CH272993A - Acier austénitique au chrome-nickel. - Google Patents

Description

  <B>Brevet</B>     additionnel    subordonné au brevet principal N  265895.    Acier     austénitique    au chrome-nickel.    Le brevet principal a pour objet un acier  austénitique inoxydable au     chrome-nickel        con-          tenant        12    à     22        0/a        de        chrome,        10    à     21%        de          nickel,        0,

  10    à     21/o        de        manganèse,    2 à     4:        %        de          moly        bdène,    2 à 41/o de     cuivre,    0,01 à 0,15     11110     de carbone, 0,15 à 0,751/o de titane, 0,2 à 1,11/o  de     colombium    (ou     niobium),    le reste étant  sensiblement du fer.  



  La titulaire a trouvé -que     les        propriétés    de  cet acier pouvaient être encore améliorées par       la        présence        de        0,05    à     0,50        %        de        phosphore,     de préférence 0,10/0. Cette teneur en phos  phore améliore la limite de     fluage    et la ten  sion de rupture aux températures élevées.  



  L'acier inoxydable austénitique au     chrome-          nickel.    selon la présente invention est donc ca  ractérisé par une teneur en phosphore de 0,05  à     0,50        %        en        plus        des        teneurs        de        12    à     22        %        de          chrome,        10    à     21%        de        nickel,        0,

  01    à     0,15        0/0          de        carbone,        0,10    à 2     %        de        manganèse,    2 à     41/o          de        molybdène,    2 à 4     %        de        cuivre,        0,15    à       0,75        %        de        titane,        0,2    à     1,

  1        %        de        colombium,     le reste étant     sensiblement    du fer.  



  Comme il a été dit dans le brevet prin  cipal, il est possible d'augmenter     dans    une  mesure remarquable l'aptitude de l'acier à  supporter les charges à haute température, en  le soumettant à un traitement thermique de  la nature d'un recuit et à un traitement de  précipitation. Pour le recuire, on chauffe, par  exemple, l'acier à une température de 1120 à  12321 C pendant un temps     assez    long pour  qu'ab moins une partie du cuivre, du titane    et du colombium passe en solution     solide,    puis  on le trempe, de préférence à la température  ordinaire, dans l'air, l'huile ou l'eau.

   L'acier  recuit est complètement     austénitique.    Il peut  être mis facilement à haute température     sots     forme de pales de turbine, de rotors, de go  dets, de buses, de pièces de turbocompres  seurs, de soupapes de moteurs thermiques  (moteurs à combustion     interne    par exemple),  de pièces d'installations chimiques pour hautes  températures, par exemple celles fonction  nant sous des     pressions    élevées, de rivets,       d'écrous    et d'agrafes et .de nombreux autres  produits qui sont soumis d'une manière inter  mittente     oti    continue à -une attaque corrosive  ou à des efforts mécaniques intenses, ou     aux     deux.  



  Après les opérations de recuit et de  trempe, on     réchauffe    l'acier inoxydable     aus-          ténitique,    cette fois, de préférence, dans les  limites de 649 à 8151 C. En maintenant le mé  tal à cette température pendant un temps  suffisant, le titane, le     colombiiun    et le  cuivre     précipitent    sous forme finement  divisée     dans    le réseau métallique, sui  vant les plans de glissement.

   Le titane et  le colombium précipitent vraisemblablement à  l'état de .composés intermétalliques; le     cuivre     précipite à l'état pur ou éventuellement à l'état  de composé     intermétallique        avec,    du titane, du  colombium et du nickel.  



  Après le traitement de précipitation, on  trempe l'acier. Le métal trempé possède une      structure à     grain    fin et est, en outre, carac  térisé par une meilleure aptitude à supporter  des charges et à résister au fluage, en raison  de ce que la phase précipitée empêche les glis  sements; cette phase se maintient sans subir de  coalescence entre les plans de glissement pen  dant un temps extrêmement prolongé à tem  pérature élevée.  



  Dans sa composition préférée, l'acier selon       l'invention        contient        sensiblement        0,07    à     0,09        %     de carbone, 16,5 à 17,5 % de chrome, 13,25 à  14,25'/o de nickel, environ 0,10'/o de     phos-          phore,        1,0    à     1,5        %        de        manganèse,        2,85    à     3,35        %          de        cuivre,

          2,6    à     3,1%        de        molybdène,        0,20    à       0,35'/o        de        titane,        0,35    à     0,50        %!        de        colombium,     le reste étant du fer. Le silicium et le soufre  ne figurent, de préférence, dans l'acier qu'en  petites quantités.  



  L'acier selon l'invention peut être mis en       aeuvre    sous forme de lingots. On transforme  ces lingots en billettes par laminage à chaud  ou forgeage à une température d'environ  1230  C. Les     billettes    sont alors grossièrement  transformées par     forgeage    en articles tels     que     pales et arbres pour turbines à gaz. On pro  cède ensuite à l'usinage à la -dimension dési  rée.

   On peut aussi réaliser certains articles  par soudage au     chalumeau    oxyacétylénique  ou à l'arc électrique, au moyen de baguettes  
EMI0002.0038     
  
    <I>Tableau <SEP> I:</I>
<tb>  Composition
<tb>  <U>Acier <SEP> % <SEP> C</U> <SEP> P <SEP> Mn <SEP> Gr <SEP> Ni <SEP> Mo <SEP> ou <SEP> CAb <SEP> Ti <SEP> Fe
<tb>  A <SEP> 0,087 <SEP> 0 <SEP> 1,46 <SEP> 17,69 <SEP> 13,23 <SEP> 2,80 <SEP> 3,20 <SEP> 0,42 <SEP> 0,32 <SEP> complément
<tb>  B <SEP> 0,100 <SEP> 0,053 <SEP> 1,56 <SEP> 16,96 <SEP> 13,29 <SEP> 2,75 <SEP> 3,12 <SEP> 0,47 <SEP> 0,83 <SEP> à <SEP> 100
<tb>  C <SEP> 0,093 <SEP> 0,097 <SEP> 1,64 <SEP> 16,95 <SEP> 13,22 <SEP> 2,92 <SEP> 3,05 <SEP> 0,36 <SEP> 0,20
<tb>  D <SEP> 0,101 <SEP> 0;

  103 <SEP> 1,23 <SEP> 17,00 <SEP> 13,37 <SEP> 2,95 <SEP> 3,02 <SEP> 0,43 <SEP> 0,24       Les aciers -du tableau I sont chauffés à       1121"C    pendant une demi-heure, trempés à  l'eau et chauffés à nouveau à 649' C pendant  cinq heures, puis de nouveau trempés à l'eau;  ils sont essayés .dans les mêmes conditions et  donnent les     résultats    figurant dans le ta  bleau II. Ces     résultats    représentent la résis  tance maximum (en heures) sous les tensions    â souder ayant à peu près la même composi  tion que le métal à souder.  



  Il est avantageux, par exemple après for  geage grossier et     usinage    de pièces de turbine,  de soumettre celles-ci à un traitement de pré  cipitation, en les chauffant dans un four ordi  naire pour traitement     thermique,    par exemple  pendant cinq heures à 650  C. Les pièces trai  tées     thermiquement    sont ensuite trempées, par  exemple dans l'air.  



  Une turbine à gaz en un acier conforme à  l'invention résiste     ai-ix    actions des hautes tem  pératures     jusqu'à    815  C ou davantage, pen  dant de longues périodes de marche sous ten  sion     mécanique,    sans apparition de défauts  tels que     croissance    du grain, fluage, fatigue  ou rupture. Elle possède des propriétés de  résistance élevée à la traction, la compression,  la torsion, le .cisaillement. La turbine résiste  au gauchissement, ainsi qu'à l'écaillage et à  l'attaque     corrosive    ou décapante des gaz oxy  dants ou réducteurs     aux    températures élevées.  



  Les tableaux I et II indiquent respective  ment la composition et les     propriétés    de résis  tance à la     .rupture    d'aciers inoxydables     austé-          nitiques    conformes à l'invention. L'acier A,  non     conforme    à l'invention, est donné à simple  titre de comparaison.         indiquées    et à une     température    de 649 ' C.

   Les  propriétés de résistance au fluage peuvent  être évaluées en se basant sur le fait que,  quand la diminution des     efforts    maximums  que supporte l'un quelconque     -des    aciers don  nés est relativement petite eu égard au temps,  la résistance au fluage augmente.

      
EMI0003.0001     
  
    <I>Tableau <SEP> 7r:</I>
<tb>  Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> rupture
<tb>  Acier <SEP> Tension <SEP> maximum <SEP> en <SEP> kg/cm2 <SEP> supportée <SEP> pendant
<tb>  100 <SEP> heures <SEP> 1000 <SEP> heures <SEP> 10000 <SEP> heures* <SEP> 100000 <SEP> heures*
<tb>  A <SEP> 3,040 <SEP> 2,540 <SEP> 2,110 <SEP> 1,690
<tb>  B <SEP> 3,170 <SEP> 2,540 <SEP> 2,110 <SEP> 1,760
<tb>  C <SEP> 3,170 <SEP> 2,960 <SEP> 2,890 <SEP> 2,820
<tb>  D <SEP> 3,310 <SEP> 3,100 <SEP> 2,850 <SEP> 2,675
<tb>  * <SEP> Valeurs <SEP> obtenues <SEP> par <SEP> extrapolation       L'acier inoxydable selon la présente inven  tion, grâce à son aptitude remarquable à l'usi  nage à chaud, permet d'obtenir de façon sim  ple, des pièces dont la résistance aux hautes  températures est élevée.  



  Bien que les pièces ayant subi un traite  ment de recuit et un traitement de précipi  tation offrent une meilleure résistance au  fluage et aux efforts de rupture comparative  ment aux pièces n'ayant pas subi ces traite  ments, ces dernières     possèdent    déjà néanmoins  de précieuses propriétés de résistance aux tem  pératures élevées.  



  D'ailleurs, dans bien des cas, on peut  compter sur les hautes températures aux  quelles sont     soumises    les pièces en     service,     pour achever la précipitation améliorant leur  résistance aux efforts et au fluage.

Claims (1)

1. REVENDICATION: Acier austénitique au chrome-nickel, ca ractérisé en ce qu'il contient, par rapport à son poids total, outre 12 à 22 % de chrome, 10 à 21% de nickel, 0,01 à 0,

   15 % de car- bone, 0,10 à 2 % de manganèse, 2 à 4 % de molybdène, 2 à 4 % de cuivre, 0,15 à 0,75 % de titane, 0,2 à 1,10/a de colombiiun, encore 0,

   05 à 0,50 % de phosphore, le reste étant sensiblement du fer. SOUS-REVENDICATIONS 1.

   Acier selon la revendication, caractérisé en ce qu'il contient de 16,5 à 17,5 0/0 de chrome, 13,25 à 14,25 % de nickel, 0,10 % environ de phosphore, 0,07 à 0,09 % de car- bone, 1,0 à 1,

   5 % de manganèse, 2,6 à 3,1 0/0 de molybdène, 2,85 à 3,23 % de cuivre, 0,20 à 0,35 % de titane, 0,35 à 0,

   50 % de colom- bium, le reste étant du fer. 2. Acier selon la revendication, caractérisé en ce que le titane, le colombium et le phos phore sont au moins partiellement précipités sous forme dispersée.