CH327367A

CH327367A - Alliage à base de nickel et de chrome et utilisation dudit alliage

Info

Publication number: CH327367A
Authority: CH
Inventors: Thomas Harris Geoffrey; Cave Child Henry
Original assignee: William Jessop & Sons Limited
Priority date: 1954-10-07
Filing date: 1954-10-07
Publication date: 1958-01-31

Description


      Alliage    à base de nickel et de chrome et     utilisation    dudit     alliage       La présente invention se rapporte aux  alliages nickel-chrome et concerne notamment  des alliages appropriés à la production de pièces  aptes à être soumises à des tensions ou  contraintes à des températures élevées de  l'ordre de 600-1000 C.

      On sait que l'on peut     utiliser    les alliages  nickel-chrome contenant     habituellement    du  titane et de l'aluminium pour la production  de pièces de ce genre et qu'on a proposé dans  cette technique d'ajouter à ces alliages des  éléments tels que le molybdène, le vanadium,  le tungstène et d'autres produits     formant    des  carbures, comme produits de renforcement  supplémentaires. Parmi ces produits, c'est cer  tainement le molybdène qui a été cité le plus  fréquemment.

   Ces alliages contiennent     inva-          riablement        moins        de        0,5        %        de        carbone        et,          dans        la        plupart        des        cas,        moins        de        0,1        %        de     carbone.  



  La présente invention est fondée sur cette  découverte que les alliages de nickel et de  chrome (comportant des produits de renfor  cement supplémentaires et se prêtant à des  applications à température élevée) conviennent  particulièrement bien aux travaux de fonderie  si la teneur en carbone est au moins égale  à 0,5 '0/0.

      L'alliage selon l'invention est caractérisé  en ce qu'il contient les éléments suivants, les  proportions étant indiquées en poids  
EMI0001.0026     
  
    Carbone <SEP> <B>......</B> <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> <B>0,5-</B> <SEP> 2,0%
<tb>  Manganèse <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> <B>0,1-</B> <SEP> 2,0%
<tb>  Silicium <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> <B>0,1-</B> <SEP> 2,0%
<tb>  Chrome <SEP> <B>............ <SEP> 15 <SEP> -25</B> <SEP> Vo
<tb>  Tungstène <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 5 <SEP> 0/0 <SEP>   Molybdène <SEP> ..........

   <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 5 <SEP> 0/0
<tb>  Niobium <SEP> et <SEP> (ou) <SEP> Tantale <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 6 <SEP> %       le complément étant formé au moins de  nickel et d'impuretés.         Il        peut        contenir        en        outre        au        plus        15        %     de fer.

      Une gamme préférée et plus     restreinte    de  compositions d'alliages conformes à l'inven  tion est la suivante  
EMI0001.0037     
  
    Carbone <SEP> <B>.......</B> <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> <B>0,5-</B> <SEP> 0,7%
<tb>  Manganèse <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> <B>0,5- <SEP> 1,5010</B>
<tb>  Silicium <SEP> <B>.....</B> <SEP> . <SEP> .. <SEP> . <SEP> <B>...</B> <SEP> 0,5 <SEP> - <SEP> <B><I>1,5'110</I></B>
<tb>  Chrome <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> <B>.......</B> <SEP> 17 <SEP> <B>-23</B> <SEP> %
<tb>  Tungstène <SEP> . <SEP> ..... <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 4 <SEP> %
<tb>  Molybdène <SEP> .... <SEP> .

   <SEP> <B>....</B> <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 4 <SEP> %
<tb>  Niobium <SEP> et <SEP> (ou) <SEP> Tantale <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 4 <SEP> %       le complément étant formé au moins de  nickel et d'impuretés et du fer pouvant       être        présent    à     raison        d'au        plus        10        %.         Dans les alliages mentionnés ci-dessus à  teneur en carbone augmentée et conformes à  l'invention :

   a) on peut également ajouter  utilement du bore selon des quantités pouvant       atteindre        0,5        %        pour        améliorer        la        résistance,     mais étant donné que cet élément peut être  perdu lors d'une remise en fusion (par exemple  lorsque l'on utilise les matières dans des pro  cédés de fonderie de précision) on     l'utilise     principalement avec des alliages destinés au  forgeage ; b) un ou plusieurs des éléments  suivants peuvent être présents : comme agent  désoxydant, l'aluminium, le     bérylium,    le cérium  et le cuivre ;

   comme agent de durcissement,  le titane, le vanadium et le zirconium, ces trois       derniers    étant pris parmi les métaux des 4e  et 5e groupes du système     périodique    des élé  ments, de point de fusion supérieur à 16000 C       ët    de nombre atomique compris entre 22 et 40.  Ces éléments ne sont toutefois pas essentiels  pour donner les propriétés désirables de mou  lage mentionnées précédemment.

   En règle    générale, des alliages contenant plus de 3 0/0  de l'un quelconque de ces éléments ou     conte-          nant        plus        de    3     %        du        total        de        plusieurs        de        ces     éléments ne conviennent pas pour les applica  tions envisagées pour l'alliage selon l'invention ;  c) l'azote peut être présent en proportion  comprise entre 0,01 et 0,2 0/0.  



  Par exemple, un alliage approprié et  conforme à l'invention présente la composition  suivante  
EMI0002.0024     
  
    Carbone <SEP> 0,52%
<tb>  Manganèse <SEP> ...... <SEP> 1 <SEP> %
<tb>  Silicium <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0,8 <SEP> %
<tb>  Chrome <SEP> <B>.... <SEP> ...</B> <SEP> 20 <SEP> %
<tb>  Tungstène <SEP> ...... <SEP> 3 <SEP> %
<tb>  Molybdène <SEP> .. <SEP> 3 <SEP> 0/0
<tb>  Tantale <SEP> ..... <SEP> .. <SEP> ... <SEP> 1,5 <SEP> %
<tb>  Niobium <SEP> ........ <SEP> 1,5 <SEP> 0/0
<tb>  Nickel <SEP> ......... <SEP> 65 <SEP> %
<tb>  Fer <SEP> et <SEP> impuretés <SEP> . <SEP> .

   <SEP> complément       Parmi les propriétés de     fluage    typiques de cet alliage à l'état   brut de coulée  , on peut  citer les     suivantes     
EMI0002.0027     
  
    Traction <SEP> Température <SEP> Temps <SEP> de <SEP> rupture
<tb>  kg/em2 <SEP> o <SEP> C <SEP> heures
<tb>  1575 <SEP> 700 <SEP> 960
<tb>  1259 <SEP> 750 <SEP> 580
<tb>  944 <SEP> 800 <SEP> 550
<tb>  629 <SEP> 900 <SEP> 190
<tb>  472 <SEP> 950 <SEP> 210
<tb>  393 <SEP> 1000 <SEP> 170            L'alliage    coulé possède une résistance  convenable à froid de 5500     kg/cm2    environ       et        une        ductilité    à     froid        

  de        5,%.        La        résistance     aux chocs thermiques de     l'alliage    soutient  favorablement la comparaison avec les alliages  austénitiques coulés.  



       Dans    l'exemple ci-dessus, si l'on remplace       20        %        du        nickel        par        20        %        de        cobalt,        le        temps     de rupture* est augmenté de façon appréciable.  Ainsi, par exemple, pour une charge approxi  mative de 475     kg/cm     à     950o    C, le temps de  rupture augmente et passe de 210 heures à  1209 heures.

      A propos de l'utilisation du niobium et (ou)  du tantale dans les alliages conformes à l'in  vention, on peut mentionner que comme les  minerais les plus communs qu'on rencontre  sont ceux de tantale et de niobium avec un  rapport de 1/1 environ des deux éléments,  une composition niobium-tantale provenant de  ces minerais convient particulièrement bien du  point de vue de la mise en     oeuvre.     



  Des alliages conformes à l'invention con  viennent particulièrement bien dans les divers  procédés de moulage connus ;     ils    sont parti  culièrement appropriés pour la production de      pièces telles que des ailettes de tuyères pour  turbines à gaz. Cependant, ils conviennent  également pour des utilisations dans lesquelles  ils subissent des efforts à des températures  élevées ou bien des fluctuations rapides de  température.  



  On tiendra compte du fait que, bien que  les alliages conformes à l'invention soient prin  cipalement destinés à être employés en fonderie  (c'est-à-dire qu'on peut les     utiliser    à l'état    brut de coulée   sans traitement thermique),  on peut les forger ou les extruder. Dans     ce    cas,  on peut leur donner un traitement thermique  approprié.  



  A ce sujet, on peut mentionner que     l'alliage     suivant l'exemple donné ci-dessus peut être  forgé et recevoir un traitement de mise en solu  tion de 5 minutes à 1250 C, suivi d'une  trempe à l'huile. Un tel alliage a une durée de  rupture de 35 heures sous une charge de       472        kg/cm-    à     9500        C.        L'addition        de        0,01        %     de bore élève cette durée de rupture à  57 heures.  



  Suivant un autre mode opératoire,     l'addi-          tion        de        0,05        %        de        cérium        élève        la        charge        de     rupture de l'alliage forgé dans une certaine  mesure, une charge de 630     kg/cm2    à 950e C  donnant une durée de rupture de 28 heures.  



  Un autre exemple d'un alliage conforme à  l'invention est semblable à celui qui est     men-          tionné        ci-dessus        sauf        qu'il        contient        4,6        %        de          tungstène,        3,7        %        de        molybdène,        1,9        %        de          niobium        et        2,

  1%        de        tantale.        Quand        on        le     forge et le trempe à l'huile à 12500 C, la  durée de rupture sous une charge de 472     kg/cm2     à 950e C est de 248 heures.

Claims

REVENDICATION I: Alliage caractérisé en ce qu'il contient les éléments suivants dont les proportions sont données en poids: EMI0003.0050 Carbone <SEP> . <SEP> 0,5- <SEP> 2,0% <tb> Manganèse <SEP> . <SEP> 0,1 <SEP> - <SEP> 2,0% <tb> Silicium <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0,1 <SEP> - <SEP> 2,0% <tb> Chrome <SEP> 15 <SEP> - <SEP> 25 <SEP> % EMI0003.0051 Tungstène <SEP> :......... <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 5 <SEP> 0/0 <tb> Môlybdène <SEP> .......... <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 5 <SEP> 0/0 <tb> Niobium <SEP> et <SEP> (ou) <SEP> Tantale <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 6 <SEP> 0/0 le complément étant formé au moins de nickel et d'impuretés. SOUS-REVENDICATIONS 1.

Alliage selon la revendication I, carac térisé en ce qu'il contient en outre, au plus, 15 % de fer. 2. Alliage selon la revendication I, carac térisé en ce qu'il contient les éléments suivants dont les proportions sont données en poids EMI0003.0058 Carbone <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0,5- <SEP> 0,70/0 <tb> Manganèse <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0,5 <SEP> - <SEP> 1,5 <SEP> 0/0 <tb> Silicium <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0,5- <SEP> 1,5010 <tb> Chrome <SEP> .

<SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 17 <SEP> -23 <SEP> % <tb> Tungstène <SEP> ....... <SEP> .. <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 4 <SEP> 0/0 <tb> Molybdène <SEP> .......... <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 4 <SEP> % <tb> Niobium <SEP> et <SEP> (ou) <SEP> Tantale <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 4 <SEP> 0/0 le complément étant formé au moins de nickel et d'impuretés. 3. Alliage selon la sous-revendication 2, caractérisé en ce qu'il contient en outre, au plus, 10 % de fer. 4.

Alliage selon la revendication I, carac- térisé en ce qu'il contient, au plus, 0,5 % de bore.

5. Alliage selon la revendication I, carac- térisé en ce qu'il contient, au plus, 3 % d'au moins un agent désoxydant.

6. Alliage selon la revendication I et la sous-revendication 5, caractérisé en ce qu'il contient, au plus, 3 % d'au moins un agent de durcissement pris parmi les métaux des 4e et 5e groupes du système périodique des élé ments, de point de fusion supérieur à 1600e C et de nombre atomique compris entre 22 et 40.

7. Alliage selon la revendication I, carac- térisé en ce qu'il contient entre 0,01% et 0,2 @% d'azote. 8. Alliage selon la revendication I, carac térisé en ce qu'il renferme les éléments suivants EMI0004.0002 Carbone <SEP> ........ <SEP> 0,52'% <tb> Manganèse <SEP> ...... <SEP> 1 <SEP> 0/0 <tb> Silicium <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .

<SEP> . <SEP> . <SEP> 0,8 <SEP> 0/0 <tb> Chrome <SEP> ........ <SEP> 20 <SEP> '0/0 <tb> Tungstène <SEP> ...... <SEP> 3 <SEP> /o <tb> Molybdène <SEP> ...... <SEP> 3 <SEP> O/o <tb> Tantale <SEP> . <SEP> ... <SEP> ... <SEP> ... <SEP> 1,5 <SEP> 0/0 <tb> Niobium <SEP> ........ <SEP> 1,5 <SEP> fl/o <tb> Nickel <SEP> .......... <SEP> 65 <SEP> % <tb> Fer <SEP> et <SEP> impuretés <SEP> . <SEP> . <SEP> complément 9. Alliage selon la revendication I, carac térisé en ce -qu'il comprend EMI0004.0005 Carbone <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0,524)/o <tb> Manganèse <SEP> ...... <SEP> 1 <SEP> /o EMI0004.0006 Silicium <SEP> ----- <SEP> 0,8 <SEP> % <tb> Chrome <SEP> ...

<SEP> 20 <SEP> % <tb> Tungstène <SEP> 4,6 <SEP> 0/0 <tb> Molybdène <SEP> ... <SEP> 3,7 <SEP> 0/0 <tb> Tantale <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 2,1 <SEP> 0/0 <tb> Niobium <SEP> ----- <SEP> - <SEP> 1,9 <SEP> % <tb> Nickel <SEP> .......... <SEP> 65 <SEP> % <tb> Fer <SEP> et <SEP> impuretés <SEP> complément REVENDICATION II: Utilisation de l'alliage selon la revendica tion I pour la fabrication de pièces aptes à être soumises à des contraintes aux tempéra tures élevées.