases the strength of the alloy and thus increases the difficulty of working the alloy. To avoid cracking and to give good high temperature resistance despite the relatively low nickel content, there should be 5% or more of molybdenum, but if the molybdenum content exceeds 7% l The alloy becomes so rigid that it can hardly be worked with normal hot working machines. The good creep resistance properties of alloys result to a good extent from the combined presence of molybdenum and boron and are not obtained if the boron content is less than 0.03%.
If it is more than 0.15%, the alloy again becomes extremely difficult to forge.
Zirconium is a desirable element for improving anti-creep properties and is preferably present in levels of 0.01 to 0.1%. Manganese, silicon and copper can be tolerated up to the above-mentioned levels, but these contents are preferably limited as follows: manganese: not more than 1% silicon: not more than 0.5% copper: not more than 3%.
Vanadium is an undesirable element because it reduces resistance to oxidation.
Cobalt is often introduced as an impurity in nickel. It is expensive and rare and its presence is not required in alloys; however, it can be present, no longer simply as an impurity, but with a content of up to 5% at the expense of nickel.
Tungsten is roughly equivalent to molybdenum in that it gives good properties to alloys, but it is rare and expensive. However, if desired, the alloys can be modified by replacing some or all of the molybdenum with an equivalent amount of the tungsten.
Among the ordinary impurities, sulfur and phosphorus should have contents as low as possible. Calcium in large amounts is an unwanted impurity, but residual traces may have a favorable effect.
<Desc / Clms Page number 3>
The heat treatment applied to develop the good heat resistance properties may include heating in solution, followed by aging treatment at a lower temperature. For high notch resistance heating in the solution can be carried out between 1090 and 1175 C followed by rapid cooling and aging can be carried out between 590 and 815 C. Double aging can be used and, for example, successive heatings to 700 and 650 C and, if desired, an intermediate pre-aging treatment comprising heating to 815 to 950 C may be employed between the high temperature solution treatment and the aging treatment.
If, for the article for the production of which the alloy is to be used, the ordinary temperature resistance is more important than the high temperature resistance, the alloy can simply be aged by heating to, for example, 760 C , after forging and without solution heating. This treatment can be applied, for example, to hot or cold worked sheets or strips before their transformation into the final product.
The importance of boron and molybdenum is shown by some comparative tests. These tests were carried out on alloys having the following composition: Percentages by weight
EMI3.1
<tb> Elements <SEP> Alloy <SEP> 1 <SEP> Alloy <SEP> 2 <SEP> Alloy <SEP> 3 <SEP> Alloy <SEP> 4.
<tb>
<tb>
<tb>
Nickel <SEP> 34.4 <SEP> 31.5 <SEP> 32.5 <SEP> 31.4
<tb>
<tb>
<tb> Chrome <SEP> 14.1 <SEP> 16.4 <SEP> 15.4 <SEP> 16
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Titanium <SEP> 2.47 <SEP> .2.48 <SEP> ..2.39 <SEP> 2.33
<tb>
<tb>
<tb> Molybdenum <SEP> 5.7 <SEP> 2.8 <SEP> 0 <SEP> 0.33
<tb>
<tb>
<tb> Bore <SEP>> <SEP> 0.07 <SEP>> <SEP> 0.07 <SEP>> <SEP> 0, <SEP> 07 <SEP> Traces
<tb>
<tb>
<tb> Aluminum <SEP> 0.14 <SEP> 0.21 <SEP> 0.24 <SEP> 0.13
<tb>
<tb>
<tb> Carbon <SEP> 0.05 <SEP> 0, <SEP> 06 <SEP> 0.11 <SEP> 0.05
<tb>
<tb>
<tb> Manganese <SEP> 0.5 <SEP> 0.5 <SEP> 0.5 <SEP> 0.1
<tb>
<tb>
<tb> Silicon <SEP> 0.11 <SEP> 0.13 <SEP> 0.18 <SEP> 0.15
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Copper <SEP> 0.04 <SEP> 0.04 <SEP> 0.07 <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> Sulfur <SEP> 0.007 <SEP> 0.008 <SEP> 0, <SEP> 009 <SEP> 0,
007
<tb>
<tb>
<tb> Iron <SEP> The remaining <SEP>
<tb>
To produce alloys 1 to 3, 0.1 boron is added.
It can be seen that alloy n 1 is according to the invention. For alloys Nos. 2 to 4, the molybdenum content is too low and, in alloy No. 4, the boron content is also too low. Specimens of these alloys were heat treated by heating at 1120 C for two hours, oil quenching and aging first at 705 C for 20 hours and then at 650 C for 20 hours.
The samples were tested for creep under a load of 20 UK tons per square inch at 732 C and gave the following results:
EMI3.2
<tb> Alloy <SEP>? <SEP> Life <SEP> until <SEP> the <SEP> rupture <SEP> Elongation
<tb>
<tb> in <SEP> hours <SEP> in <SEP>%
<tb>
<tb> 1 <SEP> 249 <SEP> 19.0
<tb>
<tb> 2 <SEP> 163 <SEP> 14.0
<tb>
<tb> 3.35 <SEP> 10.5
<tb>
<tb> 4 <SEP> 149 <SEP> 9.0
<tb>
<Desc / Clms Page number 4>
The alloys have excellent properties at ordinary temperature, properties which are illustrated by the following figures relating to the N 1 alloy which was subjected to the same heat treatment as the alloys tested for creep.
Yield strength, English pounds per square inch 46,000 Yield strength, English pounds per square inch 68,000 Pour point at 0.2% elongation per square inch 117 * 000 Tensile strength, English pounds per square inch 175,000 Elongation in% 21.4 Striction in% 34.8
The effect on the properties at high temperature of the fact that the molybdenum is present within the limits of 5 to 7%, but the boron is absent, is shown by the above tables which also show the effect. zirconium:
Percentages by weight
EMI4.1
<tb> Elements <SEP> Alloy <SEP> 5 <SEP> Alloy <SEP> 6 <SEP> Alloy <SEP> 7 <SEP> Alloy <SEP> 8 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Nickel <SEP> 42.2 <SEP> 42.0 <SEP> 42.4 <SEP> 42.5
<tb>
<tb>
<tb> Chrome <SEP> 13, <SEP> 2 <SEP> 13.0 <SEP> 13.3 <SEP> 12.7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Titanium <SEP> ..2.36 <SEP> .2.41 <SEP> -.2.51 <SEP> -2.47
<tb>
<tb>
<tb> Molybdenum <SEP> 6.1 <SEP> 6.05 <SEP> 6.23 <SEP> 6.23
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Bore <SEP> - <SEP> 0.1 <SEP> - <SEP> 0.1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Aluminum <SEP> 0.33 <SEP> 0.33 <SEP> 0.41 <SEP> 0.22
<tb>
<tb>
<tb> Carbon <SEP> 0.04 <SEP> 0.05 <SEP> 0.04 <SEP> 0.05
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Manganese <SEP> 0.09 <SEP> 0.44 <SEP> 0.09 <SEP> 0.14
<tb>
<tb>
<tb> Silicon <SEP> 0.14 <SEP> 0.15 <SEP> 0.17 <SEP> 0.20
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Copper <SEP> 0.03 <SEP> 0, <SEP> 03 <SEP> 0.03 <SEP> 0,
03
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Sulfur <SEP> 0.007 <SEP> 0.007 <SEP> 0.007 <SEP> 0.007
<tb>
<tb>
<tb> Zirconium <SEP> - <SEP> - <SEP> 0.03 <SEP> 0.03
<tb>
<tb>
<tb> Iron <SEP> The remaining <SEP>
<tb>
Samples of these alloys were heated in the 1120 G solution for two hours, quenched in oil, and aged at 705 C for 16 hours. They were then tested under a load of 35.5 English tons per square inch at 6500C.
The results were as follows:
EMI4.2
<tb> Alloy <SEP> Life <SEP> until <SEP> the <SEP> break <SEP> Elongation
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> N <SEP> in <SEP> hours <SEP> in <SEP>%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5 <SEP> 62.5 <SEP> 4.5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 6 <SEP> 119 <SEP> 4.5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 7 <SEP> 8.3 <SEP> 9.5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 8 <SEP> 178.2 <SEP> 4.5
<tb>
It can be seen that the two boron-free alloys (lT 5 and 7) have a shorter life than the corresponding alloys containing boron and that the presence of zirconium in the alloy? 7 does not compensate for the absence of boron.
The further improvement due to the simultaneous presence of boron and zirconium is clearly demonstrated by the alloy? 8
EMI4.3
REVETDICATIONS.
##### lllWII # # 1. Nickel-chromium-iron alloy containing a Ni3 phase (Ti, Al)
<Desc / Clms Page number 5>
precipitates and having the following composition
EMI5.1
<tb> Nickel <SEP> 25 <SEP> to <SEP> 50 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> Chrome <SEP> 8 <SEP> to <SEP> 25 <SEP>%
<tb>
<tb> Carbon <SEP> up to <SEP> 0.2%
<tb>
<tb> Titanium <SEP> free <SEP> 1.5 <SEP> to <SEP> 6 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> Molybdenum <SEP> 5 <SEP> to <SEP> 7 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> Bore <SEP> 0.03 <SEP> to <SEP> 0.15 <SEP>%
<tb>
<tb> Ziroonium <SEP> 0 <SEP> to <SEP> 0,
2 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> Aluminum <SEP> 0 <SEP> to <SEP> 4 <SEP>%
<tb>
<tb> Manganese <SEP> 0 <SEP> to <SEP> 3 <SEP>%
<tb>
<tb> Silicon <SEP> 0 <SEP> to <SEP> 1 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> Copper <SEP> 0 <SEP> to <SEP> 5 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> Vanadium <SEP> 0 <SEP> to <SEP> 1 <SEP>%
<tb>
<tb> Cobalt <SEP> 0 <SEP> to <SEP> 5 <SEP>%
<tb>
the remainder (except impurities) being iron, and the iron content being at least 20%.
2. The alloy of claim 1, wherein the nickel content is 34-45% and the chromium content is 12-16%.
3. The alloy of claim 1 or claim 2, wherein the content of free titanium is 2 to 3%.
4. An alloy according to any preceding claim, wherein the aluminum content does not exceed 0.75%.
5. Alloy according to any one of the preceding claims, in which the zirconium is present in an amount of 0.01 to 0.1%.
6. A variant of the alloy according to any one of the preceding claims, wherein some or all of the molybdenum is replaced by an equal amount of tungsten.