CH272003A

CH272003A - Alliage.

Info

Publication number: CH272003A
Authority: CH
Inventors: Limited Electric Furna Company
Original assignee: Electric Furnace Prod Co
Priority date: 1945-06-13
Filing date: 1947-05-16
Publication date: 1950-11-30

Description

Alliage. La pi,esente invention a pour objet un alliage presentant une Brande resistance me- eanique ä teinperature elevee.

Le developpement des niachines tlierini- ques, notamment des turbines ä gaz et des reacteurs, necessite de plus en plus La fabrica- tion d'elements usines presentant une brande resistance meeanique a teinperatui-e elevee. Plusieurs alliages ont ete dejä pi-oposes ä cettc fin; leur usage est cependant reste tres limite, soit parce que leer travail ä eliaud West pas possible, soit du fait qu'ils deviennent fragiles apres une exposition prolonbee ä Baute tempe- rature. En eilet, une particularite des alliages ferreux fortement allfies qui rend 1e Probleme particuliereinent diffieile ä resoudre est que 1'addition de coinposants auginentant la resis- tance mecanique ä temperature elevee entraine une diminution de la stabilite qui rend les- dits alliages fragiles ä la Suite dune exposi- tion prolongee ä teinperattire elevee.

Le besoin Tun alliage pouvant eire tra- vai11e ä chaud, de brande resistance niecanique ä teinpei-ature elevee et possedant une Bonne stabilite auxdites teinperatures, se fait done sentir.

La presente invention vise ä satisfaire ce besoin et a pour objet un alliage caracterise en ce qu'il eontient, en poids, de 15 ä 25% de ehrome, de 2 ä 25% de nickel, de 10 ä 401/o de Bobalt, de 0,5 ä 151/o de tungstene, de 0,01 a 3% au total Tau moins un metal du groupe III de la table periodique des eM- ments, du manganese, en Proportion n'exee- dant pas 211/o, du Silicium, en Proportion n'excedant pas 1%, du earbone, en Proportion n'excedant pas 1%, de 1'azote, en Proportion n'excedant pas 0,25%, et du fer en Propor- tion d'au moins 5%.

Les metaux du groupe III de la table pe- i-iodique des elements, qui entrent plus parti- eulierement en ligne de compte, sont 1e bore et 1'aluminium. Lorsque 1'alliage contient du bore, sa teneur en cet element Sera. de pr6fe- renee inferieure ä, l0/0, ou mieux encore, infe- rieure ä 0,7%, L'alliage contiendra de prefe- renee au moins 0,5% d'al.uminium s'il ne eon- tient pas de bore.

L'alliage de 1'invention peut egaleinent eontenir 0,5 ä 1,5% de tita.ne, 0,5 ä 2% de niobium, de tantale an deRTI ID="0001.0275" WI="16" HE="4" LX="1481" LY="1744"> vanaditini, ou 0,5 'a 3% au total d'au moins deux des elements suivants : niobium, titane, tantale et v anadium, la teneur en titane etant eependant au plus de 7_,5%.

L'alliage peut egalement eontenir jusqu'ä 8% de molybdene; 1a teneur en molybdene 1a plus favorable e st eependant de 0,5 2 5%. Lorsque 1'alliage ne contient pas de molyb- dene, la teneur en tungstene Sera de prUe- rence ('au moins 7,5 %.

La teneur en fer de 1'alliage Sera, de pre- ference, supei@ieure ä 70%. En beneral, 1'al- liage de 1'invention contiendra egaleinent de faibles qiiantites d'impuretes inevitables.

Lorsqu'une excellente forgeabilite äst d6si- ree, la teneur de Palliage en carbone doit res- ter inferieure ä 0,35 01o. De meme, pour que Palliage präsente les meilleures qualites con- cernant son travail ä chaud, sa teneur en nickel doit e"tre comprise entre 15 et 251)/o, sa teneiu en cobalt entre 10 et 25% et sa teneur en fer entre 25 et50010.

En se tenant aux donnees de coinposition indiquees ei-dessus, an peut obtenir des alliages pouvant etre aisement forges, soudes et usines et dont la resistance mecanique et la stabilite ä haute temperatiire (648 C et plus) sont excellentes. Des elements de machines execu- tes en de tels alliages peuvent travailler sous de fortes eontraintes Pendant -un teinps pro long6 ä 815 C, ou ä des temperatures im peu plus elevees Pendant de courtes periodes et sans contrainte excessive.

Pour determiner les qualites dun metal ou d'un alliage, ä haute temperature, an procede dans les conditions suivantes ä 1'essai de rup- ture. Plusieurs echantillons du materiel sont soumis chacun ä im effort de traction diffe rent deternnne, ä une temperature elevee de- terminee. Le teinps necessaire pour que la rupture ait lieu dann ces conditions äst releve. Les valeurs obtenues sont reportees sur un graphique, 1e temps de rupture en abseisses et la contrainte appliquee en ordonnees, par exemple. 0n obtient ainsi pour 1e materiel essaye une courbe qui, pour une temperature determinee, donne 1e temps necessaire ä 1a. rupture en fonction de la eontrainte ä laquelle 1e materiel äst soumis. Ces courbes sont rele- v6es poiir plusieurs temperatures et, sont re- portees sur un graphique unique qiii permei: de determiner, de fa@on preeise, les contraintes que peut supporter 1e materiel en question poiir iine temperature et un temps donnes quel- conques. Ces valeurs sont particulierement utiles pour 1'etablissement de projets; sp6ciale- ment, s'il äst ä prevoir que 1e materiel choisi Sera soumis ä des surchauffes et ä des sur- charges.

Le tableau donne les resultats d'essais obtenus avec differents alliages conformes ä, 1'invention. Dans cette serie d'essais, tour les echantillons sont ä 1'etat coule, 'a 1'exception du douzieme qui äst ä 1'etat forge. Les va- leurs indiquees ont kg obteniies pour une tem- p6rature de 815 C et des cont.raintes de 1400, 1750 ou 2100 kg-/cm@; 1e teinps necessaire pour que la rupture se prodiiise äst indique en heures.

Tablea.2@.: Composition: du manganese en Proportion n'excedant pas 2%, Nombre d'heures apres lequel la du silicium en Proportion n'excedant pas 1%, les constituants rupture se produit ä 815 C sous indiquds ci-dessous, 1e solde etant du fer. une coritrainte de Autres ö Cr % Ni % Co % Mn % W % B % N % C elements: 1,400 1,750 2,100 18,5 4 20 4 4 0,12 0,01 0,09 320 N. T. N. T. 18,5 4 20 4 4 0,12 0,04 0,27 847 N. T. N. T. 18,5 4 20 4 4 0,21 0,04 0,08 1.92 N. T. N. T. 18,5 4 20 4- 4 0,23 0,04 0;08 295 :@T. T. N. T. 18,5 4 20 2 2 0,4 0,04 0,1 232 N. T. N. T. 18,5 4 20 4 2 0,4- 0,04 0,08 216-"-'- N. T. N. T. 185 4 20 2,3 2,3 0,42 0,04 0,27 1 Al N. T. 1.8 N. T. 18,5 4 20 4 4 0,47 0,0 0,12 1364 . T. N. T.

Composition: du manganese en Proportion n'excedant pas 2 /", Nombre d'heures apres lequel la du Silicium en Proportion n'excddant pas 1%" les constituants rupture se produit 5 815 C sous indiques ci-dessous, 1e Solde dtant du fer. une contrainte de: Autres ü Cr "/" Ni '% Co % Mo % W ;ä B yö N % C dldments: 1,400 1,750 2,100 18,5 18 20 4 4 0,5 0,04 0,28 1138 N. T. N. T. 18,5 15 20 4 4 0,5 0,04 0,30 4000* N. T. N. T. 18,5 4 20 4 4 0,44 0,04 0,33 1332 N. T. N. T. 20 20 20 3 2 0,15 0,15 1 Al 203 N. T. N. T. 1.8,5 4 35 4 4 0,57 0,04 0,08 2133 923 262 18 4 35 7,5 3 0,50 N. D. 0,06 N. T. 362 N. T. 18 4 35 8 8 0,57 N. 1). 0,07 N. T. 362 126 18 15 20 10 0,31 N. D. 0,09 N. T. 950 N. T. 18 4 35 10 0,52 N. D. 0,10 N. T. 2236 750 20 20 20 15 0,41_ N. D. 0,08 N. T. 1776 732 20 20 20 15 0,60 N. D. 0,12 N. T. N. T. 1543 18 20 40 3 7.0 0,38 N. 1). 0,38 N. T. N. T. 1044 18 20 40 15 0,39 N. D. 0,14 (270 h. 2500 kg/cm-) 18,5 4 20 2 2 0,4 0,04** 0,09 1 Nb 623 67(a) N. T. 18,5 4 20 4 4 0,5 0,04e* 0,09 1 Nb N. T. 256 N. T. 18,5 20 20 4 4 0,4 0,1 0,14 1 Nb 1.344* 324 121 18 20 20 1.5 0,5 N. D. 0,10 1 Nb N. T. NT. T. 648 18 20 20 3 10 0,5 N. D. 0,10 1 Nb N. T. N. T. 243 18 20 35 14 0,5 N. D. 0,1.0 1 Nb N. T. N. T. 600 18 20 35 3 10 0,5 N. D. 0,1.0 1 Nb N. T. N. T. 592 * Pas de rupture; N.T.-Pas d'essai; N. D.- C 0,25%, probablement entre 0,02 et 0,1 ,ö; (a) sous 1785 kg/cm2; ** valeur approximative. Les valeurs indiquees par aei tableau mon- trent la remarquable resistance inecanique aux temperatures elevees atteintes par les alliages conformes ä 1'invention contenant en proportions convenables du molybdene, tung- atene, niobium et bore. Elles montrent aussi 1'amelioration de la resistance causee par 1'augmentation de la teneur en nicket et en cobalt.

Lews alliages definis ei-dessus possedent., en plus de leurs qualites de resistance ä toute temperature, d'autres avantages. Ils sont tenaces et ductiles ä teniperature normale. Ils peuvent etre travailles ä chaud et usines; ä. ce point de vue, les alliages contenant 10 ä 25% de nicket et 10 ä 25% de eobalt sont particu- lierement apprecies. Les memes alliages ont tine exeellente resistance ä la corrosion, quelle soit oxydante ou reditetrice. De plus, ils se laissent facilement souder, par les methodes ordinaires comprenant la soudure ä 1'are kee- trique et la soiidure oxyacetylenique, avec metal d'apport ou par contaet. Pour s'assurer les qualites requises des alliages de ce genre, il est important que les elements de 1'alliage soient presents dans des proportions conve- nahles.

Si 1e molybdene, 1e tungstene ou 1e caz- bone se troiivait ,en plus forte quantite que les valeurs indiqiiees pour les alliages definis ei-dessus, les possibilites de travail ä cbaud et de soudage de ces derniers seraient diminuees; les so-Lidures manqueraint alors de resistance et de ductilite. L'effet nuisible dune trog forte Proportion en ces elements ne poiirrait pas etre evite par eine aiigmentation de la teneur en cobalt et en niekel. Une teneur trop forte en carbone ou trop faible en molybdene, timgstene, borte ou aluminium aurait an effet nuisible sur la resistance de 1'alliage ä, haute temperature. De meme pour obtenir la meil- leure combinaison entre la haute resistance ä temperatiire elevee eit de bonnes qualites de 1'alliage concernant les possibilites d'etre usine, la teneur en chacun des elements du groupe niobium, tantale, titane et vanadium doit etre .au plus de 2% dei Palliage.

Au cas oü 1'alliage est destine ä des appli- cations oü la temperature ne depasse pas envi- ron 7340 C, les limites inferieures indiquees pour la composition peuvent. etre emj?loye.es; si les temperatures prevues depassent 7340 C, ce sont a;lors les valeurs superieures indiquees ou des valeurs proches qiii seront employees. Dans ce dernier cas, an donnera la preference ä un alliage contenant 15 ä 25 % de chrome, 15 ä 25 % de nickel, 10 ä 25 % de cobalt, 0,5 ä 5 % de molybdene, 0,5 ä 15 0/ö de tungstene, au plus 0,35 % de carbone, 0,01 ä 0,7% de bore, avec ou sans 0,5 ä 2 % de niobium, du manganese en Proportion n'excedant pas 2 %, du silicium en Proportion n'excedant pas 1% et de l'azote en Proportion n'excedant pas 0,25-%, 1e solde etant du fer.

Les aubes, disques et autres Parties de tur- bine sont des applications typiques pour les- qiielles 1'usage d'alliagles conformes ä 1'inven- tion est particiilierement indique. Ces objets peuvent etre soit coules, soit usines.

Claims

REVENDICATION Alliage presentant une Brande resistance mecanique ä teiuperatnre 6levee, caracterise en en qu'il contient, en poids, de 15 ä 25 0/a de chrome, de 2 ä 25 % de nickel, de 10 ä 40 % de cobalt, de 0,5 ä 15 % de tungstene, de 0,01 ä. 3 % RTI ID="0004.0281" WI="4" HE="4" LX="1407" LY="220"> au total d'au nioins un metal du groupe III de 1a. table periodique des ele- ments, du manganAe, en Proportion n'exce- dant pas 2 %, du silicium, en Proportion n'excedant pas 1%, du carbone, en Propor- tion n'excedant pas 1%, de l'azote, en Propor- tion n'excedant pas 0,25 % et du fer en Pro- portion d'au moins 5 0/0. SOUS-REVENDICATION S 1. Alliage selon la revendieation, ca.racte- ris6 en ce qu'il contient comme metal du groupe III de la table periodiqile des W- ments, du bore, en Proportion comprise entre 0,01 et 0,7 0/0.
2. Alliage selon 1a. revendication, caracte- ris6 en ce qu'il eontient comme metal du groupe III de la table periodique des ele- ments, de 1'aluminüim, en Proportion com- prise entre 0,5 et 3 %.
3. Alliage selon la. revendieation, caraete- ris6 en ce qu'il contient comme m.etaux du groupe III de la ta,ble periodiqiie des ele- ments, du bore et de 1'aliiminium, en Propor tion globale comprise entre 0,01 et 3 0/0, la teneur en bore n'excedant pas 0,7 0/0.
4. Alliage selon la revendication, caracte- ris6 en ce qu'il contient en outre de 0,5 ä 2 0l0 de niobium.
5. Alliage selon la revendication, eara.ete- ris6 en ce qii'il contient en outre de 0,5 ä. 2 % de tantale.
6. Alliage selon la revendication, caracte- ris6 en ce qit'il contient en outre de 0,5 ä 1,5 % de titane.
7. Alliage selon la revendication, caracte- rise en ce qu'il contient en outre de 0,5 ä 2% de vanadium. B. Alliage selon la revendication, caracte- ris6 en ce qu'il contient en outre de 0,5 ä 3 % au total de niobium et de tantale. 9. Alliage selon la revendication, earaete- ris6 en ce qu'il contient en oiitre de 0,5 ä 3 % au total de niobi-Lim et de titane, la teneur en titane ne depassant pas 1,5 %. 10. Alliage selon 1a. revendication, carac- terise en ce qu'il contient en outre de 0,5 ä 3 % au total de niobi-Lim et de vanadium. 11. Alliage selon la revendieation, caraete- ris6 en ee qu'il eontient en outre de 0,5 ä 3 % au total de tantale et de titane, la teneur en titane ne depassant pas 1,51/o. 12. Alliage selon la revendieation, earae- terisA eri ee qu'il eontient en outre de 0,5 ä 3 % au total de tantale et de van.adiuni. 13. Alliane selon la revendieation, earaete- ris6 en ee qu'il eontient en outre de 0,5 ä, 3 % au total de titane et de vana.dium, la teneur en titane ne depassant pas 1,5 %. 1-l. Alliage selou la revendication, earaet6- rise en ee qu'il eontient en outre de 0,5 ä 3 0l0 au total de nioliiuin, de titane et de vana- dium, la teneur en titane ne depassant pas 1,50/0. 15. Alliage selon la revendieation, eara,e- tArise en ee qu'il eoritient en outre de 0,5 ä 3% au total. de niobium, de titane et de tan- tale, la tenetir en titane ne de1iassant pas 1,51/o. 16. Alliage selon 1a, revendieation, earaete- ris6 en ee qu'il contient en outre de 0,5 ä 3 0/0 au total de niobium, de tantale et de vana- dium. 17. Alliage selon 1a. revendieation, cara.cte- rise en ce qu'il eontient en outre de 0,5 ä 3 0/0 au total de titane, de tantale et de vanadium, la teneur en titane ne d6passant pas 1,5 %. 1.
8. Alliage selon la revendieation, earaete- ris6 en ee qu'il eontient en, outre de 0,5 ä 3 0/0 au total de niobiuni, de titane, de tanta,le et. de vanadium, la. teneur en titane ne depas- sant pas 1,511/o. 19. Alliage selon la revendieation, earacte- ris6 en ee que la. teneur en. tungstene est d'au moins 7,5 %. 20. Alliaae selon la revendieation, eara.ete- rise en ee clu'il eon.tient en outre du molvb- dene en proportion n.'excedant pas 81/o. ?l.. Alliage selon la rev endication, earaet.e- rise en ee qu'il contient au plus 0,35 % de earbone. ?2. Alliage selon la revendieation, caraete- ris6 en ee qu'i.l eontient de 15 ä 25 % de niehel, de 10 ä. 25 % de Bobalt et de 25 ä. 50 % de fer.