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.Part.attonn.ment. relatif aux allia,.. n1okl-Chroa... "Ptrf ctionneffl nt relatifs aux alliages au niok
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La présente invention a trait au travail à chaud
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4',11111" au A1ok.l.oro.. 4uro1.l&b1.. par Y1.1111.....nt, do l'aspect de oed alliage qui contiennent do ltaluatn1ua, avec au san4 titane* Ces all1ai'l, essaie il *et ..1AA'ut bion connu, contiennent de petites quantités, par exeaple en
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proportions allfrzt Or3 99 do oarfcoass et pelay4nt au'\\1 ocnt':11" &## lésant* par .xJlJlp1.. le M04bdènet It tungstène, le nio'4iua et le vanadiume qui y sont tntroia pour améliorer leura propriétés à haut* "e.p''.iure. tu outre, une partit du niokel peut tire ren- placée par le oobalt, par exemple jusqu'à 30 %t ou par le ter. tV/%" ,x'-llte JU8qa'" 20 ,ci pourvu que la teneur totale en aio1c.l et en 'où"l1;
soit d'au 110ina 50 %. te bore et/ou le airo.)p.iua ,puu.....vent aussi 1, 4tre présenta. t,eu alliages 4 cetto espèce ne sont habituellement soumis i aucun traitement tharuique spécial avant 4"tre '1",...va1).] b &.. chaud on sa content* de chauffer simplemaut la pièce d'oeuvre à la température du travail à chaud# après une préparation éventuelle quelconque,, nécessaire pour 81181- ntr las défaut@ înternee ou superficiels, par exemplo l'affranchie,vouant ou l'ueinage rzperficial.
la température du travail à chaud diffère colon les différante &llig<6 et on la choisit dans tout cas particulier de manière queelle soit assez *levée pour assurer quo toutes Ion phaser pr4oip1- tablée notent en solution, et de ..n1ère quîollo ne soit pas élevée au point qu'il se produise une fusion naissants pendant la travail Paz suite dru augmentations locales de températures provoquées par l'opération J.."J. travail de la pièce.
Dans l'in- tervalle ainsi défini, la facilit' du trsv11 augmenta g6u'r- I*aent aveo la température, nain les tentatives faites pour travailler un alliage à un* température trop élevée ou à une teapératura trop basse, donnant lieu à la de la Pièce d'oeuvre. ± 'augmentât Ion de la toupir4tgro ])1²1d1.nt 19 1&a1ft&" à ohlu4 4&t sapitieure à alla qui lieu pend,%.at le e4rgoage# tî bien qu'on doit employer, psmr li 3..aaiM N oh&d3 des i..p'ra1iur18 plue basses que pour la f7v$*>i.$9*i
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Il es< parfois possible de travtii1l.ar :
ti. chaud un alliage psc- 1#$XtZU*ÎOU à une température h laquelle il sa fissurerait ami on le laminait à chaud ou si on le forgeait, puisqu'une ota- traînte plus grande est imposée à la billette pendaett â.axtr.
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aloi% et que cette contrainte inhibe la tendance à la formation
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des craquelures. Lea mîmes considérations générale , ;?ei¯s*at sur les tempérautres eu travail à chaud, .rappliquent :::. <n"33.as &lGeztru0io& et aux autres mcâee de travail à chaud.
Si la teneur totale en titane et en aluaniu due alliages est aceziife on j,01t augmenter la température la l- basse à laquelle 11 peuvent être travaillée à ohaTtd et cotta température .-apPl'l)l;1hCJ de plus en plus du point de fusion naissant . le travail à chaud de ces alliage deviont donc de plue en plus difficile et, mêtaa ai l'on évita une fi8sura1iicn
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importante, le rendement devient très faible.
L'augmentation de la température nécessaire pour le
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travail à chaud est due dans une grande mesure o.t, l8e-1;-on
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à la persistance, aux limites des grains, jusqu'à des hautes températures croissantes, d'une phase carbure qui rend l'allia- ge fragile et qu'on ne peut amener en solution à la faveur
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d'un chauffage dont la durée serait pratiquement a<tadL<Miblet
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Cette hypothèse s'accorde avec le fait que les recherches
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micro-structurales portant sur les alliages au ,u3.oe.-oitramap
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contenant de l'aluminium et du titane, ont contre qu'une telle
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phase carbure a généralement une température de solubilité tau- périeure à celle de la phaae ', a.laquelle on attribue slnl- ralement la formule N13{T1,Al).
La présente invention e ife fondée sur la découverte que, dans certains alliages au ni,cel-Ci1rome, ayant une forte teneur totale en aluminium et en titane, la phase préoip1iable ayant la température de solubilité la plus haute est la phanne
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tau41A que la phase carbure a une température de 301ub' plus musez 1111 act haaée en outre sur la découverte qu'on peut supprimer la fermât ion d'une phase carbure la liait* des graine dans ces alliages par un traitement thermique convenable.Fout tout alliage donné,
les températures de
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solubilité des deux phases en question peuvent être détermi- ados par le procédé habituel qui consiste à chauffer des échan- tillons de l'alliage à différentes température* pendant @ longtemps pour atteindre un équilibre effectif, à les tremper
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et à examiner leurs aicrostructures pour déterminer les phases présentes.
L'invention, qui est fondée sur ces découvertes, consiste en un procédé de formation d'un article ou d'une pièce ouvrée (ce mot signifiant ici travaillée à chaud et, par exemple, forgée, laminée à chaud, extrudée, etc...) d'un
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alliage au eGl6hro..
duroissable par vieillissement, qui contient de l'aluminium, avec ou sans titane.et qui est tel que la température de solubilité de la phase Y' soit supérieure à celle de la phase carbure, comprenant les opérations consis-
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tant à chauffer l'alliage pour dissolution à une température supérieure .14 te&pérature de solubilité de la phase( 89 à le refroidir à une température comprise dans l'intervalle qui se situe entre la température de solubilité de la phase (' et celle de la phase carbure, à le garder dans cet intervalle de
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température, à le -garder est intervalle de toup4emtu" jusqu'à ce qu'un précipité da la phase Ïl se soit formé aux limites des graina,
et à le travailler alors à chaud.
L'intervallo d6 température compris entre la températu- re de solubilité de lu phase et et celle de la phase carbure aéra appelé ci..dessous, pour plus de commodité, intervalle de précipitation de t '..outef01B, il est entendu qu'il se produit habituellement aussi .une précipitation de cette phase à de
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lasses température* tt quth ce basses temperatuïta, le carbure peut aussi aa précipiter.
Le lut du chauffage "pour dissolution* jouelute amener quasi toutes lots phase* précipita ois s à dissoute cl à assurer que cela et produise en un lape de ït,age rai- annab3,e alors que la température utilisé* 'en$ r.tWtagsurssa tupérleure d'au moine 20''C et, de préférence dtbjt moins 60*:} 4. la température de solubilité db la ph4se Kur éviter lt
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fusion, l'alliage ne doit évidesaent pas <tre aljiuttâ mu- dessus de sa température de nolidue.
Suivant une manière dit mettre en oauv: 13snlanx
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* l'alliage, après le chauffage pour dinsolutioni est rotroî 4J.
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lentement depuis la température de chauffage peur dissolution,
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jusqu'à une température inférieure la température de BoluM" lité de Il à une vitesse telle que sa température reste dans l'intervalle de précipitation de If* pendant i.soez longtempt pour que le précipité {* désire ne forme aux limites dea grains
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Le refroidissement lent est effectué avantageusement en permet- à l'alliage \ tant/ de refroidir dans le four.
La vitesse du refroidissement
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ne dépasse pas de préférence 4*0 par minute et, en général, elle aéra plus faible encore, par exemple de 10 à 2*C par si nute, Une autre manière de mettre l'invention en oeuvre consiste à refroidir l'alliage à une vîtes* convenable quel- conque à partir de la température de chauffage di8nolution jusqu'à une température comprise dans l'intervalle de précipi- tation de L' et à la maintenir alors à cette température pendant la durée ndcooaatr*. Quel que soit le mode de aise-en oeuvrez
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adopté, la durée pendant laquelle la température de l'allier
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rente dans l'intervalle de précipitation de Î$ dépend de la température utilisée.
Aux température* très proche* de la t<m- perature de solubilité de Y09 la vitesse de foraatlon de 1m
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phase ) eat tria 'a,'? t "118 augmente à assure que lat touip4l'i'tipre cet séduit*. la tous cas, la température de l'all.ag' rtate de prdt'rtno8 daiît l'intervalle 48 précipi- t..i1011 de 91 pendant au moins 15 tinut<et Après que la précipité voulu s'est formé à la limita de raina, on peut la1811er l'all1..ge refroidir jusqu'il la ton- p'raiut'ti ord1n&1re à une vitesse Convenable quelconqutoq par 8xiup18 Une l'air, et on la réchauffe aube,équemaent jusqu'à la te.p4\"ur. du travail à chaud et on lt travailla à chaud.
Si l'on procède de cet-ce manière, le lent refroidissement dans le four, dont il a été question plue haut, peut constituer le pro-
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cède le mieux approprié pour provoquer la formation du précipité
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'. auteesis, avanag&U8.nt, on ne laies* pas descendre la tespératurt de l'alliage en- dessous de la température de solubi-
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lité du carbure avant le travail à chaud et l'on préfère donc
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erenpquer la formation da précipité tl à une température constat- ta. ainsi qu'il et décrit plus haut, et le travailler à chaud
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sensiblement à cette température. Il :Catit évidemment avoir soin,
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dans ce caa, d'acourer que la température de la pièce d'oeuvre
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soit sensiblement uniforme dans toute la section avant de commen-
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cer le travail à chaud.
Il peut donc être nécessaire de garder l'alliage à la température en question pendant une durée plue longue qu'il n'ett requis isolement pour la formation du paré- o1pit' l'e
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Il est entendu que la température de la pièce d'oeuvre
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diminue pendant l'opération du travail à chaud et que le réchauf- taxez la température du travail eet requis de toape en t@a.ps9 selon la pratique ordinaire.
D'une manière générale, la trap4. rature du travail chaud est can:rpriee dans leinf*?vct9 ? .ra:i.tatior de y le pie l'on retire cort4ize @''''f?r.-;''J.$ltl1i ;b '-ni- t%mont thermique lorsqu'on utilité des toa4r&ra tv1
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chaud tDt6r18uree à cet intervalle. ta liait* supérieure est imposât par le risque de la fusion naissante locale pendant
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la travail à chaud de la pièce.
Le précipité de la phase [gamma], est toujours présent pendant le travail à chaud dans l'intervalle de précipitation
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de t 8 et'. aime à des températures supérieur.... la t$Ep4?.t.&Mre de solubilité de '(1 il ne se redlenout que lentement. 5;,.. vfils, fait surprenant, cela ne compromet pas l'aptitude des a.ll,& ?:*<## au travail à chaud. La formation du précipité [gamma], aux limitée des grains empêche le carbure de se séparer nous une forts
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nocive lorsque la température descend en-de.Bous de la températu- re de solubilité du carbura, avant le travail à chaud ou lors au refroidissement entre les étapes successives du travail à
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chaud.
Tout précipité de carbure qui ne forme est zedi**ous duit une grande mesure lors du réchauffage à une température supé-
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rtouro 4 la température de solubilité du carbura Le chauffage prolongé de l'alliage à une température inférieure à la tempe- rature de solubilité du carbure peut toutefois mener à la forma-. tion d'un précipité de carbure aux limites des graine et doit donc être évité. la
Si l'opération de/formation du précipite [gamma], aux limiter
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des grains est omise, par exemple par le refroidissement à.
l'air de l'alliage à partir de la température du chauffage pour disso- lution jusqu'à un-1 température inférieure à la température de solubilité du carbure, il se forme un précipité massif de car- bure aux limites des grains, précipité qui, lors du réchauffage
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requiert une duréa extrêmement longue pour sa reduooudre.
Quel que soit le mécanisme par lequel le traitement thermique selon l'invention réprime la formation du précipité de carbure, on trouve que, par suite du traitement thermique selon l'inven- tion, le travail à chaud des alliage.) est rendu considérablement plus facile.
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On n2lt- q7ie le forgeage et le laminage à. chaud peuvent être rendus quelque peu plus faciles si la structure de l'al-
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liage à l'état moulé est d'abord rompue par l'extrumion @@ 11 est aussi avantageux de procéder de cette manière en mettant la présente invention en oeuvre.,
Comme il a été indique plus haut, il est en général plus difficile de travailler à chaud un alliage difficilement travaillable par le forgeage ou par le laminage à chaud que par l'extrusion et il faut donc observer qu'il peut être possible de travailler un alliage donné quelconque par l'extrusion noms faire usage du traitement thermique selon l'invention,
tandis que le forgeage et le laminage à chaud ne peuvent être effectués avec succès qu'en faisant usage dudit traitement thermique.
Les alliageu au nickel-chrome qui sont difficiles à travailler à chaud par les procédée ordinaires, mais qui pré- sentent..la relation spéciale des températures de solubilité du ' et du carbure, exposée plus haut, comprennent ceux qui ont une teneur totale en titane et en aluminium allant de 7,75 % à 9,5 % et qui contiennent de 14 à 16 % de chrome, de 14 à 25 % de cobalt, de 3 à 5,5 % de molybdène, de 3 à 4,6 % de titane, de 4 à 5,4 % d'aluminium, de 0,01 , 0,2 % de carbone, de 0,01 à 0,2 % de zirconium et de 0,003 à 0,1 de bore, le reste, sauf les impuretés, étant du nickel.
Les teneurs.en silicium, manganèse et fer, présente en tant qu'impuretés, doivent être aussi faibles qua possible, les teneurs en silicium et en man- ganèse ne dépassant pas, chacune, de 0,5 %, et la teneur en fer ne dépassant pas 1 %. Dans cet intervalle de composition, les alliages peuvent avoir, par exemple, une teneur en chrome, de 14,2 15,8 %, une teneur en cobalt de 14 à 16 %, une teneur' en molybène de 3*0 à 4,5%, une teneur en titane de 3 à 4,1 %, @ une tenter en aluminium de 4 à 5,1 % et une teneur en zirconium de 0,02 0,1 %.
Un traitement thermique convenable pour les alliage.! ayant cette dernière composition comprend le chauffage pour diasolation à 1190 C pendant 1,5 heure et le refroidissement
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à %)00'0 à la vitesse d'environ *'*0 paminute après 4.0te il* pèsent otre travaillés à cwud t124.
L'amélioration de 1*apf..tud (m travail à cd sai obtenue au moyen de l'invention, est illustrée par le 4 riaul- tata quivanteo qui furent obtenu* avec =alliage '',aga t ayant la composition suivante t carboey 0,1? %# 0931%9 fer 0,38%, manganèse 0,03 zur, chroma 14 1 %# titane' * 9fi± alumi- nium 5,07 9, cobalt z1 , molybdène J,39%@ bore | .<K>85 %, ziroonium 0#06%$ le reste étant du nichai.
La texp5ur< de solubilité de la phase y ' de cet alltige tut trouvé*' êtrede 1125 C et celle de la solubilité de 4 phase carbuviii de 1070*C et la température da son solidus été4 de 120000. nt trois
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barres d'un diamètre de 1,443 pouces de cet alliai faites en
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extrudant dea lingots venus de foivôirie, et ou'uu4,4*nt la barre extrudée résultante à grandeur, furent chauffées pour dissolu-" tion pendant 1,5 heure à 119000, refroidies deas le four à partir de cette température jusque 10008G à la vitesse de lac par Minute, et ensuite refroidies à l'air jusqu'à la tempéra* ture ordinaire. Subséquemment* cei 23 barres furent réchauffées 4 11204C et toutes furent forgée au marteau avec succès a un
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diamètre de 1,125 pouce.
Douze barres semblables, qui furent
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simplement chauffées à la température de forgeage de 1120*C
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sans aucun traitement thermique préalable, se rompirent toutes lors du forgeage. Pendant l'opération du forgeage, chacune des
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barres fut réchauffée neuf fois k la température de forgeage
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et 50 coups furent portés après chaque réchauffage. les barres rondes du même alliage furent aussi forcées
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de manière satisfaisante en sections carrées de 079 pouce après chauffage a 119000 pendant 5 heure, rofroidî4gomtnt dans le tour à la vitesse de 210 par minute juaquîà la teapérs- ture de forgeage de 112000 et maintien à cette température
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pendant Une ..1ttheu;:
'111 avant le fos?geag Des barres 8.IID1&ble8. qui fgrent Sl11..ent étouffées à 1120.0 pendant une demi-htoure avant le forçage et qui te furent peu OOUMISOO & un traite- ment thermique préliminaire, se fendirent pendant le forgeage.
Pour Mettre en évidence le fait qu'il est important
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de maintenir l'a. liage dans l'intervalle de précipitation de peiidant anses longtemps pour assurer la formation de la phase une teL ..t1v. faut faîte pour forger des barres rondes xtru<i6*e du mîme alliage depuis un diamètre de 1.788 pouce juoquth une aeot1vl carrée de 1125 pouce après un traitement ''Je chau:ttge pour .L8801ut1on il. 119000 pendant 1,5 heure, suivi d'un re±re1di.semen à l'air jusqu'à la température ordinaire en d'un réchauffage jusqu'à la température de forgeage de 1120 C. Dans chaque cas, la tentative échoua, par suite de la fissuration des barras.
Dans une autre expérience, des lingots d'un alliage d'une composition très voisine (Alliage B) furent extrudés en
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barrent 18squel168 furent usinée# L un diamètre de 31/32èmen de pouce. les barres furent chauffées pour dissolution pendant lt5 heure k 119000., refroidies dans le four à 100000 à une vitesse de 160 par minute, et ensuite refroidi.. à l'air jusqu'à la température ordinaire.
Quatre-vingt-dix barre furent alors réchauffées à 1080 b "090*G pendant 45 minutes et &mi.t9 laaineea à chaud à \m e.reètre d* 25/32bues de pouce ( une ré- duction de 35% de la section) en 15 passes, avec des réchauf- :rage* int81'11l6dia1r.. ua 1080*1 10(3, loraqu'ile étaient requis Un* barre es fendit pendant le . .laminage, mais les 69 barres restante* furent laminées sans fissuration,
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tor.que le travail.
abaud et un faS6caa suboîquoet qu.laon4.ut dé liallitge à sa tome finals par 2t8plii $a rtb,-e de rotor ou en disques de roter ou en d'autre* pièzes de moteurs
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à turbine à gaz, ont été tartines, l'article ou la pièce requiert en général un autre traitement thermique pour disso- lutin ou pour vieillissement, afin de développer à leur pleine valeur les propriétés de résistance au fluors de l'al- liage.
REVENDICATIONS.
1. Procédé de formation d'un article ou d'une place ouvrée d'un alliage au nickel-chrome durci.sable par vieillis- aeaent, qui contient de l'aluminium avec ou sana titane et est tel que la température de solubilité de la phase [gamma], est supérieure à celle de la solubilité de la phase carbure, comprenant les opérations consistant à chauffer l'alliage pour dissolution à une température supérieure à la température de solubilité de la phase [gamma], à la refroidir à une température emprise dans l'intervalle qui es situe entre la température de solubilité* de la phase [gamma],
et celle de la solubilité de la phase carbure, à la maintenir dans ledit intervalle de température jusque ce qu'un précipité de la phase [gamma], * se soit formé aux limitée de* grains, et ensuite 4 le travailler à chaud.