Alliage coulé de molybdène La présente invention se rapporte à un alliage coulé de molybdène, caractérisé par le fait qu'il con tient de 0,01 à 0,08 % de zirconium et 0,01 à 0,25 % de carbone, le complément étant constitué au moins en majeure partie par du molybdène. Cet alliage peut également contenir, outre les impuretés habi tuelles, 0,1 à 0,22% de titane, 0,02 à 0,20% de cobalt, 0,25 à 1,0 % de niobium et 0,25 à 1,0 % de vanadium.
Les alliages conformes à l'invention ont habituel lement une grande résistance mécanique aux tempé ratures élevées, ils sont plus faciles à travailler à des températures élevées que les alliages connus aupa ravant et possédant une résistance comparable nu fluage à une température comprise entre 982 et 1093 C, et ils possèdent une résistance mécanique ou une résistance au fluage encore plus élevée entre 871 et 10930 C.
La présente invention se limite à des alliages coulés; c'est-à-dire obtenus en faisant fondre le métal et en le laissant se solidifier dans un moule. En général, on sait que les alliages coulés à base de molybdène présentent, après leur travail, des propriétés qui diffèrent nettement de celles des allia- ges de composition similaire qu'on obtient par frittage de produits en poudre. Les alliages conformes à la présente invention peuvent être obtenus par coulée sous vide à l'aide de l'arc électrique.
On ajoute du carbone pour régler la teneur en oxygène de l'alliage final, avec en outre im excès suffisant pour obtenir la teneur voulue en carbone résiduel. Les alliages préférés ne contiennent pas plus de 0,0015 % d'oxygène et de 0;01 % à 0,04 % de carbone. Les alliages particuliers qu'on va décrire plus loin sont préparés en mélangeant du molybdène en poudre et du zirconium spongieux avec du carbone et les autres éléments indiqués et en soumettant le mélange à une fusion à l'arc élec trique, sous une pression absolue d'environ 20 à 30 microns de mercure.
Le molybdène en poudre utilisé a une teneur en oxygène comprise entre 0,012 % et 0,029 % tandis que le zirconium spon gieux utilisé contient moins de 0;2 % d'oxygène.
Les alliages conformes à l'invention peuvent se diviser en deux catégories, la première comprenant ceux dans lesquels le seul métal d'alliage ajouté est le zirconium, le complément de l'alliage étant formé par du molybdène et par des quantités minimes et inévitables d'impuretés, et la seconde catégorie com prenant les alliages auxquels on ajoute de faibles quantités d'autres métaux pour accroitre ou renfor cer l'effet du zirconium.
Comme exemples particuliers d'alliages, dans lesquels le zirconium est le seul métal ajouté au molybdène, on cite
EMI0001.0034
Les propriétés inattendues de cette catégorie d'alliages sont mises en évidence par la comparaison qui suit des propriétés des exemples A, B et D ci-dessus, avec celles d'un alliage similaire à base de molybdène, qui contient environ 0,09 % de zirconium (quantité qui est juste inférieure à la quantité considérée auparavant comme le minimum utile)
et avec celles du molybdène non allié.
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On obtient les valeurs précitées de la charge de rupture par des essais de rupture au fluage effectués sous vide avec des éprouvettes de 12,7 mm et de 15;9 mm. On usine tout d'abord les coulages pour former des cylindres ayant un diamètre de 10 cm à 16,25 cm, qu'on extrude ensuite à 1260 Cou à 14270 C pour effectuer une réduction notable du dia mètre.
On fait recristalliser entièrement les sections extrudées, puis on les lamine à 1235-13150 C jusqu'à réduction en éprouvettes d'un diamètre de 12,7 mm à 15,9 mm. Ce traitement donne une dureté considéra ble à l'état travaillé et les résistances à la traction, les charges de rupture et les températures de transition indiquées ci-dessus sont obtenues avec les éprouvettes laminées, après en avoir éliminé les tensions internes en les maintenant pendant une heure à 10930 C (à 9820C pour l'alliage D, pour l'alliage contenant 0,9 % de zirconium et pour le molybdène non allié).
Ce tra vail des échantillons se traduit par une perte considé rable parce qu'on est obligé d'enlever les éclats des extrémités, etc., et un important avantage des alliages A et B par rapport à l'alliage contenant 0,09 % de zirconium réside dans le fait qu'ils fournissent un pourcentage bien plus élevé de rendement en métal sain. La dureté à l'état travaillé subsiste pendant l'essai de rupture au fluage par suite de la tempéra ture élevée de recristallisation.
Un autre avantage important des alliages qui con tiennent du zirconium en des quantités voisines de la limite inférieure de la gamme indiquée réside dans le fait que leurs températures de transition sous traction (températures en dessous de laquelle les alliages sont fragiles) se trouvent dans un intervalle bas.
Le fait que les alliages A et B, qui contiennent seulement<B>0,013%</B> et<B>0,027%</B> de zirconium sont presque aussi résistants que les alliages à 0,09 % de zirconium lors de l'essai de traction de courte durée à 8710 C et qu'ils sont comparables quant à leurs propriétés de. charge de rupture à 982 et 10930 C, est surprenant.
Les alliages de la première catégorie ci-dessus se divisent en deux groupes, les alliages contenant 0,01 % à 0,03 % de zirconium, qui sont remarqua bles pour leurs rendements élevés et qui ont d'excel lentes propriétés à température élevée, et les alliages contenant de 0,03 % à 0,08 % de zirconium, qui ont une plus grande résistance mécanique après l'usinage, mais sont plus difficiles à travailler.
Les alliages de la seconde catégorie, dans lesquels on a sacrifié une partie du rendement à l'usinage, en faveur d'une résistance encore plus élevée, contiennent n'importe lequel des métaux d'alliages ci-après dans les proportions indiquées : 0,1 % à 0,22 % de titane ; 0,02 % à 0,2 % de cobalt 0,25 % à 1 % de nio bium, et 0,25 % à 1 % de vanadium.
On indique ci-après quelques exemples particuliers d'alliage de ce genre
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F <SEP> G <SEP> H <SEP> I <SEP> J- <SEP> K <SEP> - <SEP> L <SEP> M
<tb> Zirconium <SEP> <B><I>0,05%</I> <SEP> 0,08% <SEP> 0,07%</B> <SEP> 0,04% <SEP> <B>0,06% <SEP> 0,08%</B> <SEP> 0,04% <SEP> 0,06
<tb> Titane <SEP> <B>0,18%</B> <SEP> 0,22%
<tb> Cobalt <SEP> <B>0,06% <SEP> <I>0,15%</I></B>
<tb> Niobium <SEP> <B><I>0,50%</I> <SEP> 0,25%</B>
<tb> Vanadium <SEP> <B>0,75%- <SEP> <I>0,50%</I></B>
<tb> Carbone <SEP> <B><I>0,015%</I></B> <SEP> 0,024% <SEP> 0,027 <SEP> % <SEP> 0,022% <SEP> 0,024% <SEP> 0,025% <SEP> <B>0,03%</B> <SEP> 0,
02%
<tb> Molybdène <SEP> complé- <SEP> complé- <SEP> complé- <SEP> complé- <SEP> complé- <SEP> complé- <SEP> complé- <SEP> complé ment <SEP> ment <SEP> ment <SEP> ment <SEP> ment <SEP> ment <SEP> ment <SEP> ment Les alliages ci-dessus contiennent également moins de 0,005 % d'oxygène et de préférence moins de 0,0015 %. La teneur en carbone est de préférence comprise entre<B>0,01</B> % et 0,04 %.
Les résultats ci-après se rapportent aux proprié tés de certains des alliages précités
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Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> Charge <SEP> de <SEP> rupture <SEP> (en <SEP> kg/mmd)
<tb> traction <SEP> de <SEP> courte <SEP> en <SEP> 100 <SEP> heures
<tb> Alliage <SEP> durée <SEP> à <SEP> 871 <SEP> C <SEP> 982 C <SEP> <B>1093'C</B>
<tb> kg/mm2
<tb> G <SEP> 60,27 <SEP> 46,20 <SEP> 35,00
<tb> H <SEP> 64,82 <SEP> 42,00 <SEP> 23,80
<tb> J <SEP> 59;
71 <SEP> 44,10 <SEP> 28,00 L'alliage G présente une résistance exception nelle après 100 heures, aussi bien à 9820 C qu'à 10930 C, l'alliage H est le plus résistant pour une courte durée d'utilisation à 8710 C, et les .alliages A, B et C fournissent le plus fort pourcentage de métal sans défaut après travail à chaud. Les résultats indiqués ci-dessus proviennent d'essais effectués sous vide avec des échantillons dont on a éliminé les ten sions internes et qu'on a préparés et travaillés de la manière décrite ci-dessus.