CH280585A - Procédé de traitement thermique d'alliages austénitiques à haute teneur en nickel, en chrome et en cobalt, en vue de leur durcissement, et alliage obtenu par ce procédé. - Google Patents
Procédé de traitement thermique d'alliages austénitiques à haute teneur en nickel, en chrome et en cobalt, en vue de leur durcissement, et alliage obtenu par ce procédé.Info
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Description
Procédé de traitement thermique"d'alliages austénitiques à haute teneur en nickel, en chrome et en cobalt, en vue de leur durcissement, et alliage obtenu par ce procédé. Dans ses brevets suisses Nos 155829 et 171966, la brevetée a décrit des procédés de fabrication d'alliages améliorés de fer, de nickel et d'au moins un autre constituant additionnel, le plus souvent le .chrome, alliages (le structure austénitique renfermant en outre au moins un constituant durcissant et qui, comme on le sait, ne sont pas susceptibles de trempe physico-chimique.
La. présente invention découle d'une série < le recherches de la brevetée qui ont eu pour but d'obtenir des alliages ayant une ténacité à. chaud améliorée tout en évitant des teneurs excessives en nickel qui est un métal coûteux.
L'invention concerne un procédé de traite ment thermique d'alliages austénitiques à haute teneur en nickel, en chrome et en cobalt., en vue de leur durcissement structu ral, ces alliages renfermant du C en propor tion n'excédant pas 0,150/e, de 25 à 401/o Ni, < le 9 à 25 % Cr, de 18 à 30 % Co et du Ti en proportion n'excédant pas 5 0/0.
Ce procédé est caractérisé en ce que ledit traitement thermique comprend au moins un revenu entre 400 et 900 C, de durée comprise entre 2 et 300 heures, pour précipiter les consti tuants durcissants dans un état finement di visé favorable à une résistance mécanique élevée de l'alliage.
Il a été trouvé en effet que des propriétés tris i.itéi-essantes pour la constitution des pièces ,devant supporter des contraintes méca niques à des températures élevées, telles que disques ou ailetages de turbines à gaz, cham bres de combustion, soupapes de moteurs à combustion, etc., peuvent être obtenues en par ticulier avec les alliages répondant à la com position ci-après
EMI0001.0026
C <SEP> . <SEP> . <SEP> 0,15 <SEP> 0/0
<tb> Si <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> jusqu'à <SEP> 2 <SEP> 0/0
<tb> Mn <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> jusqu'à <SEP> 2 <SEP> %
<tb> Ni <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 28 <SEP> à <SEP> 32 <SEP> 0/0
<tb> Cr <SEP> . <SEP> . <SEP> .
<SEP> 21 <SEP> à <SEP> 24- <SEP> 0/0
<tb> Co <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 20 <SEP> à <SEP> 23 <SEP> 0/0
<tb> Ti <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 1,2 <SEP> à <SEP> 3 <SEP> %
<tb> )'e <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> le <SEP> complément,
<tb> compte <SEP> tenu <SEP> des <SEP> impuretés. Les autres éléments :d'addition indiqués dans les brevets précités peuvent être pré sents eux aussi, aux teneurs suivantes
EMI0001.0028
W <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 2 <SEP> à <SEP> 6 <SEP> 0/0
<tb> Mo <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 6 <SEP> 0/a
<tb> B <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 0,2 <SEP> % Ces éléments peuvent être présents ensem ble ou séparément, ou deux à deux;
si le tungstène et le molybdène sont présents si multanément, la teneur totale en ces deux éléments est :de préférence comprise entre 2 et 10 0/0.
De même, l'alliage peut contenir de l'alu minium en teneurs pouvant atteindre jusqu'à 4% et de préférence comprises entre 0,5 et 2 0/0.
Le traitement thermique auquel on sou met l'alliage comprend d'ordinaire un adou cissement par hypertrempe entre 800 et 1300 C suivi .d'un ou plusieurs revenus entre 400 et 900 C, de durée pouvant varier de 2 à 300 heures, qui ont pour effet de précipiter les constituants durcissants à l'état finement divisé favorable à une résistance mécanique élevée.
La trempe peut aussi être arrêtée avant que .la température -du métal ait atteint celle du milieu de trempe, lorsque le refroidisse ment ainsi réalisé suffit à éviter la précipita tion -des constituants de durcissement struc tural .et qu'ils sont, par ce traitement, mainte nus en solution solide; exemple d'un semblable traitement: trempe à l'huile à 1200 ou à. 1300 C, arrêt du refroidissement dans l'huile à 800 ou à 900 C, puis refroidissement à l'air.
Le revenu de durcissement structural. peut aussi être appliqué à des barres ou à des pièces à l'état naturel de laminage ou de for geage, ou même :de moulage, sans trempe pré liminaire d'adoucissement.
Les chauffes indiquées, qu'il s'agisse de celles de trempe ou de revenu, peuvent être, d'autre part, alternées avec des traitements mécaniques.
Lorsqu'on veut utiliser toutes les possibi lités de modification structurale, et par suite d'amélioration par traitement thermique offertes par la présence :simultanée dans l'alliage de plusieurs éléments durcissants dont les températures de mise en solution et de précipitation diffèrent, on échelonne les températures .de traitement thermique clé ma nière à produire en plusieurs phases succes sives des précipitations des .divers éléments durciwants utilisés.
La température de l'hyper- t.rempe .et le milieu de trempe (eau, huile, air, etc.), ainsi que la température d'arrêt de la trempe et le cas échéant la ,durée et la tem pérature :de revenu, sont réglés suivant les alliages en cause, la forme et les dimensions des pièces dont il s'agit et suivant les earae- téristiques à obtenir.
Il convient :de conserver le bénéfice du durcissement structural dans un domaine de température aussi élevé que possible. Toute composition d'alliages capable :de relever les températures de mise en solution et de préci pitation -des éléments .durcissants entraîne un relèvement de la température d'utilisation possible du métal: ainsi, la présence simulta née d'aluminium et de titane en teneurs appréciables permettait déjà., d'après les tra vaux rappelés plus haut, de gagner 100 C par rapport aux alliages ne renfermant que de l'aluminium; une teneur en titane relative ment élevée permet un gain encore plus mar qué.
La température de .la. fin de mise en solu tion peut être déterminée par un essai dilato- métrique. En .effet, à partir de l'état recuit, la courbe dilatométrique différentielle .d'un ferroniekel à durcissement structural renfer mant du titane a l'allure schématique repré-, sentée sur la fig. 1 du -dessin annexé, où les valeurs d portées en ordonnées sont celles de la dilatation différentielle de l'alliage et où les températures sont portées en abscisses.
Cette courbe :correspond à un alliage étu dié par la brevetée ayant la composition sui vante:
EMI0002.0037
C <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> <B>0,050/0</B>
<tb> 8i <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0,951/o
<tb> Mn <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 1,03 <SEP> 0/0
<tb> Ni <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 35,441/o
<tb> Cr <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 14,92%
<tb> Co <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 24,640/0
<tb> Ti <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> <B>1,75</B> <SEP> %
<tb> A1 <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0,26 <SEP> 0io La portion de courbe A-B correspond à la mise en solution lors du chauffage et la. portion C-D correspond à la précipitation .lors du refroidissement.
Le point B peut être déterminé avec une précision suffisante pour la pratique.
Pour un alliage austénitique au nickel- chrome déterminé, .la température :de ce point B varie avec la teneur en titane suivant. la courbe 1 dessinée sur la fig.2 du dessin, sur laquelle les teneurs en titane sont portées en abscisses et les températures du point B en ordonnées.
L'augmentation de la teneur en alumi nium de 0,3 /o à une valeur comprise par exemple entre 1,3 et 2 0/0, entraîne un relève ment en 2 de la courbe 1. Il en est qualita tivement de même avec une augmentation de la teneur en nickel, en chrome et en cobalt.
La titulaire a constaté qu'il y a intérêt à relever la température de mise en solution du titane par l'addition à l'alliage d'alumi nium. Il v a en outre intérêt à avoir des te- iseurs assez élevées en titane. D'après les essais effectués, il 5 a en même temps relève ment de la température optimum de précipi tation et, par conséquent, extension vers les hautes températures du domaine d'utilisation de l'alliage.
Les alliages envisagés ici se laminent et. se forgent plus facilement que la plupart de ceux qui sont. préconisés pour les mêmes em plois à haute température et ils ont, l'avan tage d'une teneur en nickel notablement infé rieure; leur résistance au fluage à haute tem pérature est au moins égale.
Voici quelques exemples d'application du présent procédé Dans l'alliage ayant la composition sui vante: C 0,05, Si 0,71, Mn<B>1,25,</B> Ni 29,62, Cr 9,41, Co 19,22, Ti 1,33, A1 0,16 0/0, on peut utiliser .les possibilités de durcissement struc tural apportées par la présence simultanée de titane et de carbone, malgré la faible te neur .de ce dernier élément, en. appliquant le traitement. thermique indiqué plus haut et oïl obtient ainsi les propriétés mécaniques sui vantes: A froid:
limite élastique à 0,2% 40 kg/mm2, résistance à la traction 85 kg/mm2, allongement de rupture 3011/o.
A 650e C sous 21 kg/mm", l'allongement permanent, après 360 heures d'essai de traction iso- therme, n'est que de 0,04 %. La. vitesse de fluage est de 1,2 X 10-6par heure entre la 25-e et la 35-e heure, elle tombe à 0,4X10--6 par heure à la 300-e heure.
Sous 30 kg/mm2, après 1000 h., allongement permanent de 0,90/0.
A 700 C sous 16 kg/mm2, l'allongement, après 369 heures d'essai de traction isotherme, n'est que de 0,050/0. La vitesse de fluage est de 1,8X10-6 entre la 25-e et la 35-e heure; elle tombe à 1,5 X 10--6 par heure à la. 300-e heure.
A 750e<B>C -</B> sous 10 1,--g/mn-L2, l'allongement, après 360 heures d'essai de traction isotherme, est de 0,15 0/0 à la. 300-e heure; la. vitesse de fluage est de 7,4X10-6 par heure.
Voici quelques autres exemples d'alliages utilisables pour réaliser la présente invention-
EMI0003.0053
<B>I</B> <SEP> II <SEP> III <SEP> IV <SEP> V
<tb> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> %
<tb> C <SEP> 0,06 <SEP> 0,06 <SEP> 0,06 <SEP> 0,06 <SEP> 0,07
<tb> Si <SEP> 0,89 <SEP> 0,92 <SEP> 0,95 <SEP> 0,85 <SEP> 0,90
<tb> Mn <SEP> 1,<B>1</B>0 <SEP> 0,94 <SEP> 0,95 <SEP> 0,87 <SEP> 0,92
<tb> Ni <SEP> 35,64 <SEP> 34,84 <SEP> 35,08 <SEP> 30,80 <SEP> 31,35
<tb> Cr <SEP> 15,38 <SEP> 14,91 <SEP> 15,07 <SEP> 22,85 <SEP> - <SEP> 23,45
<tb> Co <SEP> 24,9 <SEP> 25,6 <SEP> 22,7 <SEP> 22,30 <SEP> 22,90
<tb> Ti <SEP> 1,49 <SEP> 1,73 <SEP> 1,99 <SEP> 1,75 <SEP> 1,85
<tb> 0 <SEP> 4,79 <SEP> 0 <SEP> 4,55 <SEP> 0
<tb> Mo <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 3,40 <SEP> 0 <SEP> 3,
26
<tb> Fe <SEP> le <SEP> reste Les teneurs en soufre et en phosphore se ront maintenues aussi basses que possible, par exemple 0,010 à. 0,0151/o.
Voici quelques propriétés à chaud des alliages I, II et III, après le traitement ther mique : à 750 C, sous une charge permanente de 9 kg/mm2, l'allongement permanent total est. de 0,01 à 0,06 % à la 336-e heure de l'essai isotherme.
L'alliage IV a été hypertrempé par chauf fage pendant 3 heures à 1150 C et par refroi dissement à l'air, puis a. subi un revenu de 6 heures à 760e C.
Ainsi traité, il a. révélé. les propriétés méca niques suivantes. à la température de 750e C, il a résisté à un effort de traction de 19 kg/mm2 pendant 1045 heures. Il s'est rompu au bout de ce temps avec un allongement de rupture de 13,8%.
L'alliage V a subi le même traitement ther mique que l'alliage IV: à 750 C, sous une trac tion de 19 kg/mm2, la rupture ne s'est pro duite qu'au bout de 1566 heures, allongement de rupture 21,1%.
Tous ces alliages sont particulièrement in téressants pour la fabrication des aubes de turbines à gaz. Ils se prêtent au forgeage et à l'estampage.
Ils ont notamment de bonnes caractéristi ques mécaniques à la température ambiante, une résistance élevée à l'oxydation à toutes températures d'emploi, une rigidité mécanique remarquable aux hautes températures (600 à 800 C environ)..
Claims (1)
- REVENDICATIONS: I. Procédé de traitement thermique d'al liages austénitiques à haute teneur en nickel, en chrome et en cobalt, en vue de leur dur cissement structural, ces alliages renfermant du C en proportion n'excédant pas 0,15 %, de 25 à 40 % Ni, de 9 à 25 % Cr,de 18 à 30 0/0 Co et du Ti en proportion n'excédant pas 5 0/0, caractérisé en ce que ledit. traitement thermique comprend au moins un revenu entre 400 .et 900 C, de ,durée comprise entre 2 et 300 heures, pour précipiter les consti tuants durcissants dans un état finement di visé favorable à une résistance mécanique élevée de l'alliage. II. Alliage obtenu par le procédé selon la revendication I. SOUS-REVENDICATIONS: 1.Procédé selon la revendication I, carac- térisé en ce que la teneur en chrome est com- prise entre 21 et 24 %. 2. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce que la teneur en cobalt est com prise- entre 20 et 23 0/0.3.. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce que la teneur en titane est com- prise entre 1, 2 et 3 %. 4. Procédé selon la revendication Ï, carac térisé en ce que la teneur en nickel est com prise entre 28 et 32 0/0. 5. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce que l'alliage contient en outre du tungstène entre 2 et 6 /o. 6.Procédé selon la revendication I, earae- térisé en ce que l'alliage contient en outre du molybdène entre 1 et 611/o. 7. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce que l'allia---e contient simultané- ment du tungstène et du molybdène, la teneur totale en ces deux éléments étant comprise entre 2 et 10 0/0. S. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce que l'alliage contient en outre du bore jusqu'à 0,2 010. 9.Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce que l'allia.---e contient en outre de l'aluminium jusqu'à 4%. 10. Procédé selon la revendication I et lii sous-revendication 9, .caractérisé en ce que la teneur en aluminium est comprise entre 0,5 et 2 %. 11. Procédé selon la revendication I, ca ractérisé en ce que le revenu est précédé d'un adoucissement par hypertrempe entre 800 et 1300 C. 12. Procédé selon la revendication I et la sous-revendication 11, caractérisé en ce que ladite trempe est arrêtée avant que la tempé rature du métal trempé ait atteint celle du milieu de trempe. 13.Procédé selon la. revendication I, appli qué à. des alliages ayant subi un faeonnage. caractérisé en ce que ledit traitement. ther mique consiste uniquement en ledit revenu. 14. Procédé selon la revendication I, earae- térisé en ce que ledit revenu est. exécuté ci: deux opérations séparées par un traitement. mécanique. 15. Procédé selon la revendication I et la sous-revendication 11, caractérisé en ce que le chauffage destiné à réaliser ladite hyper- trempe est exécuté en deux opérations sépa rées par un traitement mécanique. 16.Procédé selon la revendication I, appliqué au traitement d'alliages pour les- quels les températures de précipitation des divers éléments durcissants qu'ils contiennent sont différentes, caractérisé en ce que le traitement. thermique est effectué à des tem pératures échelonnées de manière à produire en plusieurs phases successives les précipita tions des divers éléments d.ureissants. 17. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce que l'alliage contient, à part des impuretés, du fer à titre de complément de composition. 18.Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce que l'alliage contient du silicium jusqu'à 2 % et du manganèse jusqu'à 2 %.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR280585X | 1947-03-14 | ||
| FR250248X | 1948-02-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CH280585A true CH280585A (fr) | 1952-01-31 |
Family
ID=26214291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CH280585D CH280585A (fr) | 1947-03-14 | 1948-03-12 | Procédé de traitement thermique d'alliages austénitiques à haute teneur en nickel, en chrome et en cobalt, en vue de leur durcissement, et alliage obtenu par ce procédé. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CH (1) | CH280585A (fr) |
-
1948
- 1948-03-12 CH CH280585D patent/CH280585A/fr unknown
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