CH267447A - Alliage. - Google Patents

Description

  Alliage.    La présente invention a pour objet un  alliage présentant une grande résistance mé  canique à température élevée.  



  Le développement des machines thermiques,  notamment des turbines à gaz et des réac  teurs, nécessite de plus en plus la fabrication  d'éléments usinés présentant une grande ré  sistance mécanique à température élevée. Plu  sieurs alliages ont été déjà proposés à cette  fin; leur     usage    est cependant resté très limité  soit parce que leur travail à chaud n'est pas  possible, soit du fait qu'ils deviennent fragiles  après une exposition prolongée à haute tempé  rature.

   En effet, une particularité des alliages  ferreux fortement alliés, qui rend le problème  particulièrement difficile à résoudre, est que  l'addition de composants augmentant la résis  tance mécanique à température élevée     en-          traine    une diminution de la stabilité, qui  rend lesdits alliages fragiles à la suite     d'une     exposition prolongée à température élevée.  



  Le besoin d'un alliage pouvant être tra  vaillé à chaud, de grande résistance mécanique  à température élevée :et possédant une bonne  stabilité auxdites températures, se fait donc  sentir.  



  La présente invention vise à satisfaire ce       besoin    et a pour objet un alliage caractérisé       en        ce        qu'il        contient,        en        poids,        de        15    à     25        %          de        chrome,        de        25    à     40%        de        nickel,

          de        10    à  25% de cobalt, de 7,5 à     151/o    de     tungstène,     un métal ayant, une forte affinité pour le car  bone, en proportion n'excédant pas     21/o,    ou    plusieurs de ces métaux, en proportion globale  n'excédant. pas 3 0/0, la.

   teneur de l'alliage en     le-          ou    lesdits métaux étant, de toute façon d'au       moins        0,5%,        du        manganèse,        en        proportion          n'excédant.    pas 2%, du silicium, en proportion  n'excédant pas 10/0, du carbone, en proportion       n'excédant        pas        1%,        de        0,05    à     0,25%        d'azote     et du fer.  



  Des métaux qui ont une forte affinité pour  le carbone sont notamment le niobium, le tan  tale, le titane et le vanadium, qui peuvent  être présents dans l'alliage isolément ou en,       mélange    clé deux ou plus de deux. Lorsque  l'alliage contient: du titane, la teneur en ce       métal        sera        de        préférence        inférieure    à     1,5%.     



  Si une excellente     forgeabilité    est désirée,  la teneur de l'alliage en carbone doit, rester in  férieure à 0,350/0. La teneur en fer sera de  préférence supérieure à 200/0. En général, l'al  liage de l'invention contiendra, également de  faibles quantités d'impuretés inévitables.     L'al-          liage        peut        contenir        jusqu'à        3,5%        de        molyb-          dène;    ce dernier ne provoque cependant pas  d'amélioration sensible de     l'alliàge.     



  En se tenant aux données de composition  indiquées ci-dessus, on peut, obtenir des al  liages pouvant être aisément forgés, soudés et  usinés et dont la résistance mécanique et la  stabilité à haute température (6480 C et     phis)     sont, excellentes. Des éléments de machines  exécutées en de tels alliages peuvent travailler  sous de fortes contraintes pendant un temps  prolongé à 8150 C, ou à des     températures    un      peu plus élevées pendant de courtes périodes  et sans contrainte excessive.  



  Pour déterminer les qualités d'un métal  ou d'un alliage à haute température, on pro  cède dans les conditions suivantes à l'essai de  rupture. Plusieurs échantillons du matériel  sont soumis chacun à un effort de traction  différent déterminé, à une; température élevée  déterminée. Le     temps    nécessaire pour que la  rupture ait lieu dans ces conditions est relevé.  Les valeurs obtenues sont reportées sur un       graphique,    le temps de rupture en     abscisses    et  la contrainte appliquée en ordonnée par exem  ple. On obtient, ainsi, pour le matériel essayé,  une courbe qui, pour une température déter  minée, donne le; temps nécessaire à la rupture  en fonction de la contrainte à laquelle le ma  tériel est soumis.

   Ces courbes sont relevées  pour plusieurs températures; elles indiquent  de façon précise les contraintes que peut sup  porter le matériel pour une température et un  temps donnés quelconques. Ces valeurs sont  particulièrement utiles pour l'établissement de  projets, spécialement s'il est. à prévoir que le  matériel choisi sera soumis à des surchauffes  et à des surcharges.  



  A titre d'exemple, un échantillon formé  d'un alliage conforme à l'invention de     compo-          sition        suivante:        20%        de        chrome,        401/o        de          nickel,        2011/o        de        cobalt,    3     %        de        molybdène,          11%        de        tungstène,

          1%        de        niobium,        0,14%          de;        carbone,        1,5        %        de        manganèse,        0,5        %        de        sili-          cium,        0,1011/o    d'azote, le solde étant du fer,  soumis à l'essai de traction à l'état forgé, re  cuit, une heure à environ 1700 C et trempé à  l'eau,

   a tenu pendant 232 heures sous une ten  sion de 1400     kg/cm2    et à une température de  815o C avant que sa. rupture se produise. Cette  valeur montre la grande résistance à tempé  rature élevée de cet alliage.  



  Les alliages conformes à l'invention gar  dant une grande résistance mécanique aux  températures élevées, même après une exposi  tion prolongée à     ces    températures sous forte  contrainte, ils sont particulièrement indiqués       pour    la fabrication de pièces de machines sou  mises à de hautes températures, 8150 C et plus,    telles que certaines     pièces    de turbines à. gaz,  réacteurs, etc. Ces alliages peuvent être em  ployés sans avoir subi de traitement ther  mique si la température d'utilisation ne dé  passe pas 6480 C. Par contre, si la tempéra  ture d'utilisation dépasse cette valeur, ils  doivent être recuits à 1204-1.270o C pour pou  voir être utilisés au mieux de leurs possi  bilités.

Claims (1)

1. REVENDICATION: Alliage présentant une grande résistance mécanique à température élevée, caractérisé en ce qu'il contient, en poids, de 15 à 25% de chrome, de 25 à 40 % de nickel,

   de 10 à 25 0/0 de cobalt, de 7,5 à 151/o de tungstène, un mé tal ayant une forte affinité pour le carbone, en proportion n'excédant pas 2%, ou plu sieurs de ces métaux, en proportion globale n'excédant pas 3%,

   la teneur de l'alliage en le- ou en lesdits métaux étant de toute Tacon d'au moins 0,5%, du manganèse, en propor- tion n'excédant pas 21)/o, du silicium,

   en pro- portion n'excédant pas 1%, du carbone, en proportion n'excédant pas 1%, de 0,05 à. 0.,251/o d'azote et du fer. <B>SOUS-REVENDICATIONS:</B> 1.

   Alliage selon la revendication, caracté risé en ce qu'il contient, comme métal ayant une forte affinité pour le carbone, du niobitun. 2. Alliage selon la revendication, caracté risé en ce qu'il contient, comme métal ayant une forte affinité pour le carbone, du tantale. 3. Alliage selon la. revendication, caracté risé en ce qu'il contient, comme métal ayant une forte affinité pour le carbone, du titane, en proportion n'excédant. pas 1,5 010. 4. Alliage selon la revendication, earacté- risé en ce qu'il contient, comme métal ayant une forte affinité pour le carbone, du vana dium. 5.

   Alliage selon la revendication, caracté risé en ce qu'il contient, comme métaux ayant une forte affinité pour le carbone, du niobium et du tantale. 6. Alliage selon la revendication, caraeté- risé en ce qu'il contient, comme métaux ayant une forte affinité pour le carbone, du nio bium et du titane, 1 a teneur en titane ne dé passant pas 1,5 0/0. 7. Alliage selon la revendication, caracté risé en ce qu'il contient, comme métaux ayant une forte affinité pour le carbone, du nio bium et du vanadium. 8. Alliage selon la revendication, caracté risé en ce qu'il contient, comme métaux ayant une forte affinité pour le carbone, du tantale et du titane, la teneur en titane ne dépassant pas 1,5 0/0. 9.

   Alliage selon la revendication, caracté risé en ce qu'il contient, comme métaux ayant une forte affinité pour le carbone, du tantale et du vanadium. 10. Alliage selon la revendication, \carac térisé en ce qu'il contient, comme métaux ayant une forte affinité pour le carbone, du titane, et du vanadium, la teneur en titane ne dépassant pas 1,5 0/0. 11. Alliage selon la revendication, carac térisé en ce qu'il contient, comme métaux ayant une forte affinité pour le carbone, du niobium, du titane et. du vanadium, la teneur en titane ne dépassant pas 1,5%. 12.

   Alliage selon la revendication, carac térisé en ce qu'il contient, comme métaux ayant une forte affinité pour le carbone, du niobium, du titane, et du tantale, la teneur en titane ne dépassant pas 1,5%. 13. Alliage selon la revendication, carac térisé en ce qu'il contient, comme métaux ayant une forte affinité pour le carbone, du niobium, du tantale et du vanadium. 14.

   Alliage selon la revendication, carac térisé en ce qu'il contient, comme métaux ayant une forte affinité pour le carbone, du titane, du tantale et, du vanadium, la teneur en titane ne dépassant pas 1,5%. 15. Alliage selon la revendication, carac térisé en ce qu'il contient, comme métaux ayant une forte affinité pour le carbone, dix niobium, du titane, 'du tantale et du vana dium, la teneur en titane ne dépassant pas 1,50/0. 16.

   Alliage selon la revendication, carac térisé en ce qu'il contient en outre du mo- l.ybdène, en proportion n'excédant pas 3,5%. 17.

   Alliage selon la revendication, carac térisé en ce qu'il contient 2011/o de chrome, 40 % de nickel, 20 % de cobalt, 3 % de molyb- dène, 11% de tungstène, 1% de niobium, 0,

   14% de carbone, 1,5% de manganèse, 0,5% de silicium, 0,10% d'azote, le solde étant du fer.