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Àl11'I' auot'nlt1qu.. & bas* de nickel# chrome et tor.
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La présente invention et rapporte z des alliage* auat'ni- tiquent et plu% particulièrement à des alliacée &ual:itiu6! à basa de nickel chrome et fer de résistance mecbnîque r.aynr. et durenoant par précipitation, qui contiennent comme élément , d'addition principaux du molybdène, du colombiume du titane. de l'aluminium et du bore, ces alliages étant utilisables des tompératuren élevées* Dam, non progr", techniques rapide. 1* industrie nHt(lllt.1r" gîque a 'prouvé le besoin pour des métaux et alliage. utilisa- bles à des température. élevées Les besoins variant entre des
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matériaux ayant une résistance extrêmement forte pendant de courtes duré... des matériaux de résistance moyenne utilisables
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pendant de longues durée.
et de* matériaux de résistance Moyenne ayant une longévité moyenne en même tempe qu'une gronde résistance à l'oxydation et à la corrosion On a aussi besoin
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de Matériaux ut111unblea dans do nombreuses applications à te=- pérature élevée ou cryorénîques La tompdraturt à laquelle 1'.1- liage est susceptible d"tre soumis or* fonctionnement peut varier entre celle d'une cellule de combustible tonotionnant à une température inférieure à zéro et celle d'une tuyère d'éohap rement fonctionnant à une température extrêmement élevées Cer- tains alliages doivent rouvoir supporter toute cette large gamme de tompdratureso L'alliage de la présente invention *et luttioamrnent adaptable pour que.
en équilibrant les divers constituante# on puis obtenir une combinaison optimale des diverses propriétés mécanique qui sont utiles dans beaucoup
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des applications mentionnées ct-dosaul.
L'alliage de la présente invention est aussi exceptionnel en ce sono que le processus de durcissement utilisé comporte
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un Précipité complexe de nickel, titane, colomb1u# et fort Il en résulte que cet alliage possède une combinaison remarqua- ble de propriétés mécanique a le rendant 1nt6resBant pour l'uti- lication à des températures cryoeéniquen ou ordinaires ainsi qu'à diverses températures éleviez.
La présente invention permet de réaliser un alliage à base de nickel, chrome et fer de résistance moyenne durcissant par précipitation et utilisable à des températures allant
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juaqu'a au moins 815*C et au-dessus*
L'invention permet aussi de réaliser un alliage de oe type présentant une combinaison optimale de résistance Mécanique, de ductilité et de résistance à la corrosion et à l'oxydation
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lorsqu'on loutîlioe à ces température..
On peut, par un équilibre bien déterminé des constituante de l'alliage de l'invention, donner à l'une de ses propriété*
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mécaniques, telle que résistance mécanique, ductilité et longé-
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vitré avant rupture, une valeur exceptionnelle ou lui donner une combinaison optimale de ces propriété$*
L'invention a en particulier pour but de réaliser un
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alliage austénitique z base de nickel, chrome et fer de résis- tance moyenne et durcissant par précipitation, comportant commee adjuvants d'alliage principaux le molybdène, le colombïumt le titane, l'aluminium et le bore,
capable d'être durci par préoi-j pitation au moyen d'un traitement thermique et utilisable à
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des températures allant jusqu'à 815"C ot au-dessus. La description qui va suivre fora bien comprendre l'inv'.1 tion et en fera apparaître d'autres avantagea.
Dans sa définition la plus large, l'alliage de la présente
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invention peut contenir, en poids, jusqu'à environ 0915% de carbone, jusqu'à environ l 6 de manganèse, jusqu'à environ lu de silicium, environ 10?! à environ 22 de chrome, environ 25 à environ 60% de nickel, depuis des traces jusqu'à environ 6 de molybdène, environ Op5 à environ 7 de colombium, 1,5 à 5 de titane, jusqu'à 2% d'aluminium, environ 0,001$ à environ 0,02 de bore, le reste étant constitué essentiellement par du fer avec les impuretés éventuelles. Dans ces larges limites, on peut faire varier les constituants de manière à obtenir une propriété mécanique exceptionnelle ou une combinaison optimale des propriétés mécaniques de résistance, ductilité, longévité avant rupture et viteeae de fluage.
Chacun des constituants essentiels de l'alliage joue un rôle particulier. Le chrome est présent dans des proportions de 10 à 22% environ afin de donner à l'alliage une résistance
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adéquate à la corrosion et à l'oxydation. J! cet égard, au ooin' 10% de chrome sont nécessaires, tandis que des proportions dépassant 22% environ peuvent nuire à l'aptitude hêtre travail lé et aux propriétés mécaniques de l'alliage, en particulier
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à ca résistance mécanique* On constat* que la combinaison opti- male de propriétés est obtbnue lorsque la teneur en chrome est maintenue environ entre 13 et 16%,
car on donne ainsi à l'allia- ge une résistance suffisante à la corrosion et à l'oxydation sans nuire à sa résistance mécanique et en particulier à sa ductilité. Le chrome est un des constituante de base de l'alli- age selon l'invention.
Le nickel, autre élément de base de l'alliage de l'inven- tion, est de préférence présent dans une proportion d'environ 25% à 60%. On pense qu'au moins 25% de nickel sont nécessaires dans ces alliages contenant du colombium afin d'obtenir les conditions optimales pour la formation d'un précipité de dur- cissement complexe contenant du colombium. Des- teneurs en nickel dépassant 60% environ semblent nuire à la résistance à la rupture ainsi qu'à la ductilité de traction de l'alliage.
A l'intérieur de ces largos limites, l'alliage présente d'ex- cellentes propriétés si la teneur en nickel est maintenue entre environ 35% et 52%, car on constate dans cet intervalle une plus grande limite élastique ainsi qu'une excellente ductilité.
Si, cependant on désire obtenir la combinaison optimale excep- tionnelle de résistance à la traction, ductilité, longévité avant rupture et vitesse de fluage, il est préférable de main. tenir la teneur en nickel dans l'intervalle étroit compris entre 48% et 52%, Dans toute l'étendue entre les limites les plue larges, le nickel *et efficace pour donner à l'alliage une bonne forgeabilité.
L'alliacé de la présente invention contient aussi jusqu'à 6% de molybdène, Des traces de molybdène seront toujours pré- sentes et sont efficaces) comme on le verra plus clairement ci-après. Des teneurs en molybdène dépassant 6 environ nuisent aux propriétés mécaniques et à la forgeabilité par suite de la formation de phases on excès tendres qui, d'une manière marquée,
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rendent l'alliage cessant et diminuent gravement en r(.e1etnnco mécanique. Lorsque la teneur en aluminium eet comprise environ entre 093 et 0.9e, on ne constate aucun effet notable avr la réniotnnce à la traction jusqu'à ce que la teneur en mol1MT1e atteigne environ 4 à 6.
Cependant, avec des teneur en Bolyfc- dêne plue élevée , on constate une chute de la liait* tloa't.1'1\11! meaurée à 0,2 de defor'ntion permanente* 61 la teneur en olu- mini= cet plu grande c'ont-à-diro ai elle ont oomprise envi-' ron entre 1,4 et 2,or.. den teneurs en Molybdène 1nt6r1turu, bzz 2f suffisent pour réduire notablement la rdolotence b la traction. Ainsi si l'on considère seulement In rielotonce h la traction, il .et pret4roble que l'alliacé ne contienne que don traces de molybdène. En outre, ei la teneur en aluoiniux est comprise environ entre 0,3% et 0 9f* l'addition de molyb- dbne dans une proportion allant juuqutâ environ 4% fAit appa- rattre d'abord un accroissement de la ductilité de l'o.l11ege..
Corendant, eî la teneur en molybdène ont augmentée au-demeun de 4%, la ductilité diminue considérablement. Si l'alliacé cors- tient plua de 0,9% environ d'aluminium. la ductilité de l'allia-
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Ce est affectée défavorablement lorsque la teneur en aolybde dépasse environ 2%, Cela peut être expliqué par le fait que l'addition de Molybdène, bien que paraissant rendre l'alliera
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cassant eut en relation avec un phenombre microstructure] selon luel l'alliage contenant environ 1,
4 à 290% d'alusir.îu-- et des tracée de molybdène p088de une ductilité et une r<uij- tance à la traction suffisantes dues au fait que l'allier ne contient qu'une faible quantité de phase en excès tondre. Au
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contraire, pour une teneur en aluminium d'environ 1,4 à 29Cr!, on constate que l'addition de 2 à 6% de molybdène rend l'allia- ge cassant et lui donne aussi une faible résistance à la trac- tion. L'examen de la microstructure montre alors l'existence d'une grande quantité de phase en excès tendre. Ainsi, l'allia-
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94 contenant de tracée d'aluminiun povoéde une bonne combinai- son de propriété* de traction s'il contient juaqueà environ 4t5% de Molybdène.
Si In teneur en aluminium est d'environ Ot3%t la teneur en molybdène doit être raintenue entre 1 5# environ et 4 Off et mi la teneur en alumln1\U1 est de 0 .9 envi*- ron, la teneur on molybdfam doit être Mtnintcnue entra environ If* et 31.1f ni l'on veut obtenir leu propriété.. de traction opt1.. male..
En Fdnérale le mol1bdnl augmente la reslatanct au flua- go et la lon'v1t( avant rupture de l'al1ineo. 00=0 on 10 verra plue loin, l'effet défavorable qui tot appar.m.nt caund par le nickel lorsque la teneur est comprise entre 48e et 52 environ est compensé par l'addition de aolybdtnl & l'alliage- and1. que l'addition de flua de 2% de molybdène paraît provo- quer une certaine perte de r4niotnnce au fluwre dans Ion allia- feu à faible teneur en aluminium. l'addition d'aluminium dans de proportions de 1 ou plue dane Ion alliacée contenant plue de 2 environ de molybdène parait affecter ditavorablement z la foie la rèniotance au fluoré et la longévité avant rupture, Au point de vue du fluare et de la loneévité.
la combinairon
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optimale paraît être obtenue lorsque la teneur en aluminium
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*et maintenue au-deonous de 1,< environ et la teneur en aolyb- dèno à 2 environ. Lee meilleures limites nemblent être d'envi- ron 1 75± à 4 de molybdène et d'environ 0,3,< z environ itf
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d'aluminium. La combinaison optimale Générale do propriétés Mécaniques 'et obtenue si la teneur en aluminium est maintenu*
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aux environs de 0 3 et la teneur in mo11bdne entre environ ,75': et 2,75. Si la teneur en alusiniua est maintenue à envi- ron 0#3% au =ax1mu#, on peut utiliser des teneurs en molybdène alant jusqu'à 6 cons rencontrer aucune difficulté dans le for- goage de ces alliages* Il y a lieu de remarquer aussi qu'on peut contrôler la quantité de phkee en excès tendre par le choix de la teneur en colombium de l'alliage.
Ainei, si la teneur en
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colombium est maintenue au-dessous de 2% environ, la teneur en molybdène peut aller en toctt sécurité jusqu'à. 6% environ sans au* il et forme des quantités indésirables de la phase en excès
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tendre. Il en résulte que l'alliage possède des propriétés remarquables de résistance à la traction, de ductilité et de résistance à la rupture par fluage.
Il y a lieu de remarquer aussi que, si la teneur en molyb-
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dène est réduite h des traces, l'addition de jusqu'à 2*!? environ d'aluminium augmente un peu la rdaintanos à la traction lorsque le colombium est maintenu à plue de 2% environ. La limite élas- tique à 0,2% n'est pas affectée d'une manière appréciable par des teneurs en aluminium allant jusqu'à 2y erviront Si la tas neur en molybdène est comprise entre environ 2$ et 4%p l'addi" tion d'une proportion d'aluminium dépassant le paraît rendre l'alliage cassent.
Cela semble être en relation avoo la eterom
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structure, dans laquelle apparaissent de grandes quantités de
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phase en excès tendre, et la résistance à la traction de l'ai- j liage* 01 l'alliage ne contient que des traces de Molybdène, l'addition d'aluminium Jusqu'à environ 10 augraentt la ductilité
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de l'alliage. D'autre part, si la teneur en aluminium est main-]
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tenue à 1 environ au maximum l'addition de molybdène jusqu'à 40 est efficace pour donner à l'alliage une ductilité adéquate. ! Cependant, une excellente ductilité est Maintenue pour une te" neur en molybdène de 4e si la teneur en aluminium est maintenue entre environ 0,3 et 1,0. I<orsque l'alliage con- tient environ 4; de molybdène on doit maintenir la teneur en aluminium à moins de 1#4eo environ pour obtenir une forgeabilité adéquate.
Cependant, si la teneur en aluminium est auementie jusqu'à 2e environ, la teneur correspondante en molybdène ne doit pas dépasser 2e pour que l'alliage présente une ior,eabi llté adéquate.
Le titane est un élément qui intervient puissamment danu
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la réaction de durcissement par précipitation pour augmenter la. résistance de l'alliage. Au moine 1,5% de titane est néces-
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oair#p mais des teneurs en titane dépassant 5e environ parais- sent nuire aux propriétés mécaniques de l'alliage. Lorsque la teneur on colombium est maintenue basse, oloot-à-dîre à moine de 3% environ, le titane, et apparemment l'aluminium, sont les éléments principaux de renforcement. Cependant, si la teneur en colombium est maintenue à environ 3% ou davantage, une aug- mentation de la teneur en titane semble avoir moins d'effet
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sur la valeur qu'on peut atteindra pour les propriétés méoQn1- ques.
La combinaison optimale de propriétés mécaniques paraît être obtenue lorsque la teneur en titane est maintenue entre
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environ 20(y/v et environ 3p2%. Ces limites paraissent être les mellluurent quelle quo soit la teneur en oolombium, pour donner à l'alliacé de la présente invention une bonne combinaison génê rale de propriétés mécaniques.
La teneur en colombium due l'alliage de la présente inven-
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tien est de préférence comprise antre environ Q 5$ et environ 7#5. Il faut remarquer aussi que l'alliage de la présente invention contient également du tantale qui accompagne inévita- blement l'addition de colombium. Il doit donc être entendu que,
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lorsqu'on parle de oOlomb1um, cela comprend les proportions normales de tantale associée au oolombiumt Le colombium semble entrer dans la réaction de durcissement par précipitation pour former un précipite complexe de nickel, oolombium, titane et òr qui est très efficace pour augmenter la résistance méoani- que de l'alliage de la présente invention.
Au moins 0,5% de oolombium est nécessaire pour augmenter d'une manière apprécia- ble la résistance mécanique de l'alliage. L'addition de plus d'environ 7,5% de colombium affecte défavorablement la ductilité
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de l'alliage. Si la teneur en oolombium est comprise entre environ ; et 5%p on constate une augmentation de la limite
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élantique à O,2 de l'alliage. Avec 5 de oolombîum et 5 de
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ninkel, on obtient la résistance z la traction et la limite <Sl&atique Op2% optimales. Alors que la oQlomb1um nu montre que peu d'effet our l'allongQ:=ent, la etrtctîon paraît diminuée lorsque la teneur en colombium dépasse environ 4,te's m1. ont encore satlata1auntl pour la plupart don applications juaqu'h environ 7 5.
Si 081'unlltmt la teneur en colombium délitteau 1*5'$ ' environ, on constat que la ductilité et Inadéquate. L'oJù1- tien de 001 )mb1um 4"Oiy'à 5 fait apparaître une aufir. nt tion 4nB la lonvit vaut rupture et une amélioration de la vîteune de fluage m.sur'. par le temps n'oculaire pour produira une d4formation totale de 1-1-**. Cela *et pft.I't1oulire:tlld1t vrai pour lea teneurs en coloaibiua comprises entre 4 et 5. On ne rencontre aucune difficulté dane le forçage des .111n8e qui contiennent 0#5e à 7,5 de colomblum.
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Le bore *et présent dans l'alliage dans une proportion de
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0 001?ê et OeO2e environ et réagit dans le syotème à peu pro de la même maniêrt que dans d'autres alliages à haute teneur en nickel* La teneur en bore optimale est comprise entre 0,005% et 0,01S.
Le robte de l'alliage est constitua eeaentiellesent par du fer &\4C lea îrpurot4o éventuelles usuelles.
Le tableau 1 indique lea limitez eênirulop et leu limitas optimales des constituante d'un alliage de la présente 1nyr.-
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tion.
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Îac. U 1 s sn ar a a Composition chimique (% en poids)
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Slrfmant limites nralos Limite. optimal* Jumqulb 0,15 Juoqulk 0,08 Un * 1,0 0$5 61 " 1,0 " 0,5 Cr 10 à 22 13 à 16
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<tb> Ni <SEP> 25 <SEP> à <SEP> 60 <SEP> 35 <SEP> à <SEP> 52 <SEP>
<tb>
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10 Juoqu'à 6 *eusqulâ4 Ob 0#5 à 7,5 3 à 6 mi it5 à 5 2 1 3,2 Al Jusqu'A 2 0,20 z 103
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<tb> B <SEP> 0,001 <SEP> à <SEP> 0,020 <SEP> 0,005 <SEP> à <SEP> 0,012
<tb>
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y Coapléstnt Compliment
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'iao de la présente invention peut être fabriqué de
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toute$ le* manières bien connut$* Cependant, de préférence, on fond l'alliage sous vide dans un tour à induction ou on le fend
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à l'air et on le refond enuuitt en utilisant, par exemple 10 procédé de refonte sous vide h électrode connumable.
Comme il n'y a rien de particulier au ou ,3 et de la fur ion, il suffit de
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produire l'alliage en utilisant le meilleur procédé permettant de réduire au minimum les quantités d'impuretés et de contaai'-
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nants résiduels solides et gazeux. On peut ensuite chauffer les lingots. une température comrriae entre environ 1040*0 et environ 1150*Cp puis conf orner h la presse forger ou laminer le lingot. On a obtenu un auccée considérable en effectuant à
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partir de 1095*0 environ des réductions de section successives
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de 10 h 20X à chaque réchauffage* On poursuit le travail à chaud jusqu'à ce qu'on ait obtiju le produit en barre détiré* On peut former *usai le lingot jusqu'à une dimension convenable,
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puis le réchauffer et le laminer en feuille ou bande.
On ne rencontre aucune difficulté particulière pour obtenir un semi- produit par travail à chaud ou à froid. On peut ensuite trans- former l'alliage pour obtenir la pièce désirée que l'on soumet alors à un traitement thermique pour lui donner les propriétés mécaniques voulues.
De préférence, le traitement thermique consiste générale- ment en une mise en solution solide à une température comprise entre 980 C et 1150*0 environ pendant environ deux heures, après quoi on trempe l'alliage rapidement, puis on le soumet un vieillissement initial à une température comprise environ entre 620*0 et 790 C pendant une période de jusqu'à 24 heures environ, suivi d'un refroidissement à l'air* Si on le préfère, le vieillissement ou durcissement par précipitation initial peut être suivi d'un traitement thermique secondaire de vieil ! lissement ou durcissement par précipitation à une température comprise environ entre 620 et 705 C pendant une période de jusqu'à 48 heures environ,
après quoi on refroidit l'alliage l'air.
Le tableau II contient la désignation d'un certain nombre !i d'alliages qui ont été préparés et essayés pour montrer l'effet de divers constituants sur le système d'alliage de base. Il y a lieu de remarquer que les alliages dont la composition chimi- que est indiquée dans le tableau II ne tombent pas tous dans le cadre de l'invention. En outre, pour certaine des alliages, on n'a pas indiqué la composition chimique réelle mais la com- position qu'on visait à obtenir.
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*?À3I5Ar IlSoposi-tioa chi'=iq'n'5¯ en -roide)
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coulée n C a Si j Cr Ni Co Si Al Ho *
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<tb> Compositions
<tb> réelles
<tb> V-492 <SEP> 0,059 <SEP> 0,25 <SEP> 0,10 <SEP> 15,09 <SEP> 41,00 <SEP> 5,20 <SEP> 2,72 <SEP> 0,31 <SEP> - <SEP> 0,008 <SEP> Rente
<tb> V-493 <SEP> 0,056 <SEP> 0,24 <SEP> 0,10 <SEP> 15,18 <SEP> 46,50 <SEP> 5,14 <SEP> 2,68 <SEP> 0,30- <SEP> 0,006 <SEP> '
<tb> V-494 <SEP> 0,066 <SEP> 0,25 <SEP> 0,10 <SEP> 15,15 <SEP> 52,30 <SEP> 5,00 <SEP> 2,65 <SEP> 0,31 <SEP> - <SEP> 0,006 <SEP> "
<tb> V-495 <SEP> 0,054 <SEP> 0,25 <SEP> 0,11 <SEP> 15,13 <SEP> 59,50 <SEP> 5,00 <SEP> 2,70 <SEP> 0,30 <SEP> - <SEP> 0,005 <SEP> "
<tb> V-496 <SEP> 0,065 <SEP> 0,24 <SEP> 0,10 <SEP> 15,28 <SEP> 46,48 <SEP> 5,00 <SEP> 2,75 <SEP> 0,30 <SEP> - <SEP> 0,006 <SEP> "
<tb> V-497 <SEP> 0,068 <SEP> 0,26 <SEP> 0,09 <SEP> 15,18 <SEP> 46,58 <SEP> 3,62 <SEP> 2,74 <SEP> 0,
31 <SEP> - <SEP> 0,006 <SEP> "
<tb> V-498 <SEP> 0,046 <SEP> 0,25 <SEP> 0,10 <SEP> 15,35 <SEP> 46,60 <SEP> 4,37 <SEP> 2,75 <SEP> 0,32 <SEP> - <SEP> 0,005 <SEP> "
<tb> V-602 <SEP> 0,060 <SEP> 0,26 <SEP> 0,09 <SEP> 15,10 <SEP> 49.70 <SEP> 5,08 <SEP> 2,75 <SEP> 0,32 <SEP> 0,010
<tb> V-585 <SEP> 0,069 <SEP> 0,25 <SEP> 0,11 <SEP> 14,82 <SEP> 49,34 <SEP> 4,91 <SEP> 2,82 <SEP> 0,32 <SEP> 1,95 <SEP> 0,012
<tb> V-605 <SEP> 0,076 <SEP> 0,22 <SEP> 0,09 <SEP> 14,78 <SEP> 49,85 <SEP> 4,98 <SEP> 2,70 <SEP> 0,32 <SEP> 3,96 <SEP> 0,011
<tb> V-606 <SEP> 0,070 <SEP> 0,23 <SEP> 0,08 <SEP> 14,54 <SEP> 49,70 <SEP> 5,13 <SEP> 2,68 <SEP> 0,32 <SEP> 5,90 <SEP> 0,012
<tb> V-596 <SEP> 0,054 <SEP> 0,24 <SEP> 0,05 <SEP> 15,14 <SEP> 49,94 <SEP> 5,10 <SEP> 2,76 <SEP> 0,98 <SEP> - <SEP> 0,011
<tb> V-597 <SEP> 0,058 <SEP> 0,24 <SEP> 0,07 <SEP> 14,96 <SEP> 49,82 <SEP> 4,99 <SEP> 2,72 <SEP> 0,87 <SEP> 1,87 <SEP> 0,
011
<tb> V-598 <SEP> 0,070 <SEP> 0,26 <SEP> 0,06 <SEP> 14,87 <SEP> 50,23 <SEP> 5,07 <SEP> 2,68 <SEP> 0,91 <SEP> 3,98 <SEP> 0,011
<tb>
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TABLEAU II suite)
EMI13.1
Coulée n. C 1::1 SI Cr n1 Cb j Ti j AI 3 f.
V-599 0,060 0,24 0906 14,64 49.91 5,03 2,76 0195 5199 0,011 test.
1-603 0,076 0,24 0,08 15,34 49,60 4,85 2,65 1,25 - 0.011 V-607 0.074 0,25 0,00 14,82 50,12 5,02 2,75 11,38 2 0,010
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<tb> V-601 <SEP> 0,052 <SEP> 0,24 <SEP> 0,10 <SEP> 14,76 <SEP> 50,34 <SEP> 5,12 <SEP> 2,68 <SEP> 1,46 <SEP> 4,0 <SEP> 0,011
<tb> Y-604 <SEP> 0,078 <SEP> 0,26 <SEP> 0,10 <SEP> 15,20 <SEP> 50,20 <SEP> 5,11 <SEP> 2,68 <SEP> 2,08- <SEP> 0,011
<tb>
EMI13.3
V-608 0,068 0,24 0,15 14,88 50,35 5,15 2,72 1,96 135 0,011
EMI13.4
<tb> Compositions
<tb>
EMI13.5
yites X-235 0,04 0,10 0,60 15,0 25,5 0,60 3,15 0125 3,6 0,004 X-236 0,04 0,10 0,60 15,0 25.5 0,90 3,15 0,25 - 0,004 M-237 0,04 0,10 0,60 15,0 25,5 0,90 3,15 0,25 its 0,004
EMI13.6
<tb> 11-238 <SEP> 0,04 <SEP> 0,10 <SEP> 0,60 <SEP> 15,0 <SEP> 25,5 <SEP> 0,90 <SEP> 3,15 <SEP> 0,25 <SEP> 3,6 <SEP> 0,004
<tb> Y-749 <SEP> 0,04 <SEP> 0,20 <SEP> 0,20 <SEP> 15,0 <SEP> 25,5- <SEP> 3,10 <SEP> 1,
50 <SEP> 1,3 <SEP> 0,006
<tb>
EMI13.7
T-751 0,04 0,20 0,20 15,0 25,5 0,50 3,10 1,50 173 0,008 V-752 0,04 0,20 0,20 15,0 2515 1,00 3,10 l,50 1,3 0,008
<Desc/Clms Page number 14>
EMI14.1
TA5IEA? II (Suite)
EMI14.2
Coulée ne Nh Si Cr i Cb Ti Al Ma 3 7* Y-885 0,04 0,20 0,20 15,0 40,0 1,0 3,2 1,75 1,3 0,008 Zeste ²-886 0,04 0,20 0,20 15,0 40,0 1,0 3,2 2,00 1,3 (;
,008 V-890 0,04 0,20 0,20 I5,a 40,0 1,0 3,2 1,50 1,3 0,008 7-888 0,04 0,20 0,20 15,0 40,0 2,0 3,2 1,50 1,3 0,008 V-40 0,04 0,20 0,20 15,00 40,00 3,00 3,2 1,50 - 0,010 T-39 0,04 0,20 0,20 15,00 40,00 5,00 3,2 1,50 - 0,010 7-38 0,04 0,20 0,20 15,00 40,CC 7,00 3,2 1,50 - 0,010 V-26 0,04 0,20 0,20 15,00 40,CO 3,00 2,9 - - 0,01 V-27 0,04 0,20 0,20 15,00 40,00 5,00 2,0 - - 0,01 V-26 0,04 0,20 0,20 15,00 40,00 7,00 2,0 - - 0,01 a T-29 0,04 0,20 0,20 15,00 40,00 3,00 3,2 - - 0,01 V-30 0,04 0,20 0,20 15,00 40,00 5,00 3,2 - - 0,01 V-244 0#04 0,20 0,20 z0 40,00 7,00 3,2 - - 0,010 V-242B 0,04 0,20 0,20 15,00 40,00 3,00 4,0 - - 0,010 1'-243A 0,04 0,20 0 dr 15,00 40,00 5,00 4,0 - - 0,
010
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Pour montrer l'effet d'une teneur variable en colombium et molybdène sur les propriétés de traction d'un alliage ayant une composition nominale approximative de 25,5 % de nickel, 15% de chrome, 3,15% de titane, 0,25% d'aluminium, 0,04% de carbone, 0,10% de manganèse, 0,60% de silicium, 0,004% de bore et le reste de fer, le tableau III suivant donne les résultats des essais.
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iii Propriétés nécaniquea.
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1 [' genrérature ambiante | 650*0 705 0 - 4920 kg/cm2 ####SS L1te Résistance Allon- Stric- Liite Résistan- A11on- Stric- Dure A11on- Stric- élastique gement tion élastique gement *.ion avant ge--ent tion O,2; traction 0 k 25 traction l'1P- 9/C 28 c*> m (kg/cm2) 28 cso ( ture 235]8.630 12.450 17,0 20,3 8.440 9.880 23#3 34 36 8,6 12,4 X-236 A 9.630 12.660 16,2 23,3 8.850 9.880 30,7 30,7 54 3,5 6,0 K-237 A 12.270 13.040 10,0 17,8 10.125 11.110 15,8 30,5 31 11,1 10,1
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<tb> M-238 <SEP> A <SEP> 10.240 <SEP> 12.940 <SEP> 11,5 <SEP> 17,4 <SEP> 9.490 <SEP> 10.480 <SEP> 14,2 <SEP> 27,3 <SEP> 15 <SEP> 10,0 <SEP> 21,3
<tb>
EMI16.4
M-235 0 8.090 9.850 10,4 13,4 X-236 0 7.600 9.230 10,0 13,4 X-237 e 8.300 10.280 16,6 19,9 M-238 a 8.440 10.110 15,0 17,0 JL - 982 0, 1 h - trempe à l'huile + 732 e, 16 h - refroidissement à l'air C - 11.21 0, 1 h - trempe à l'huile + 732 0,
16 h - refroidissement à l'air
<Desc/Clms Page number 17>
EMI17.1
Set résultats d'essai consigné** dans le tableau XII.
Il rencort 1=.édlatement qu'une augmentation de la teneur en colombium de 0#60% environ à 0090% environ, avec une teneur en molybdène d'environ 3,6%, est efficace pour améliorer les propriétés de traction & la température ambiants ainsi que le* propriété de traction à 65040. On le voit particulièrement On comparant l'alliage de la coulée M-235 avec celui de la coulée :
N-238, Alors qu'une certaine diminution apparaît dans le temps de rupture tous tension constante de ces alliage., la ductilité est excellente* L'effet d'une augmentation de la teneur en
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molybdène depuis des trace$ jusqu'à environ xi, avec une I" '# teneur en oolombium d'environ 0,90% est montré clairement par la comparaison des résultats d'essai indiqués dans le tableau
EMI17.3
III Pour les coulées iE-36, M-237 et t-28 Comas on le voit clairement,une augmentation de la teneur en molybdène améliore les propriétés de traction cane nuire à la ductilité de l'alli-
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agit 4u*oi bien à la température ambiante qu'h 650'C.
On re:ar- quera cependant que le traitement thermique particulier qui est appliqué est important dans l'illustration de l'effet du molyb- dène sur les propriétés mécaniques. Apparemment le tespa de
EMI17.5
rupture aous tension constante de l'alliage est affecté d'tava- rabloaent r**1 l'addition de molybdène cals on remarque que la ductilité de ces alliageo cet a=é11or4. par l'utilisation du molybdène.
Un certain nombre d'alliage ayant la composition de baie ont été préparée et essayé* pour contrer l'effet d'une aug- tentation de la teneur en coloabium sur l'alliage lorsque la
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teneur en molybdène est maintenue à 1,3e environ et la teneur en aluminium A environ 1.5. les résultat des essais sont donnée dans le tableau IV.
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Propriétés cécanlQuge.
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<tb>
Température <SEP> ambiante
<tb>
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Coulée e-raite=ent Licite ?a18tance llon- Str1c- Traitesent Limite Résistance Allon- Strien* thermique élastique à la récent tien thermique élastique à la gement tlon à 0,2% traction à û,2?C traction ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯(kg/cz2) (ke/cKÏ} () 1 (kfi/cn) () &) V-749 B 7.610 12.660 23,2 39,0 D 7.730 12.370 25 6 39,2 V-751 B 10.350 13.290 16,9 36,8 D 10.120 12.660 28,0 46,8 V-752 B 9.070 13.710 24.4 43,5 D 9.000 13.780 23,1 34,8 650*C '-749 B 7.880 10.900 12,8 18,5 z 9.590 11.610 12,0 13,0 V-751 B 8.830 11.180 15,0 23,7 1 10.360 12.100 16,3 33,0 T-752 B 9.120 11.520 11,2 17,0 3 9.640 12.130 9,6 15,3
<Desc/Clms Page number 19>
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U13LEAtr IV (cuite)
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Rupture par fluage 705 "C - 4640 kg/cm2 76000 - 3865 kgfcm2 815 *C - 2460 kg/cm2
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<tb> Coulée <SEP> Traitement <SEP> Durée <SEP> Allon- <SEP> Striction <SEP> Durée <SEP> Allon- <SEP> Striction <SEP> Durée <SEP> Allon- <SEP> Striction
<tb>
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n. thermique (n) gement (h) gesent (s±> en) gement V-749 B 9.210 5,4 7,0 23 10,0 9,4 21 10,2 15,4 Y-751 B 13.780 8,1 8,5 51 17,2 24rO 29 15,4 21,1 V-752 B 16.425 6,9 715 125 x x 19 17,2 1986
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B - 98200. 1 h - Trempe à l'eau + 732 0, 16 h - Refroidissement à l'air.
D - 1120*C, 1 h - Trempe à l'eau + 732C, 16 h - Refroidissement à lialr.
E - 982*0, 1 h - Trempe à l'eau + 732*0, 16 h - Refroidissement à l'air + 650.0, 24 h - Refroîdioaement
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à l'air.
EMI19.7
m Rupture en :ti1aJ!1e:ü"ts.
<Desc/Clms Page number 20>
En comparant les chiffres du tableau IV pour les alliages V-749, V-751 et V-752, on voit qu'une augmentation de la teneur en colombium jusque environ 1% avec la haute teneur en alumi- nium a d'abord pour effet d'augmenter les propriétés de trac. tion, c'est-à-dire lorsque la teneur en colombium cet maintenue à 0,50% environ, après quoi la limite élastique diminue.Il y a lieu cependant de faire remarquer qu'avec le traitement thermi- que utilisé, on constate que ce$ alliages ont d'excellentes ductilités et que, alors que la limite élastique diminue quel- .que peu, la résistance ou charge de rupture à la traction aug- mente constamment.
On a constaté les mêmes résultats aussi bien à la température ambiante qu'à 650 C, excepté pour l'alliage V-752 lorsqu'on l'a essayé à 650*0 après l'avoir soumis au traitement B. Cependant, avec le traitement E, on a constaté la même tendance qu'à la température ambiante. Dans Ion essais de rupture sous tension constante, les résultats montrent que le colombium est remarquablement efficace pour augmenter le temps de rupture, aussi bien à 705*0 qu'à 760 C.
Bien que les ductilités à 705*0 se montrent faibles, elles sont cependant suffisantes pour la plupart des applications envisagées. les coulées V-890, V-885 et 7-886 montrent les effets de hautes teneurs variables en aluminium, c'est-à-dire de teneurs comprise entre 1,5 et 2,0% environ, sur l'alliage ayant la com- position de base avec une teneur en nickel d'environ 40%. Les résultats des essais exécutés sur les alliages de ces coulées sont indiqués dans le tableau V.
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TABEEAP Prcr1it8 mécanique.
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Rupture nous tesaion conTesper&ture - fc50*C stast 705*0-4920 itwe=2 Coulée Traite- limite Rés1atan-tA!!oC- Strie- Traite- Limite Réalotan- lllon- Strie- 2rai- Durée Allon- Strien* ment la8- ce à la jasent tien ment élan- ce à la ornent tien te- ornent tion
EMI21.3
<tb> ther- <SEP> tique <SEP> traction <SEP> ther- <SEP> tique <SEP> traction <SEP> sent
<tb>
EMI21.4
*X*U* 1 ocuer-2) Çk*/Ca2) g) aie ttf7c:.2 (kçteg? ) W imique (h) tf) ÇjC? V-890 G 9.650 11.990 499 9,4 7 10.500 11.580 713 16,8 G 10,5 10,0 7,8 V-885 G 9.970 12.000 317 7,9 ? lO.6O 11.710 6,7 10,0 G 2,0 le Echec V-886 G 9.930 12.400 6,2 13,0 7 10.680 12.310 5,3 12,3 G 44,5 5,0 5,0
EMI21.5
Y - 1120*Cr 1 h - Trompe à l'huile + 760*C, 16 h - Re:troldi88emon't à l'air + 650*Ce 24 h - R.troid188e:.nt à l'air.
9 - 982"Ct 2 h - trempe à l'huile z 732*Cl, 16 h - Refroidissement à l'air.
<Desc/Clms Page number 22>
Les résultats d'essai enregistrée dans le tableau'
EMI22.1
pour les alliages Y-egol V-CS5 et Y-ee6 montrent que cet haute, tenture on aluminium ont des effets peu importante sur les propriété do traction et z un certain degré affectexit ddtayo- abltment la ductilité t Kn utilisant un double traitement thermique de durciensment par précipitation, c'ont-à-dire le traitement F, on'note une certaine augmentation des propriété! de traction mesurée à 650 C;
cependant, l'effet n'est pas remarquable. On obtient des résultats à peu près semblable* lorsqu'on tonale ces alliages pour leur* propriétés de rupture sous tension constante* La différence entre les propriété)
* que présentent ces alliages par rapport. ceux du tableau IV est attribuable en partie à la teneur en nickel*
Le tableau VI montre l'effet de la variation de la teneur en nickel entre 40% et 60% environ sur un alliage con-
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tenant environ 5% de colomblump le rente de l'alliage ayant un composition nominale approximative de O.07 de carbone 15% de chromes 2.7 de titane 0930% 4'alu:
ln1u=, des traces de molybdène, 0#01% de bort, le reste étant constitué essen- '1el1.ent par le fort Leoffet d'une teneur en coloabiua de 3% à 5% sur un alliage ayant sensiblement la même composition
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"o1nal. avec une teneur on nickel d'environ 47% est aussi illustra dune le tableau VI.
<Desc/Clms Page number 23>
TABLEAU VI Effet de Ni et Cb sur les propriétés mécaniques.
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Tempêrâlure ambiante
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<tb> Rupture <SEP> nous <SEP> tension <SEP> constante <SEP> - <SEP> 650
<tb>
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Coulée Traitement Limite Résistance Allon- Striction Grosseur Rupture sous tension consian. - 650.C ns thermique élastique la gement de grain 84:;0 kg/cm . tnerue élastique traction ge*ent moyenne Durée Alton- Striction 1% de déforma- 1 (kg/cm2) (%) (%) ASTM " gement tien total.
(h) () () ?3¯¯¯¯ V-492 H 12.290 14-300 8,0 10,0 5 z 4t4 4,0 10
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<tb> V-493 <SEP> H <SEP> 12. <SEP> 620 <SEP> 14.820 <SEP> 16,4 <SEP> 20,0 <SEP> 4 <SEP> 107 <SEP> 1,5 <SEP> 5,1 <SEP> 30
<tb> V-494 <SEP> H <SEP> 12. <SEP> 650 <SEP> 14.750 <SEP> 12,3 <SEP> 14,0 <SEP> 5 <SEP> 11 <SEP> 6,0 <SEP> 5,0 <SEP> 2
<tb> V-495 <SEP> H <SEP> 12. <SEP> 720 <SEP> 13.950 <SEP> 4,1 <SEP> 8,0 <SEP> 2 <SEP> 13 <SEP> 0,0 <SEP> 0,0 <SEP> 6
<tb> V-496 <SEP> H <SEP> 10. <SEP> 660 <SEP> 13.740 <SEP> 14,6 <SEP> 19,0 <SEP> 2 <SEP> 10 <SEP> 3,7 <SEP> 6,0 <SEP> 3
<tb>
EMI23.5
V-497 11 11.340 14.200 17,3 30,0 5 15 3,7 591 4 7-498 E 12.140 14.600 16,3 26,0 4 joz 2,3 3,0 4
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R - 1MO.C, in - Trempe à l'eau + 760.0, 8 h - Refroid1B8..en à l'air + 650.0, 24 h - Refroîdisement l'eau.
<Desc/Clms Page number 24>
Le essaie anregistrés dans le tableau VI pour les allia- ges V-492, V-495, V-494 et V-495 montrent qu'une augmentation de la teneur en nickel est offices pour augmenter la limite élastique mesurés à 0,2% de déformation permanente. Cependant on remarque que les teneurs en nickel déplacent 52 environ affectent défavorablement la résistance à la traction et dimi- nuent la ductilité. Cela peut être dû en partie à la grande dimension de grain de l'alliage ainsi qu'à d'autres phénomènes qui seront discutés plue loin.
Si l'on se base uniquement sur les propriétés de traction, il semblerait qu'il n'y ait pas intérêt à augmenter la teneur en nickel au-dessus de 60% envi- ren. La ductilité de ces alliages, mesuré* par le pourcentage d'allongement et le pourcentage de réduction de Béotien (etric- tion), est très bonne lorsque la teneur en nickel est maintenue entre 43% et 52 environ. Si l'on soumet ces alliages à l'essai de rupture par fluage, on remarque que le temps de rupture est nettement réduit lorsque la teneur en nickel est augmentée jus- qu'à 50% environ et au delà. La vitesse de fluage est aussi augmentée, c'est-à-dire que le temps nécessaire pour produire
1% de déformation totale est nettement abaissé.
D'après ces résultats, il semblerait que la teneur en nickel ne doive pas dépasser environ 48%. Cependant, comme on le fera remarquer plus loin, des teneurs en nickel plus élevées peuvent être uti- , lisées en fait cane affecter gravement le temps de rupture et la vitesse de fluage de l'alliage. La forgeabilité de ces alliages contenant du nickel est bonne dans toute la gamme des teneurs en nickel.
L'effet de la variation de la teneur en colombium entre
3% et 5% environ est clairement illustré par les alliages
V-496, V-497, V-498 et V-493 mentionnés dans le tableau VI. Les résultats d'essai consignés dans ce tableau montrent clairement que l'accroissement de la teneur en colombium de 3% à 5% envi- @
<Desc/Clms Page number 25>
ron a pour effet d'augmenter la limite élastique de l'alliage.
La charge de rupture ou résistance à la traction est aussi augmentés. Avec environ 5% de colombium et environ 50% de nickel on obtient la meilleure résistance à la traction et la meilleure limite élastique. Cependant, le colombium montre peu d'effet sur l'allongement, et l'on observe une certaine diminution de la striction lorsque la teneur en colombium dépasse environ 4%.
Cependant malgré cette diminution, la ductilité est encore acceptable. Ces mêmes alliages indiquent aussi qu'un accroissement de la teneur en colombium a pour effet d'augmenter le temps de rupture de l'alliage par fluage et de diminuer la vitesse de fluage, c'est-à-dire d'auementer le temps nécessaire pour produire une déformation totale de 1%.
L'effet d'une augmentation de la teneur en colombium de 4% à 5% est remarquable à la fois sur le temps de rupture et sur le temps nécessaire pour produire 1% de déformation totale* Les caractéristiques de forgeage à chaud sont acceptables pour tout! les alliages dans les limites de composition ainsi examinas*
L'effet de la teneur en colombium entre 1% et 7% sur un alliage contenant environ 40% de nickel, environ 15% de chrome.
3,2% de titane, 1,5% d'aluminium, 0,04% de carbone$ environ 0,009% de bore, le rente étant essentiellement du fer, est illustré par les résultat* d'essai consignés dans le tableau VII.
<Desc/Clms Page number 26>
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1ft., du oolozbïul Ur Ion propriétés mécanique# Ttmpérature - 65000
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coulé* Traitement limite R,.1otanCt Allon- Striction te thermique dlantique à la gement (kg/c#2) (kg/cm2) w> (x)¯ V-890 A 10.500 11.580 4,9 9,4 V-688 A 10,310 12.610 5,0 706 V-40 J 10.430 13.010 11#5 11,6 V-39 J 11.000 1,.600 7,7 9,3 V-58 J 11.500 14.060 6t2 7,8
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J - 10,S.0, 2 h Trempe à l'huile + 732'C,
16 h - refroidissement à l'air. les résultats d'essai enregistrés dans le tableau VII pour les propriétés de traction à 650 C montrent clairement que le colombium est très efficace pour augmenter la liait*
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élastique et la raietanaa la traction de cou al11as...
Aucune importance particulière nota pu 4tre attachée à l'effet du colombiua sur la ductilité de l'alliage. Des propriétés remarquable comme le Montrent Ise al11age. V"40t V-'9 et Y'3, sont obtenues lorsque la teneur en colombium *et maintenu* entre 3% environ et 7% environ.
Bien qu'un traitement thermique
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différent soit indiqué pour les alliage Y-40, tfw et V-38, la grande différence des propriétés mécaniques observée pour ces alliages ne résulte pas du traitement thermique particu-
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lier, coma a l'ont confirmé des *osais ultérieurs* L'effet favorable du colombium et du titane sur un a111el contenant nominalement 40% de nickel, 15 de chrome, des traces de molybdène, 0,01% de bore, des traces d'aluminium, le reste étant essentiellement du fer, *et illustré par les résultats d'essai consignés dans le tableau VIII.
<Desc/Clms Page number 27>
TABLEAU VIII
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Effet de Cb et Ti sur les proriétée mécaniQues.
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--#-----#--# -#####----#- Rupture sous tension consTrsite- Température ambiante 65000 tante - 705*C¯¯¯¯¯¯¯¯ Collée ther- Limite Rés1stan- A11ou- Stric- Limite Réaistan- A110n- Str1c- tens10D Durée Allon- Strieci<*UÔ élastique ce à la geaent tion élastique ce à la gement tion gênent lion 0,2 traction 0,2 traction (kg/cm2) (kg/c2) (1) () (klifcm2) (kg/cm2) (,,) () g/cm2) (h) (,,)
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<tb> V-26 <SEP> J <SEP> 11. <SEP> 570 <SEP> 14.180 <SEP> 17,6 <SEP> 27,2 <SEP> 10.200 <SEP> 11.480 <SEP> 16,1 <SEP> 29,2 <SEP> 5.270 <SEP> 109,5 <SEP> 13,8 <SEP> 36
<tb> T-29 <SEP> J <SEP> 11.450 <SEP> 13.670 <SEP> 23,1 <SEP> 33,1 <SEP> 9. <SEP> 200 <SEP> 13.740 <SEP> 14,4 <SEP> 18,9 <SEP> 5. <SEP> 270 <SEP> 249 <SEP> 6,0 <SEP> 13
<tb> V-242H <SEP> K <SEP> 12.
<SEP> 040 <SEP> 14.640 <SEP> 16,0 <SEP> 25,1 <SEP> 10.400 <SEP> 12.100 <SEP> 17,6 <SEP> 37,1 <SEP> 5.625 <SEP> 146 <SEP> 8,9 <SEP> 12
<tb> V-27 <SEP> J <SEP> 12.320 <SEP> 14.710 <SEP> 6,2 <SEP> 18,2 <SEP> 10.710 <SEP> 12. <SEP> 270 <SEP> 13,1 <SEP> 18,8 <SEP> 5. <SEP> 270 <SEP> 107,5 <SEP> 17,0 <SEP> 33
<tb> V-30 <SEP> J <SEP> 12. <SEP> 400 <SEP> 14.490 <SEP> 3,2 <SEP> 5,9 <SEP> 10.470 <SEP> 12.170 <SEP> 15,4 <SEP> 22,4 <SEP> 5.270 <SEP> 116 <SEP> 19,9 <SEP> 29
<tb> V-243A <SEP> K <SEP> 12. <SEP> 570 <SEP> 14.880 <SEP> 6,0 <SEP> 8,4 <SEP> 11.050 <SEP> 12.760 <SEP> 5,4 <SEP> 20,9 <SEP> 5.625 <SEP> 56,5 <SEP> 15,6 <SEP> 34
<tb> V-26 <SEP> J <SEP> 12.
<SEP> 250 <SEP> 142560 <SEP> 6,9 <SEP> 15,3 <SEP> 10.910 <SEP> 12.180 <SEP> 3,1 <SEP> 5,9 <SEP> 5.270 <SEP> 158 <SEP> 11,0 <SEP> 33,0
<tb>
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T-244 X 12.890 15.090 3,0 5,4 Il.100 12.930 3,4 5,6 5.625 74 14,0 23vO
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K - 1038*e, 2 h. - Trempe à l'hui1.. + ?32'C, 16 h - Refroidissement à l'air + 650'Cs 24 h - Refroidissement l'air.
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En comparant les alliages V-26, V-27 et V-28, on voit clairement que le colombium est très efficace pour augmenter les propriétés de traction, tant à la température ambiante qu'à 650*0, d'un alliage contenant environ 2,0% de titane. lorsque la teneur en titane est augmentée jusqu'à environ 3,2%, on constate à peu près la môme tendance, aussi bien à la tempé- rature ambiante qu'à 650 C, en ce qui concerne les propriétés de traction.
L'effet du titane est aussi clairement montré, pour des teneurs en colombium de 3% et de 5%, par la comparai- son des alliages V-26 V-29 et V-242B, et par la comparaison des alliages V-27, V-30 et 7-243A. Alors qu'il semblerait que les teneurs plus hautes en titane donnent des résistances plue grandes, cela peut être dû. en partie à une différence de trai- tement thermique. Il ressort de ce qui précède qu'on n'observe pas dans les propriétés mécaniques une augmentation marquée qui puisse être attribuée à la teneur en titane lorsque la teneur en colombium dépasse environ 3%. Cependant, si la teneur en colombium est inférieure à 3%, le titane est fortement efficace pour augmenter la résistance mécanique de l'alliage.
On pense que, si la teneur en titane est inférieure à environ 1,5%, cela affecte défavorablement les propriétés mécaniques de l'alliage mime si la teneur en colombium dépasse 3% environ* L'effet de l'aluminium et du molybdène sur l'alliage de la présente invention est illustré systématiquement pour quatre valeurs de la teneur en aluminium, soit environ 0,3%, 0,9%, 1,3% et 2% nominalement. Pour chacune de ces teneurs en alumi- nium, on a fait varier la teneur en molybdène de 0 à 6%.
Le tableau IX donne les résultats des essais, montrant ainsi l'effet de l'aluminium et du molybdène sur les propriétés méca- nique! de l'alliage de la présente invention.
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TASLEAT Il Effect de Mo et Al sur les propriétés de traction et de tluaF-e à 1 tcatsératore ambiante.
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coulé* Traitement limite Résistance Allon- Strie- Rupture tous tension constante - 650*C - 8430 kdc=2ne thermique élastique à la gement tien Durée Ilion *ment Striction 1% de déformation 0,2% traction (IlL) # ¯(IlL) totet (h) (kE'lo=2) (k±l em2) f' V-602 1 13.000 13-780 4,0 12,6 16 4*3 4.9 11 V-585 L 12.830 14.060 33,5 27,7 124 3,4 101,4 110 Xyz-605 L 12.100 13.540 12,9 28,0 149 2,3 5r3 75 V-606 L 12.450 14.640 4,8 10,0 70 5*3 10.4 35 V-596 L 13.360 14.380 9,2 16,7 14 5,3 10.4 10 V-597 L 12.120 13.860 13,1 25,6 116 2,0 8,7 107
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<tb> V-598 <SEP> L <SEP> 11.
<SEP> 950 <SEP> 13.850 <SEP> 9,1 <SEP> 17,1 <SEP> 71 <SEP> 2,1 <SEP> 5,3 <SEP> 70
<tb>
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V-599 L 11.950 14.840 ags 10,3 127 2,1 5,3 58 V-603 L 11.390 13.320 6,3 20,6 16 394 5,3 9 V-607 L 12.510 13.820 1,6 3v4 9 3,2 5,3 6 Y-601 12.660 13.850 1,6 5,0 33 3e3 7,0 28 Xyz-604 L 13.180 14.980 5,6 12,6 51 1,06 1,8 48 Y-608 L 12.960 13.150 0,4 2,4 38 294 499 2S
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- 1120'S, 1 h - Trp. l'eau + 745'C, 24 h - - re':ai3lse,t i*s3.r + i''* 16 h - refroidiaitement à l-a1r.
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La comparaison des résultats d'essai pour les alliages
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T-6O2, V-585t Y-605 et F-6069 qui contiennent nominalement en- viron 0,'i d'aluminium, et des résultats d'essai pour ion al- liages V-596, Y-597# V-596 et Y-599 qui contiennent nominale- ment environ 0,9% d'aluminium, contre l'effet de l'accroisse- ment de la teneur en molybdène entre 0 et 4%.
Aucune tendance particulier* de la résistance à la traction n'est apparente* Alors qu'on constate uns certaine augmentation de la résistance à la traction lorsque la teneur en molybdène pas** d'environ
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4% à environ 6e# la liante élastique 0#2% parcit être affeo- tés 44t.,orabltmtnt par l'accroissement de la teneur en ao11b- j dènet 31 la teneur en aluminium panne d'environ 1.4 , environ 2, ainsi qu'111uutr4 par les alliages Y-603# V-607, Y-601, T-604 et V'"608t on constate généralement que la Résistance à la traction et la limite 'la.tique , O,2 sont affectés défavorablement pour les bouton teneur* en molybdène.
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Sn comparant Ion caes alliages, il semblerait qu'avec une teneur en aluminium allant Jusqu'à environ 1% l'addition de molybdène jusqu'à 4% environ produise initialement une aug- mentation de ductilité; cependant, lorsque la teneur en molyb- dène croît de 4 environ à 6 environ, la ductilité décroît notablement* Cette diminution de la ductilité ont plue pronon- ode pour les alliacée à plus haute teneur en aluminium. Ainsi,
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avec environ 1,4 d 'aluminium, l'addition de 2 ou plue de molybdène réduit la ductilité. On voit donc qu'à environ 1,4% et 2 d'aluminium, l'addition de molybdène à l'alliage augmente beaucoup sa fragilité.
Cela peut être expliqué d'après la microstructure de l'alliage comme on le verra plus loin. Si l'on ce base sur ces résultats d'essai tous les alliages ayant la teneur en aluminium la plus faible paraissent acceptables lorsqu'on ajoute à l'alliage de l'invention jusqu'.
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environ 4,5 de molybdène. Ait si, pour 4,â9 d'aluminium, la
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teneur optimale en molybdène paraît être compris* entre 1,5% environ et 41(4 environ. Pour une teneur en aluminium d'environs 0,9%, la teneur acceptable en molybdène est comprise entre 1% environ et 3% environ.
En comparant *on mêmes alliage$$ on constate que le molybdène augmente en général le tempe de rupture par fluage et réduit la vitesse de fluage. Ainsi, le tempe de rupture et la vitesse de fixage qui étaient sacrifiés avec les teneur* en nickel de 48% à 52%, comme on l'a vu précédemment sont entièrement rétablie par l'addition de molybdène. Cela a lieu apparemment cane effet grave sur la ductilité de l'alliage.
Bien qu'une augmentation de la teneur en molybdène au-dessus de 2% dans des alliages contenant jusqu'à 1% d'aluminium parais- se affecter défavorablement la vitesse de fluage. le temps de rupture et la vitesse de fluage restent néanmoins remarquablen, Cependant, si la teneur en aluminium atteint 1% ou plue, l'ad- dition de 2% à 4% de molybdène affecte défavorablement le temps de rupture et la résistance au fluage.
De bonnes proprié- tés de fluage paraissent être obtenues lorsque la teneur en aluminium est maintenue à moins de 1% environ et la teneur en Molybdène environs tandis que les meilleures valeurs des propriétés de rupture par fluage ont lieu lorsque la teneur en molybdène est maintenue entre 1,75% environ et 4% environ et la teneur en aluminium entre 0,3% et 1%. la combinaison générale optimale de propriétés mécaniques, qui comprennent les proprié-' tés de traction, parait être obtenue lorsque la teneur en alu- minium est maintenue à une valeur nominale de 0,3% environ et que la teneur en molybdène est comprise entre 1,75% et 2,75% environ.
Le tableau IX montre aussi l'effet de l'aluminium sur les alliages* Lorsque l'alliage ne contient que des traces de molybdène par exemple dans le cas des coulées V-602, V-596,
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V-603 et V-604, un accroissement de la teneur en aluminium jusqu'à environ 1% fait apparaître une certaine augmentation de la résistance à la traction. Cependant, la limite élastique à 0,2% n'est pas notablement affectée par un nouvel accroisse- ment de la teneur en aluminium jusque 2% environ. Avec une teneur en molybdène de 2% environ, une augmentation de la teneur en aluminium jusqu'à environ 2% fait passer la limite élastique par un minimum marqué.
Des teneurs en aluminium supé- rieures à 1% environ ont pour effet de réduire la résistance à la traction si la teneur en molybdène est maintenue à 2 envi- ron. Si la teneur en molybdène est d'environ 4% ou d'environ 6%, on observe peu d'effet lorsque la teneur en aluminium croît.
Ainsi, il est clair que, si le molybdène est présent à l'état de traces, une teneur en aluminium jusqu'à 1% augmente la due- tilité de l'alliage; cependant, une augmentation de la teneur en aluminium au delà de 1% environ parait rendre cassant l'al- liage résultant. On remarque aussi que, pour des teneurs en molybdène de 2% et de 4%, les teneurs en aluminium dépassant 1% environ paraissent aussi rendre l'alliage cassant. Cela est également en relation avec la microstructure de l'alliage et se manifeste par l'effet défavorable sur la résistance à la trac- tion.
En conséquence, avec moins de 1% environ d'aluminium, les alliages contenant jusqu'à 4% environ de molybdène ont une ductilité satisfaisante. Cependant, lee alliages contenant 2% ou 4% de molybdène présentent une excellente ductilité avec environ 0,3% et environ 1% d'aluminium.
Alors que les teneurs en aluminium dépassent environ 1% paraissent augmenter le temps de rupture et diminuer la vitesse de fluage de l'alliage si la teneur en molybdène est maintenue basse, l'aluminium n'a pas d'effet sensible pour augmenter le temps de rupture ou diminuer la vitesse de fluage avec des teneurs en molybdène de 2%, 4% et 6%. Au contraire, pour ces
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valeurs de la teneur en molybdène, une augmentation de la teneur en aluminium au-dessus de 1% environ paraît affecter défavorablement ces propriétés mécaniques.
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Il y a lieu de remarquer aussi que la forgeabilite de l'alliage selon l'invention dépend clairement des teneur* en aluminium et en molybdène* En générait on obtient une banni @
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forg tbilit4 lorsque la semât des teneurs en Molybdène et un aluminium est maintenu* entre 0,30% et 7,0% environ.
A cet égard, il *et préférable* lorsque l'allias. contient jusqu'à 6% environ de molybdène, de maintenir la teneur en aluminium à moins de 0,30% environ* Si la teneur en molybdène est maintenue environ 4%, on peut augmenter la teneur en aluminium oorrea-
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pondante jusqu'à environ 104%.
On observe une bonne foretabili- té, lorsque la teneur en molybdène est de 2%, avec des teneur@ en aluminium allant jusqu'à 2%. Ainsi on peut remarquer que la
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plue grande ri4lotance à la traction est obtenue lorsque la teneur en nickel est comprise entre 4>% et 52%# la teneur en molybdène est au plus de 2,0%, la teneur en oolomb1um *et com- prise entre 3% et 5%# la teneur en titane entre 2% et ,,2 et que la teneur en aluminium est de 1% au plus* Alors qu'on peut obtenir une bonne ductilité à peu près dans les mimes Haltes du nickel et du titane, on peut augmenter le molybdène jusqu'à 4,
0% avec un accroissement correspondant de la teneur en alu-
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minium jusqu'à O,9 et une teneur en colombium de 3% à 4. Si cependant la teneur en molybdène est maintenue à 2% environ au maximum, on peut aussi obtenir la ductilité optimale avec
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une teneur en aluminium d'environ 0#9% à lp3%, L'alliage conte- nant environ 43% à z de nickel, environ lp5% à 4,0% de molyb- dène, 2% à 3i2e de titane et jusqu'à Ot9% d'alusiniua présente le meilleur temps de rupture et la meilleure vitesse de fluage.
Cependant, si la teneur en molybdène est Maintenue inférieure à
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3% environ, on peut augmenter la teneur en aluminium corroupon-
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dant 3usqu'à des valeurs comprises entre ruz,9 et 1,3% pour obte- nir le meilleur tempe de rupture et la meilleure résistance au fluage.
La combinaison générale Optimale des propriétés mécani-
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que*$ 00*8t-à-diro de réeistanoe à la traction de ductilité et de rupture par fluage est obtenu* lorsque la teneur en nickel cet maintenue entre 48% et 52%,la teneur en molybdène entre
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, et 2,?â! la teneur en oolomb1uc entre 4,75 et 5.25, la teneur en titane entre ± 0t et *2% et la teneur en aluminium à 0,5% environ au maximum. Cette combinaison optimale de pro- priâtes mécaniques comporte une résistance élastique , mesurée
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à O,2 de déformation permanente, de 12.300 kg/om2, un allonge- ment d'environ 12%, une striction de 25% environ,
un temps de rupture minimal de 50 heures et un temps minimal de 50 heurt* pour produire une déformation totale de 1% à 650*0 sous une
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charge de 0430 kg/cm2e On peut obtenir ces propriétés alae avec de* matériaux à graine très grossiers,
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Xi' examen des microstructures des alliages de la présente invention révèle la présence de nombreuses particules dures qui sont probablement des carbonitrures de titane et de ooloabiua, plue deux phases en excès plus tendre*.
On observe celle des phase% en excès tendres qui apparaît plus petite et qui est la plus dure dans tous Ion alliages excepté ceux qui contiennent environ 60% de nickel et l'on n'observe la phase en excès ten- dre qui apparaît plue grande que dans les alliages ayant les plus faibles teneurs en nickel. Alors qu'il apparaît que la quantité de la phase plus dure décroît lorsque la teneur en nickel augmente et que la teneur en colombium diminue, sa pré-
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sence peut dtre affectée par la présence du fer, du oolombium et du titane.
On peut obtenir une aiorostruoture convenable bande sur les propriétés mécaniques que possède l'alliage de la manière indiquée plus haut. On observe un effet d'affaiblies*- ment ou rendant l'alliage cassant:
de la phase en excès tendre
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apparaissant plus grande par le fait que les particules de cette phase se brisent facilement dans une direction perpendi- oulaire à la direction de l'effort appliqué. On l'a observé dans un examen de la microstructure des alliages à faible due- tilité et des alliages à faible résistance à la traction, même si la limite élastique à 0,2% semble tout à fait satisfaisante.
On peut l'expliquer par le fait que la fracture de particule a lieu au delà de la limite élastique et apparemment après la striction de l'échantillon au moment où l'effort réel serait plus élevé que la résistance à la traction des ingénieurs.
Le seul effet d'affaiblissement apparent est l'abaissement de @ la résistance à la traction, attribué normalement à une rupture prématurée dans des matériaux rendus cassants. Cela explique la! faible ductilité constatée dans l'alliage à 5% de colombium et 40% de nickel. Ainai, d'un point de vue structural, il apparaît que 40% à 60% environ de nickel et 0,5% environ à 5% environ de colombium conviennent. Il est important aussi de faire remar- quer que la faible ductilité montrée par l'alliage V-602 reflè- te les dimensions de grain de l'alliage en Même temps qu'un facteur d'essai, la dimension de l'éprouvette.
Cette conclusions est basée sur le fait que les résultats relatifs au nickel indiquent que la différence de ductilité ne résulte pas de la teneur en nickel, et que des résultats d'essai relatifs au traitement thermique n'ont pas donné cette différence impor- tante. En conséquence, il semblerait que tous les alliages ayant les plus faibles teneurs en aluminium présentent des duc- tilités adéquates pourvu que la teneur en molybdène ne dépasse pas environ 4,5%. Cela est confirmé par les résultats des casais mécaniques et appuie les considérations structurales* La formation de la phase en excès tendre la plus grande sembla aussi être favorisée à la fois par le molybdène et par l'alu- minium.
Aux plus faibles teneurs en aluminium, c'est-à-dire
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jusqu'à 1%, on peut tolérer environ zig de molybdène* De tels alliages présentent un petit nombre de petits îlots de cette phase. Au-dessus d'environ 4% de molybdène, de grandes quanti- tés de la phase en excès tendre la plue grande sont apparentée.
Ainsi, les structures qui présentent davantage de la phase en
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excès tendre ont pour effet de réduire la résistance a la trac- tion, oe qui est accompagné habituellement par le fait que l'alliage est rendu fortement cassant.
Comme on l'a dit précédemment, bien qu'il soit préférable de fondre sous vide ou d'utiliser le procédé de refonte sous vide à électrode consumable pour la production de l'alliage selon l'invention, cette production ne nécessite aucune habili- té ni aucun appareillage spéciaux.
Les particularités de l'invention sont indiquées sommaire- meut, d'une manière non limitative, dans le résumé qui suit.