CH261435A - Procédé de fabrication d'une pièce métallique destinée à être soumise à un effort sous des températures élevées, et pièce métallique fabriquée par ce procédé. - Google Patents

Description

  Procédé de fabrication d'une pièce     métallique    destinée à être soumise à un effort  sous des températures élevées, et pièce métallique fabriquée par ce procédé.         L'invention    comprend un procédé de fa  brication d'une pièce métallique     destinée    à  être soumise à un     effort        sous    des tempéra  tures     élevées,    par exemple de l'ordre de 600  C  et plus, et une pièce métallique fabriquée par  ce     procédé.     



  L'expression  soumis à un effort      coi-          prend    l'effort qui est produit dans la pièce  par son poids propre.  



  Le procédé selon l'invention, dans     lequel     une pièce métallique destinée à être soumise  à un     effort    sous des températures élevées est       établie    en un alliage constitué en majeure  partie par du nickel, avec 5 à<I>30%</I> de chrome,  en même temps que 0,05 à 0,5 % de     carbone     et 0,02 à 1,5 % de titane, est caractérisé en ce  qu'on chauffe la pièce jusqu'à au moins  1075  C, température à laquelle une phase de  l'alliage, constituée au moins     en    partie par  du carbure de titane passe en solution solide  et qu'on poursuit.

   le chauffage pendant     un     temps assez long pour que l'équilibre corres  pondant à cette température soit atteint, ce  chauffage étant suivi d'un     refroidissement     suffisamment. rapide pour empêcher toute     re-          précipit.ation    notable de la.     phase    qui a passé  en solution. Ce procédé est caractérisé en  outre en ce qu'après le refroidissement on  chauffe de nouveau ladite pièce à une tem  pérature d'au moins 600  C.  



  Les alliages utilisés conformément à     l'in-          vention    sont, aptes à fournir des pièces qui,    aux températures élevées, résistent à la corro  sion, en même tempes qu'elles possèdent une  haute     résistance    au fluage,     ainsi    que de     bonnes     propriétés mécaniques     générales.     



       Les    alliages peuvent contenir du cobalt en  une     proportion    n'excédant pas 20      %,    ainsi  que, dans une proportion totale de 10 %     a.u     plus, d'autres     éléments    comprenant du fer,  du silicium, du manganèse et de l'aluminium.  



  Ces alliages peuvent contenir aussi de  petites quantités d'au moins un élément tel  que le niobium, le molybdène, le glucinium,  le tungstène et le vanadium, ainsi que de  petites quantités de terres rares, de métaux       alcalinos-terreux    et d'au moins un élément  tel que le phosphore, l'arsenic, l'antimoine et  le tantale. On choisit ces éléments et leurs  proportions d'après les propriétés mécaniques  générales requises et le genre de corrosion  auquel la pièce devra résister pour le temps  de travail qu'on en attend. Les conditions  entrant en ligne de compte sont bien connues  et ne seront. pas décrites ici.  



  L'alliage peut contenir sensiblement<B>80%</B>  de nickel et 20 % de chrome, et il est alors  bien connu pour sa capacité de résistance à  la chaleur et à la corrosion.  



  Comme exemple on peut citer un alliage  contenant sensiblement 80 % de nickel et  20 % de chrome, avec 0,35 % de titane et  0,1 % de carbone.      Les     alliages    dont la     eolnposition    a été dé  finie comportent une phase qui entre en solu  tion     solide    à des températures élevées et, à  une température donnée, on peut s'approcher  d'un état d'équilibre pour lequel la phase ne  peut pas entrer en plus grande quantité en       solution.    Quand, après avoir été refroidie, la  pièce est soumise à un nouveau chauffage à  des températures plus faibles (bien que tou  jours élevées), la phase dissoute se précipite,  ce phénomène étant connu sous le nom de  durcissement par précipitation.

   Que la ré  sistance     ait    fluage soit ou ne soit pas en  liaison avec le durcissement qui résulte de la  dite précipitation, il n'en reste pas moins que  l'on a reconnu que, pour produire la     meilleure     résistance au fluage, il est nécessaire de main  tenir la pièce à une température élevée (d'au  moins 10750 C) pendant un temps assez long  pour que l'équilibre correspondant à la tem  pérature en question soit atteint. Le mode de  refroidissement de la pièce à partir de cette  température dépend des     dimensions    de la  pièce en traitement.

   Ainsi,     quand    cette pièce  est petite, par exemple quand elle est une  barre pouvant avoir jusqu'à 15,9 mm de dia  mètre, un refroidissement à l'air peut être  suffisamment rapide, mais pour des pièces  plus grandes, on' devrait procéder par refroi  dissement dans l'eau ou dans l'huile, puisque  c'est seulement par lin tel refroidissement  rapide, à partir des températures élevées em  ployées pour effectuer la solubilisation de la  phase susceptible de se précipiter, qu'on       pourra    obtenir les bonnes propriétés désirées  au point de     vue    de la résistance au fluage.  



  Les températures, auxquelles la pièce doit  être chauffée, varient dans une certaine  mesure avec la composition de l'alliage, mais  en général on a trouvé qu'elles devraient être  inférieures à celle à laquelle commence la  fusion, mais aussi proches de cette dernière  que le permettent les conditions de fabrica  tion.

   Par exemple, quand on utilise des allia  ges de base contenant sensiblement<B>80%</B> de  nickel et 20% de chrome avec, par exemple  0,470 de titane et 0,12% de carbone, une tem  pérature de l'ordre de grandeur de 12250 C    est     désirable    et doit     être        nnaintenuë,        assé@     longtemps pour garantir     une        solubilisation    à  peu près complète de la phase susceptible de  se précipiter, c'est-à-dire pendant une heure  ou plus.

   Si on opère à une température plus  basse, par exemple 11500 C, les résultats ob  tenus ne seront pas aussi bons, même si       l'alliage    est     maintenu    à cette température  pendant une période plus longue, c'est-à-dire  pendant deux heures ou plus. Pour obtenir  les     résultats    désirés avec les alliages dont la  composition a été définie, il est nécessaire  d'employer une température de 10750 C ou  plus.  



  On sait déjà qu'on peut ajouter des élé  ments formant des carbures à des alliages  ayant les compositions de base en question,  mais dans celles des propositions antérieures  qui se rapportaient à des alliages devant être  utilisés à des températures     élévées,    les traite  ments thermiques décrits ne comprenaient pas  un chauffage jusqu'à des     températures    aussi  hautes que les 10750 C, qui ont été reconnus  nécessaires.  



  Après le refroidissement, on chauffe de  nouveau la pièce jusqu'à une température  égale ou supérieure à celle à laquelle elle  devra résister pendant son travail, mais, de  toute façon, d'au moins 6000 C, afin de sta  biliser les propriétés de l'alliage. Par exemple,  si la température de travail est à peu près  de l'ordre de grandeur de 6500 C, le nouveau  chauffage peut être effectué par exemple à  7500 C.  



  Si la résistance au poinçonnage doit être  élevée, la pièce peut avec avantage être  traitée d'une manière appropriée pour élimi  ner les pellicules de carbure inter-cristallines.  De plus, pour certains usages, le fluage total  est plus important que le degré de fluage, de  sorte que quand un fluage total faible est  prescrit, il peut être avantageux de soumettre  la pièce après le réchauffage à au moins       60011    C à un traitement ayant pour but de  réduire le fluage caractéristique et rapide du  début, qui normalement se produit en service.

    Par exemple la pièce peut être tenue pendant  quelques temps à ou près de la température      à laquelle elle sera soumise en service, ou bien  elle peut être déformée d'une manière perma  nente en la soumettant à un effort soit à la  température ordinaire, soit de préférence à  une température élevée, par exemple à ou  près de la température, à laquelle elle sera  soumise en service. Une telle déformation  peut consister, par exemple, en un allonge  ment de 20 % ou plus.  



  L'invention est, particulièrement utile  dans la fabrication de pièces d'une ma  chine à combustion interne (en particulier  de pièces de machines     aéro-dynamiques),    de  pièces de turbines à vapeur ou d'autres  machines motrices, de parties de foyers et de  pièces     semblables,    soumises à des efforts sous  des températures élevées. Cependant, l'inven  tion est avantageuse avant tout dans la fa  brication de pièces de turbines à gaz.  



  Dans une application du procédé selon  l'invention, on a utilisé par exemple un  alliage ayant la composition suivante  Ni 77,6  Cr 20,2  Fe 0,5  Ti 0,36  C 0,12    le solde étant sensiblement constitué entière  ment par du silicium et du manganèse. II  fut utilisé pour former une ailette de gui  dage d'une tuyère destinée à travailler à       7500C.    L'ailette fut chauffée pendant 2  heures à 1l50  C, puis refroidie à l'air jusqu'à  la température ordinaire et afin chauffée de  nouveau pendant 6 heures à     7500C.  

Claims (1)

1. REVENDICATIONS I. Procédé de fabrication d'une pièce métallique destinée à être soumise à un effort sous des températures élevées, ladite pièce étant établie en un alliage constitué en ma jeure partie par du nickel, avec 5 à<B>30%</B> de chrome, en même temps que 0,05 à 0,5 % de carbone et 0,02 à 1,5 % de titane, procédé caractérisé en ce qu'on chauffe la pièce à tune température d'au moins<B>10750C,</B> tem pérature à laquelle une phase de l'alliage, constituée au moins en partie par du car bure de titane, passe en solution solide et qu'on poursuit le chauffage pendant un temps assez long pour que l'équilibre corres pondant à cette température soit atteint,

   ce chauffage étant suivi d'un refroidissement suffisamment rapide pour empêcher toute reprécipitation notable de la phase qui a passé en solution, procédé caractérisé en outre en ce qu'après le refroidissement on chauffe de nouveau la pièce à une tempéra ture d'au moins 6000 C. II. Pièce métallique fabriquée par le procédé selon la revendication I. SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication I, ca ractérisé en ce que l'alliage contient sensi blement<B>805v,</B> de nickel et 20% de chrome. 2. Procédé selon la revendication I, ca ractérisé en ce que l'alliage contient en outre du cobalt, en proportion n'excédant pas 20 %. 3.

   Procédé selon la revendication I, ca ractérisé en ce que l'alliage contient en outre d'autres éléments, en proportion totale n'excédant pas 10 %. 4. Procédé selon la revendication I, ca ractérisé en ce qu'on chauffe la pièce à une température de l'ordre de grandeur de 12250 C. 5. Procédé selon la revendication I, ca ractérisé en ce qu'on imprime à la pièce après le réchauffage à au moins 6000 C une déformation permanente en la soumettant à un effort. 6. Procédé selon la revendication I et la sous-revendication 5, caractérisé en ce qu'en même temps qu'on soumet la pièce à un effort, on la chauffe. 7. Procédé selon la revendication I, ca ractérisé en ce que ladite pièce est une pièce de turbine à gaz.