CH298964A

CH298964A - Alliage comprenant du nickel et du chrome.

Info

Publication number: CH298964A
Authority: CH
Inventors: Limited British Driver Company
Original assignee: British Driver Harris Co Ltd
Priority date: 1952-02-12
Filing date: 1952-02-12
Publication date: 1954-05-31

Description

Alliage comprenant du nickel et du chrome. La présente invention se rapporte à un alliage comprenant du nickel et du chrome et résistant à la chaleur et à une oxydation sélective du chrome; il est destiné à constituer notamment des. éléments de résistance pour rhéostats et des parties métalliques de fours soumis à de hautes températures dans une atmosphère favorisant une oxydation sélective du chrome.

L'alliage selon l'invention est caractérisé en ce qu'il contient 0,2 à 5 1/o. de colombium. Divers alliages sont connus comme étant aptes à résister, sous de hautes températures, à des atmosphères oxydantes, c'est-à-dire à des atmosphères produites, par exemple, par la combustion de gaz d'éclairage ou autres hydrocarbures ou d'hydrogène, à l'aide d'un grand volume d'air.

Parmi ces alliages, on peut citer les alliages de nickel et de chrome et des alliages de nickel, de fer et de chrome, avec une teneur relativement faible d'autres éléments, qui doivent leur résistance à l'oxy dation à la formation d'une couche superfi- vielle d'oxyde produite aux températures éle vées, laquelle agit comme couche protectrice, et empêche une pénétration ultérieure de l'oxydation.

Si un volume d'air limité est utilisé dans la combustion d'hydrocarbures par exemple, le gaz résultant sera principalement composé d'oxyde de carbone, d'hydrogène libre, de va peur d'eau et d'un faible pourcentage d'acide carbonique. Etant donné que ce gaz ne con tient pas d'oxygène .libre, il se comporte comme une atmosphère réductrice, grâce à la pré sence d'un excès d'oxyde de carbone et d'hydrogène libre, qui agissent comme agents réducteurs sur la plupart des métaux avec lesquels ils entrent en contact.

Il existe bon nombre de fours dans lesquels des atmosphères réductrices doivent être uti lisées, par exemple dans les fours pour re cuire les alliages de fer, de nickel ou de cuivre ou bien encore dans les fours pour le brasage de parties en acier au moyen de cuivre. Dans ces cas, il est nécessaire de maintenir une atmosphère réductrice afin d'éviter l'oxydation des parties soumises au recuit ou au brasage.

On s'attendrait, normalement, à ce que les alliages de nickel et chrome ou nickel, fer et chrome, qui fournissent de si excellents résul tats au sein d'atmosphères oxydantes, aient une durée de vie encore plus longue sous des conditions réductrices. En fait, on a cons taté que ces alliages, dans lesdites conditions, sont l'objet d'une nouvelle-forme de détério ration qui amène une rapide destruction des parties métalliques d'éléments de résistance pour rhéostats et des parties métalliques de fours; constituées en lesdits alliages, tout en laissant inaltérée la charge du four elle-même. Par conséquent, le four devient rapidement inutilisable et les parties détériorées de cette faon doivent être remplacées.

Ce résultat -tout à fait inattendu est dû au fait que des atmosphères, lesquelles, nor malement, ont un effet réducteur sur le fer, le nickel ou le cuivre et sur la plupart de leurs alliages, ont un effet oxydant sur le chrome entrant dans les alliages de nickel chrome ou de nickel, chrome et fer. L'oxyde vert de chrome ainsi formé ne produit. pas une couche protectrice superficielle, comme c'est le cas dans les atmosphères oxydantes, mais l'oxydation continue de se propager en profondeur jusqu'à ce qu'il ne reste plus (le chrome à l'état métallique. Le produit final est un mélange d'oxyde vert de chrome et de nickel métallique ou de nickel et de fer.

Cette forme de détérioration est souvent. désignée sous l'appellation de Green Rot ( putréfac tion verte ). Comme résultat de cette oxyda tion sélective du chrome au, sein de ce qui, autrement, serait considéré comme étant une atmosphère réductrice, les alliages au chrome sont rapidement. désagrégés et rendus inuti- lisables. Cette nouvelle forme de détérioration est. particulièrement énergique dans des atmo sphères stagnantes et aux températures com prises dans les limites de 927 à 982 C. Cet effet peut se produire dans les éléments de résistance électrique du four et même dans d'autres parties du four. Par suite des carac téristiques magnétiques du nickel ou du fer qui restent après l'oxydation du chrome, la.

détérioration des éléments ou des parties du four peut être découverte par des essais por tant sur la perméabilité magnétique ou des propriétés analogues.

Le caractère que revêt l'attaque, désignée ici par putréfaction verte , diffère totale ment de la corrosion normale observée dans des alliages comportant du chrome, soumis à des atmosphères oxydantes. Dans ce dernier cas, la pénétration de l'oxyde est intercristal- line, c'est-à-dire qu'elle s'opère dans l'inters tice séparant les grains. L'explication géné ralement acceptée est que des carbures de chrome sont précipités dans les interstices existant entre les grains, enlevant du chrome du métal à proximité immédiate de la limite des grains, rendant ainsi le métal épuisé plus sensible à un effet de corrosion.

L'adjonction de matériaux susceptibles de former des car bures, tels que le titane et le colombium, em- pêcheront cette détérioration à la limite des grains, étant donné que les carbures de titane ou de colombium sont bien moins solubles dans les alliages contenant du chrome. La mi gration de carbone vers la limite (les grains est ainsi réduite à un minimum et la tendance de corrosion à s'effectuer à la limite des grains se trouve ainsi éliminée.

La forme de corrosion dite putréfaction verte revêt toutefois un caractère entière ment différent. Premièrement, elle n'est pas intergranulaire, c'est-à-dire qu'elle n'a pas lieu entre les grains. Elle est effectivement transgranulaire, c'est-à-dire qu'elle s'effectue à. travers les grains. Elle pénètre les cristaux individuels et transforme tout le chrome mé tallique en un oxyde vert. de chrome non mé tallique. En outre, il a été observé que, lors que des alliages contenant du chrome sont carburés, ce qui fait. augmenter la teneur en carbone à la surface, ils sont moins sensibles à l'attaque de la putréfaction verte.

Ceci ne signifie pas autre chose qu'une concentration élevée de carbure de chrome sur la surface rend le matériau moins sensible à l'attaque. Dans ces conditions, on s'attendrait, par l'ad jonction de titane ou de colombium à l'alliage, à ce que cette adjonction réduise la teneur en carbures à la surface et rende ainsi, par con séquent, l'alliage phis sensible - aux attaques de la putréfaction verte.

Il a été toutefois constaté que la présence de colombium dans un pourcentage de 0,2 à 5 produit exactement l'effet contraire. Il n'y a aucune attaque par la. putréfaction verte dans ces alliages au nickel, comprenant du chrome, dans des atmosphères réductrices à des tempé ratures s'étendant de 540 à 1204 C environ.

Tandis que la raison de cette action protec trice du colombium ne peut être définitive ment expliquée, l'on peut, tout au moins, con- clore que la. présence de colombium dans les alliages au nickel comprenant du chrome pro voque la formation d'un film protecteur probablement un carbure ou un oxyde de co- lombium - sur la surface de l'alliage, qui empêche la pénétration des éléments de l'atmo sphère réductrice, lesquels, normalement, sont des composants réducteurs, qui sont suscepti bles d'oxyder le chrome dans les alliages con sidérés.

Cependant, quelle que soit l'explica tion que l'on puisse donner à- ces phénomènes, il a été maintenant prouvé comme un fait expérimental, que la présence de colombium dans ces alliages se révèle être un antidote spécifique à la putréfaction verte.

L'alliage selon l'invention est avantageu- sement composé de 35 à 89,799 % de nickel, (le 1.0 à 30 % de chrome;

de 0,2 à 5 % de colombium, et de fer, en proportion, ne dépas- sant pas 50 %.

Plus particulièrement, cet alliage peut. être constitué substantiellement de 35 % de nickel, 18 à 22 % de chrome, 0,2 à 2 % de colom- bium, le solde se composant essentiellement de fer.

Lorsque, pour réaliser l'invention, du co- lombium est ajouté à un alliage nickel-chrome du type 80-20, l'alliage final peut présenter une composition dans laquelle la teneur-des composants varie entre les limites ci-aprés:

EMI0003.0047

Chrome <SEP> . <SEP> 10-300/0
<tb> Colombium <SEP> 5 <SEP> % <SEP> max.
<tb> Fer <SEP> 0-20/0
<tb> Manganèse <SEP> 4 <SEP> % <SEP> max.
<tb> Silice <SEP> 31/0 <SEP> Max.
<tb> Carbone <SEP> 0,251/o, <SEP> max.
<tb> Autres <SEP> éléments,
<tb> outre <SEP> le <SEP> nickel <SEP> 1% <SEP> max.
<tb> Nickel <SEP> solde Les taux préférés des composants de l'alliage sont les suivants
EMI0003.0048

Chrome <SEP> 18-221/o
<tb> Colombium <SEP> 1-21/0
<tb> Fer <SEP> 0,2-21/0
<tb> Manganèse <SEP> 2,0 <SEP> % <SEP> max.
<tb> Silice <SEP> 1-20/0
<tb> Carbone <SEP> a <SEP> 0,02-0,15 <SEP> 0/0.
<tb> Autres <SEP> éléments,

<tb> outre <SEP> le <SEP> nickel <SEP> 1% <SEP> max.
<tb> Nickel <SEP> solde Tandis que les meilleurs résultats ont été obtenus lorsque le colombium et les autres composants mentionnés sont ajoutés à un alliage de nickel-.chrome à 80-20, il a égale ment été trouvé que l'élimination de la putré faction verte peut être obtenue par des ad jonctions analogues aux alliages de nickel- chrome-fer;

tel que l'alliage formé de 60 % de nickel, de 15 % de chrome, le solde étant essentiellement du fer, et -l'alliage formé de 35 % de nickel,

de 15 % de chrome, le solde étant enssentiellement du fer.

Par l'expression solde essentiellement du fer , on entend qu'exception faite pour les éléments énumérés et pour le fer, l'alliage ne contient au phis que de faibles quantités d'au tres éléments n'affectant aucunement les fonc tions du colombium dont il est fait mention ci-dessus. L'alliage peut toutefois encore con tenir des éléments tels que ceux utilisés comme désoxydants lors de la fonte, et généralement utilisés avec un faible excédent dans les quan tités usuelles.

L'attaque par la putréfaction verte -peut avoir lieu dans des éléments de résistance -de rhéostats, mais dans maints cas elle se pro duit également sur des parties métalliques ou d'autres éléments des fours soumis aux mêmes températures et à l'effet des mêmes atmo sphères que les éléments de chauffe. C'est pourquoi l'alliage selon la présente invention peut non seulement être utilisé pour les élé ments de chauffe, mais également pour la fabrication de toutes les parties constructives métalliques de ces fours ou dans d'autres appareils susceptibles d'être soumis à ces même conditions de température et d'atmo sphère.

Claims

REVENDICATION: Alliage comprenant du nickel et du chrome, et résistant à la chaleur et à une oxydation sélective du chrome aux températures élevées, caractérisé en ce qu'il contient 0,2 à 511/o de colombium. SOUS-REVENDICATIONS 1.

Alliage selon la revendication, caracté risé en ce qu'il est composé d'au moins 351/a de nickel, de 10 à ,30 % de chrome, de 0,2 à,

5 % de colombium et de fer en proportion ne dépassant pas 50 0/0. 2. Alliage selon la revendication, caracté risé en ce qu'il est substantiellement constitué par 35 % de nickel, 18 à 22 % de chrome, 0,2 à 211/o de colombium, le solde se composant essentiellement de fer.

3. Alliage selon la sous-revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend 0,2 à 2 parties de colombium pour 80 parties de nickel et environ 20 parties de chrome.