CH342594A

CH342594A - Alliage austénitique non magnétique

Info

Publication number: CH342594A
Authority: CH
Inventors: Rhynas Rait John; Harold Middleham Thomas; Oliver Ward John
Original assignee: Hadfields Limited
Priority date: 1955-03-31
Filing date: 1956-03-29
Publication date: 1959-11-30

Description


  Alliage austénitique non magnétique    La présente invention se     rapporte    à des alliages  austénitiques non magnétiques destinés à être em  ployés dans des conditions dans lesquelles ils seront  probablement soumis à des actions corrosives et à  de hauts efforts.  



  Les alliages austénitiques sont destinés aujour  d'hui surtout à des emplois     exigeant    une grande  résistance à la corrosion, à l'oxydation ou à la fati  gue, une grande résistance aux températures, élevées,  la propriété d'être non magnétique, etc. On a cepen  dant peu d'alliages     austénitiques    à disposition qui  conviennent à l'emploi dans des conditions très sévè  res à<B>là</B> température ordinaire. La     limite    d'élasticité  de tels alliages est très faible en comparaison de leur  résistance à la rupture, et elle ne peut être amélio  rée que par déformation plastique ou travail de dur  cissement à froid dans de grandes presses hydrauli  ques.

   Cette opération exige un personnel expéri  menté et une installation coûteuse et, quelle que soit  l'habileté de l'opérateur, il est difficile d'obtenir un  durcissement uniforme.  



  Dans notre brevet No 318247, nous avons décrit  une série d'alliages austénitiques susceptibles d'être  durcis par précipitation de façon à acquérir une  limite d'élasticité supérieure à 6280     kg/cm2,    et con  servant leurs propriétés non magnétiques. Ces allia  ges étaient destinés spécialement à des usages deman  dant un alliage non magnétique de grande élasticité,  mais pas particulièrement résistant à la corrosion.  



  Nous avons maintenant découvert une gamme  d'alliages austénitiques non magnétiques ayant un  plus haut degré de résistance à la     corrosion,    et dont    la     limite    d'élasticité peut encore, par simple durcis  sement par précipitation, être élevée à au moins  5500     kg/cm2    et même beaucoup plus - jusqu'à  14 600     kg/cm2.    Nous avons en outre découvert,     ce     qui est très surprenant, que ces     alliages    ont une       résistance    au     fluage    particulièrement élevée sur un  grand champ de températures.  



  Ces alliages répondent à la composition ci-après       C        0,3    -     0,9        '0        /0    ;     Si        0,2    -     2,0        %    ;     Mn        6,0    -     35,0        0/0    ;  Cr 8,0 - 25,0 0/0 ;

   V 0,5 -     4,0'0/0,    le     silicium    et le  vanadium formant ensemble, de préférence, pas       moins        de    1     %    ;     le        reste        est        constitué        au        moins        en          partie    par du fer et des impuretés.

   Ces alliages peu  vent encore     contenir    d'autres éléments dans les     pro-          portions    suivantes  
EMI0001.0043     
  
    Ni <SEP> jusqu'à <SEP> 12,0'%
<tb>  Mo <SEP>   <SEP> 5,0'%
<tb>  W <SEP>   <SEP> 5,0'%
<tb>  Ti <SEP>   <SEP> <B><I>5,V10</I></B>
<tb>  Nb <SEP> et/ou <SEP> Ta <SEP>   <SEP> 5,0'0/0
<tb>  Al <SEP>   <SEP> 2,0 <SEP> '%
<tb>  Zr <SEP>   <SEP> 2,0'%
<tb>  Be <SEP>   <SEP> 2,0%       La quantité     totale    de ces derniers éléments ne  doit pas excéder 15 0/0. Ces alliages peuvent aussi  contenir  
EMI0001.0045     
  
    Co <SEP> jusqu'à <SEP> 20 <SEP> %
<tb>  Cu <SEP>   <SEP> 6 <SEP> ' /o
<tb>  N <SEP>   <SEP> 0,25()/o
<tb>  B <SEP>   <SEP> 0,5 <SEP> 0/0 <SEP> .

           Pour que l'alliage soit non magnétique, son ca  ractère     austénitique    doit être contrôlé par un équi  libre convenable des additions formant des carbu  res et des     âdditions    formant     l'austénite.    Ainsi, quand  les teneurs en     silicium    et chrome sont     élevées.,    la  quantité de manganèse et de nickel doit aussi être  élevée de façon     correspondante,    en vue d'empêcher  que     l'austénite    ne se décompose pendant le traite  ment par la chaleur ou sous l'action de charges pen  dant le service.

   Si     cependant    il n'est requis qu'une  résistance à la traction relativement faible, de sorte  que la teneur en     silicium    et vanadium peut être  réduite, on peut aussi diminuer la teneur en manga  nèse et nickel. On peut obtenir de hautes propriétés  mécaniques sans employer de nickel. Cependant,       quand.    la     teneur    en nickel est faible, la teneur en  manganèse, pour     conserver    les propriétés mécani  ques, sera en général élevée. De plus, comme le  manganèse est plus abondant et moins cher que le  nickel, il est désirable de l'employer à la place de  nickel.

   Par exemple, un alliage ne contenant pas de  nickel peut avoir la     composition    suivante         C        0,57'%    ;     Si        0,75        0/0    ;     Mn        19,8'%    ;     Cr        12,6        %    ;  Ni 0 ; V 1,57 %.

      Cependant,     dans        certaines        conditions    de     corro-          sivité,    il a été trouvé que le chrome seul n'assurera  pas une     résistance        adéquate.    Dans ce cas, on em  ploiera un peu de nickel, vu qu'il a une action im  portante pour la     résistance    à la corrosion. Le choix  des éléments à     allier    dépendra donc des conditions  particulières qui se rencontreront vraisemblablement    et de l'obtention d'un équilibre convenable entre les  additions donnant de     l'austénite    et les additions for  mant des carbures.  



  Le durcissement par précipitation au moyen du  quel les limites d'élasticité des alliages peuvent être  augmentées, peut être     effectué    à des températures  entre     300o    C et     950o    C. Le mieux est de soumettre  d'abord l'alliage à un traitement de dissolution à  une température entre 1000 et 1300  C.

      Les conditions dans lesquelles les traitements de  dissolution et de durcissement sont appliqués, dépen  dent des propriétés que le     produit    final doit possé  der, vu que la limite d'élasticité, la     résistance    à la  rupture, la     ductilité,    la résistance à la corrosion, et  la résistance au     fluage    sont tous affectés différem  ment par des variations de     ces    traitements. Il y a  donc lieu de chercher un compromis pour chaque  application pratique.  



  Quand on désire une haute     résistance    à la trac  tion en combinaison avec une résistance à des con  ditions de     corrosivité    peu élevées, il est avantageux  d'effectuer le durcissement par précipitation à une  température entre 300 et     750o    C, mais pour des con  ditions fortement corrosives, il peut être avantageux  de supprimer le traitement de durcissement par pré  cipitation.     Lorsqu'un    emploi à de hautes tempéra  tures est prévu, il est avantageux de       survieillir       les alliages, auquel cas le traitement de précipitation  doit être effectué entre     600     et     950o    C.

      Des essais ont été effectués avec traitement par la chaleur comme suit  
EMI0002.0049     
  
    <I>Table <SEP> I</I>
<tb>  Traitement <SEP> Traitement <SEP> de <SEP> dissolution <SEP> Traitement <SEP> de <SEP> durcissement <SEP> par <SEP> précipitation
<tb>  a <SEP> <B>11500</B> <SEP> C <SEP> - <SEP> 30 <SEP> minutes <SEP> - <SEP> trempe <SEP> à <SEP> l'huile <SEP> 550  <SEP> C <SEP> - <SEP> 6 <SEP> heures <SEP> - <SEP> refroidissement <SEP> à <SEP> l'air
<tb>  b <SEP> <B><I>11500</I></B> <SEP> C <SEP> - <SEP> 30 <SEP> minutes <SEP> - <SEP> trempe <SEP> à <SEP> l'huile <SEP> <B>6500</B> <SEP> C <SEP> - <SEP> 6 <SEP> heures <SEP> - <SEP> refroidissement <SEP> à <SEP> l'air
<tb>  c <SEP> 1150o <SEP> C <SEP> - <SEP> 30 <SEP> minutes <SEP> - <SEP> trempe <SEP> à <SEP> l'huile <SEP> <B>8000</B> <SEP> C <SEP> - <SEP> 6 <SEP> heures <SEP> - <SEP> refroidissement <SEP> à 

  <SEP> l'air
<tb>  d <SEP> 1150o <SEP> C <SEP> - <SEP> 30 <SEP> minutes <SEP> - <SEP> trempe <SEP> à <SEP> l'huile       La table II montre des compositions et des propriétés à la température ordinaire de deux alliages con  nus A et B,     servant    de     comparaison,    traités par la chaleur à<B>11000</B> C, puis refroidis à l'air, et d'alliages  typiques     C    à R, conformes à l'invention, qui ont été soumis au traitement par la chaleur comme cela est  indiqué à la table I.    
EMI0003.0001     
      La table III ci-dessous montre les résultats d'essais de     fluage    effectués sur les alliages indiqués à la  table II,     traités    de la même façon.

   Dans chaque cas l'alliage était essayé à une température de 6000 C.  
EMI0004.0003     
  
    <I>Table <SEP> III</I>
<tb>  Effort <SEP> Heures <SEP> pour <SEP> produire <SEP> la <SEP> déformation <SEP> indiquée
<tb>  Alliage <SEP> de <SEP> traction <SEP> Traitement <SEP> -- <SEP> --  kg/em2 <SEP> par <SEP> la <SEP> chaleur <SEP> 0,2% <SEP> 0,5 <SEP> % <SEP> 1,0 <SEP> 0/0 <SEP> Rupture
<tb>  A <SEP> 2360 <SEP> 1100 <SEP> C. <SEP> Refroidi <SEP> à <SEP> l'air <SEP> 90 <SEP> 200 <SEP> 300 <SEP> 850
<tb>  B <SEP> 1260 <SEP> 1100 <SEP> C.

   <SEP> Refroidi <SEP> à <SEP> l'air <SEP> - <SEP> 200 <SEP> 450 <SEP> 6000
<tb>    <SEP> 2360 <SEP>   <SEP> - <SEP> - <SEP> 10 <SEP> 500
<tb>  C <SEP> 1260 <SEP> b <SEP> <B>1</B>00 <SEP> > <SEP> 700 <SEP> > <SEP> 700 <SEP> > <SEP> 700
<tb>    <SEP> 2360 <SEP> d <SEP> 29 <SEP> 310 <SEP> 1000 <SEP> 1000
<tb>  D <SEP> 1260 <SEP> b <SEP> > <SEP> 700 <SEP> > <SEP> 700 <SEP> > <SEP> 700 <SEP> > <SEP> 700
<tb>    <SEP> 2360 <SEP> d <SEP> 120 <SEP> 600 <SEP> >1000 <SEP> >1000
<tb>  E <SEP> 1260 <SEP> b <SEP> 86 <SEP> > <SEP> 700 <SEP> > <SEP> 700 <SEP> > <SEP> 700
<tb>  F <SEP> 1260 <SEP> b <SEP> 230 <SEP> > <SEP> 700 <SEP> > <SEP> 700 <SEP> > <SEP> 700
<tb>  G <SEP> 2360 <SEP> b <SEP> 13 <SEP> 150 <SEP> 500 <SEP> > <SEP> 530
<tb>  H <SEP> 2360 <SEP> b <SEP> 15 <SEP> 165 <SEP> 800 <SEP> >1l54
<tb>  <B>1</B> <SEP> 2360 <SEP> b <SEP> 13 <SEP> 136 <SEP> > <SEP> 500 <SEP> > <SEP> 500
<tb>  

  <B>1</B> <SEP> 1260 <SEP> b <SEP> 74 <SEP> > <SEP> 700 <SEP> > <SEP> 700 <SEP> > <SEP> 700
<tb>  K <SEP> 2360 <SEP> b <SEP> 60 <SEP> 306 <SEP> 720 <SEP> >1152
<tb>    <SEP> 2360 <SEP> d <SEP> 3 <SEP> 134 <SEP> 455 <SEP> ><B>1</B>032
<tb>  L <SEP> 1260 <SEP> b <SEP> 210 <SEP> > <SEP> 670 <SEP> > <SEP> 670 <SEP> > <SEP> 670
<tb>    <SEP> 2360 <SEP> d <SEP> 51 <SEP> > <SEP> 500 <SEP> > <SEP> 500 <SEP> > <SEP> 500
<tb>  M <SEP> 1260 <SEP> b <SEP> 105 <SEP> > <SEP> 700 <SEP> > <SEP> 700 <SEP> > <SEP> 700
<tb>  N <SEP> 2360 <SEP> b <SEP> 35 <SEP> 300 <SEP> ><B>1</B>000 <SEP> >1000
<tb>  <B>0</B> <SEP> 2360 <SEP> c <SEP> <B><I>>1500 <SEP> >1500 <SEP> >1500 <SEP> >1500</I></B>
<tb>  P <SEP> 2360 <SEP> b <SEP> 45 <SEP> 530 <SEP> ><B>1</B>000 <SEP> >1000
<tb>    <SEP> 2360 <SEP> d <SEP> 2 <SEP> 35 <SEP> 300 <SEP> >1032
<tb>  Q <SEP> 2360 <SEP> d <SEP> 15 <SEP> 2800 <SEP> 8900 <SEP> 

  >9900
<tb>    <SEP> 2360 <SEP> a <SEP> 2 <SEP> 200 <SEP> 1600 <SEP> >9900
<tb>    <SEP> 2360 <SEP> b <SEP> 5 <SEP> 200 <SEP> 1050 <SEP> 7700
<tb>  R <SEP> 2360 <SEP> d <SEP> 3 <SEP> 150 <SEP> 750 <SEP> 4260
<tb>    <SEP> 2360 <SEP> a <SEP> 3 <SEP> 400 <SEP> <B>1</B>800 <SEP> >6700
<tb>    <SEP> 2360 <SEP> b <SEP> 10 <SEP> 470 <SEP> 1750 <SEP> 5070       La table IV ci-après montre d'autres résultats d'essais de     fluage    et de résistance à la traction sur un  alliage S     conforme    à l'invention, en comparaison avec les résultats d'essais de trois alliages T, U, V, com  mercialement connus, que l'on utilise à présent pour des turbines à gaz.

      
EMI0005.0001     
      Alors que la perméabilité     magnétique    des     allia-          ges    conformes à     l'invention    est en général de l'ordre  de 1,003 à 1,05, il peut ne pas être indispensable  qu'elle soit si faible lorsque la résistance à la corro  sion et/ou la     résistance    aux hautes températures ont  l'importance la plus grande. Dans ces cas, les com  posants formant des carbures peuvent être employés  en des quantités conduisant à une     perméabilité    aussi  élevée que 3,0 sans détriment pour les propriétés       mécaniques    et la résistance de l'alliage à la corro  sion.

Claims

REVENDICATION Alliage austénitique non magnétique apte à ac quérir, après un traitement de durcissement par pré cipitation, une limite d'élasticité d'au moins 5500 kg/em2, caractérisé en ce qu'il contient Carbone<B>0,3-</B> 0,90/0 Silicium 0,2 - 2,0'% Manganèse 6,0 - 35,0 0/0 Chrome 8,0 - 25,0 % Vanadium 0,5 - 4,

0 % le reste étant constitué au moins en partie par du fer et des impuretés. SOUS-REVENDICATIONS 1. Alliage austénitique non magnétique selon la revendication, caractérisé en ce qu'il contient au plus 12% de nickel. 2. Alliage austénitique non magnétique selon la revendication, caractérisé en ce ;

que le silicium et le vanadium forment ensemble pas moins de 1 %. 3. Alliage austénitique non magnétique selon la revendication., caractérisé en ce qu'il contient en outre au moins un des éléments suivants, en des quantités n'excédant pas celles indiquées Molybdène 51)/o Tungstène 5 % Titane 5110 Niobium et/ou Tantale 5 0/0 Aluminium 2 0/0 Zirconium 2 0/0 Béryllium 2 0/0 4.

Alliage austénitique non magnétique selon la sous-revendication 3, caractérisé en ce qu'il contient aussi au moins un des éléments suivants, en des quantités n'excédant pas celles indiquées Cobalt 20 % Cuivre 6 % Azote 0,25'% Bore 0,5 0/0 5.

Alliage austénitique non magnétique selon la revendication, caractérisé en ce qu'il contient de 0,37 à 0,89 % de carbone, de 0,28 à 1,81% de silicium, de 7,6 à 30,7 % de manganèse,

de 8,8 à 19,7 % de chrome et de 1,43 à 2,91 'o/o de vana- dium. 6.

Alliage selon la sous-revendication 5, caracté- risé en ce qu'il contient en outre au plus 8,3 % de nickel.