EP0093661A1 - Alliage de type fer-nickel-chrome-aluminium-terre rare - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to alloys of the iron-nickel-chromium-aluminum-rare earth type resistant to hot oxidation and to articles, in particular electrical resistances, molded or forged from such alloys.
- Fe-Ni-Cr-Al-rare earth alloys for example according to or 78-01173 the French patent of the applicant n ° 78-01172 /. These alloys contain, by weight, 20 to 60% of nickel, 15 to 27% of chromium, 20 to 60% of iron, 4 to 6% of aluminum, 0.001% to 0.04% of at least one metal of the group formed by rare earths and assimilated metals. These alloys can be forged and have good resistance to hot oxidation.
- the object of the present invention is to improve the resistance to oxidation and to sulfurous corrosion of such alloys of the Fe-Ni-Cr-Al-rare earth type.
- the alloys according to the invention contain by weight, 10 to 60% of nickel, 10 to 30% of chromium, 20 to 70% of iron, 4 to 6% of aluminum, 0.001% to 0.1% of at least a metal from the group formed by rare earths and assimilated metals, and they are characterized in that they contain 0.005% to 0.19% of zirconium.
- they contain less than 0.03% of manganese.
- Figure 1 or 2 represents a graph which gives the variation in weight per unit area ( ⁇ M in mg.cm -2 ) as a function of the number N of oxidation cycles (one cycle corresponds to heating at 1300 ° C for 15 hours followed by air cooling).
- FIG. 3 represents a graph giving the variation in weight per unit area ( ⁇ M in mg.cm -2 ) as a function of time T in hours of thermal cycling between 260 ° and 1200 ° C.
- FIG. 4 represents a graph giving the variation in weight per unit area ( ⁇ M in mg.cm - 2 ) as a function of time T in hours during isothermal heating at 1200 ° C.
- the alloys according to the invention have an austenitic or austeferritic structure.
- They contain 10 to 60% nickel by weight. Preferably, they contain between 20 and 60% of nickel so that the structure is entirely austenitic.
- the alloys contain between 13 and 30% by weight of chromium which promotes resistance to corrosion and counteracts internal oxidation.
- the alloys contain by weight 4 to 6% of aluminum which forms a continuous layer of oxide Al 2 0 3 on the surface of the articles formed with these alloys.
- the alloy contains between 0.001% and 0.1% of at least one metal from the group formed by rare earths and by assimilated metals such as yttrium and scandium.
- the metals which are particularly suitable are, in addition to yttrium, rare earth metals such as cerium and lanthanum.
- the alloys according to the invention contain at least 0.001% of a metal from the group formed by rare earths and assimilated metals so that the effect of this addition is appreciable.
- the content of this metal from the group of rare earths and assimilated metals is greater than 0.01% so that the resistance to oxidation is improved.
- the upper limit of the content of rare earth metal and assimilated metals is critical when the alloy must be forgeable. This limit is then 0.03%.
- the alloys contain 0.005% to 0.19% by weight of zirconium.
- the upper limit of 0.19% is a critical level in order to avoid the formation of local burns.
- Table I gives the composition of - alloys according to the invention.
- the alloys according to the invention were studied as regards oxidation and corrosion in comparison with alloys of Fe-Ni-Cr-Al-type (r e ference 0), Fe-Ni-Cr-Al-Y - (referenced Y) and Fe-Ni-Gr-Al-Zr (referenced Z).
- the compositions of these alloys are given in Table II below.
- the alloys according to the invention have a low manganese content which has an unfavorable effect and 2 (less than 0.03% in poies) /.
- FIGS. 1 / show the good behavior of the alloys Y1 Y3, YZ3 and YZ4 at low Mn and C which forms, from the start of the test, a layer of compact and adherent Al 2 0 3 .
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Abstract
L'invention se rapporte à des alliages du type fer-nickel-chrome-aluminium-terre rare. Ils contiennent en poids, 10 à 60% de nickel, 10 à 30% de chrome, 20 à 70% de fer, 4 à 6% d'aluminium, 0,001% à 0,1% d'au moins un métal du groupe formé par les terres rares et les métaux assimilés, et ils sont caractérisés par le fait qu'ils contiennent 0,005% à 0,19% de zirconium. Ces alliages s'appliquent à des articles moulés ou forgés notamment à des résistances électriques.
Description
- La présente invention se rapporte à des alliages du type fer-nickel-chrome-aluminium-terre rare résistants à l'oxydation à chaud et à des articles, notamment des résistances électriques, moulés ou forgés à partir de tels alliages.
- On connaît déjà des alliages Fe-Ni-Cr-Al-terre rare, par exemple selon ou 78-01173 le brevet français de la demanderesse n° 78-01172/. Ces alliages contiennent, en poids, 20 à 60 % de nickel, 15 à 27 % de chrome, 20 à 60 % de fer, 4 à 6 % d'aluminium, 0,001 % à 0,04 % d'au moins un métal du groupe formé par les terres rares et les métaux assimilés. Ces alliages peuvent être forgés et ont une bonne résistance à l'oxydation à chaud.
- La présente invention a pour but d'améliorer la résistance à l'oxydation et à la corrosion sulfureuse de tels alliages du type Fe-Ni-Cr-Al-terre rare.
- Les alliages selon l'invention contiennent en poids, 10 à 60 % de nickel, 10 à 30 % de chrome, 20 à 70 % de fer, 4 à 6 % d'aluminium, 0,001 % à 0,1 % d' au moins un métal du groupe formé par les terres rares et les métaux assimilés, et ils sont caractérisés par le fait qu'ils contiennent 0,005 % à 0,19 % de zirconium.
- Selon une autre caractéristique, ils contiennent moins de 0,03 % de manganèse.
- D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante qui se réfère aux dessins annexés.
- La figure 1 ou 2, représente un graphique qui donne la variation de poids par unité de surface (ΔM en mg.cm -2) en fonction du nombre N de cycles d'oxydation (un cycle correspond à un chauffage à 1300°C pendant 15 heures suivi d'un refroidissement à l'air).
- La figure 3 représente un graphique donnant la variation de poids par unité de surface (ΔM en mg.cm-2) en fonction du temps T en heures de cycla- ges thermiques entre 260° et 1200°C.
- La figure 4 représente un graphique donnant la variation de poids par unité de surface (ΔM en mg.cm - 2) en fonction du temps T en heures lors de chauffages isothermes à 1200°C.
- Les alliages selon l'invention ont une structure austénitique ou austé- ferritique.
- Ils contiennent en poids 10 à 60 % de nickel. De préférence, ils contiennent entre 20 et 60 % de nickel de manière que la structure soit entièrement austénitique.
- Les alliages contiennent en poids entre 13 et 30 % de chrome qui favorise la tenue à la corrosion et contrarie l'oxydation interne.
- Les alliages contiennent en poids 4 à 6 % d'aluminium qui forme une couche continue d'oxyde Al2 03 en surface des articles formés avec ces alliages.
- L'addition d'aluminium seul ne permet pas d'obtenir une couche suffisamment protectrice pour empêcher l'oxydation interne et l'alliage contient entre 0,001 % et 0,1% d'au moins un métal du groupe formé par les terres rares et par les métaux assimilés tels que l'yttrium et le scandium. Les métaux qui sont particulièrement appropriés sont outre l'yttrium les métaux des terres rares tels que le cérium et le lanthane.
- Les alliages selon l'invention contiennent au moins 0,001 % d'un métal du groupe formé par les terres rares et les métaux assimilés pour que l'effet de cette addition soit sensible. De préférence la teneur en ce métal du groupe des terres rares et des métaux assimilés est supérieure à 0,01 % pour que la résistance à l'oxydation soit améliorée.
- La limite supérieure de la teneur en métal des terres rares et métaux assimilés est critique lorsque l'alliage doit être forgeable. Cette limite est alors de 0,03 %.
- Les alliages contiennent en poids 0,005 % à 0,19 % de zirconium. La limite supérieure de 0,19 % est une teneur critique si l'on veut éviter la formation de brûlures locales.
- Le tableau I ci-dessous donne la composition d' - alliages selon l'invention.
- Les alliages selon l'invention ont été étudiés en ce qui concerne l'oxydation et la corrosion en comparaison avec des alliages du type Fe-Ni-Cr-Al (ré- férencé 0), Fe-Ni-Cr-Al-Y- (référencés Y) et Fe-Ni-Gr-Al-Zr (référencés Z). Les compositions de ces alliages sont données dans le tableau II ci-dessous.
- L'addition de zirconium seul, à des alliages Fe-Ni-Cr-Al, n'est pas très efficace comme le montrent les courbes/1 et Z2 sur les figures 1, 3 et 4. Lorsque le zirconium est présent en même temps que l'yttrium dans les alliages référencés YZ il y a une synergie du point devue de la résistance à l'oxydation comme le montrent les courbes YZ des figures 1, 2 et 3.
- Une addition trop élevée de zirconium est défavorable du point de vue de la résistance à l'oxydation comme le montre l'alliage YZ 2 du type Fe-Ni-Cr-Al-Y-Zr dont la composition est donnée dans le tableau III ci-dessous qui contient 0,2 % de zirconium.
- Les alliages selon l'invention comportent une faible teneur en manganèse qui a effet défavorable et 2 (moins de 0,03 % en poies)/. Les figures 1/montrent le bon comportement des alliage s Y1 Y3,YZ3 et YZ4 à bas Mn et C qui formetdès le début de l'essai une couche d'Al 2 03 compacte et adhérente.
- L'addition de zirconium et la limitation de la teneur en manganèse sont intéressantes vis à vis de la corrosion sulfureuse.
- Il est bien entendu que l'on peut sans sortir du cadre de l'invention envisager l'emploi de moyens équivalents.
Claims (3)
1.- Alliages du type fer-nickel-chrome-aluminium-terre rare résistants à l'oxydation à chaud, contenant en poids 10 à 60 x de nickel, 10 à 30 % de chrome, 20 à 70 % de fer, 4 à 6 % d'aluminium, 0,001 x à 0,1 % d'au moins un métal du groupe formé par les terres rares et les métaux assimilés, caractérisés par le fait qu'ils contiennento,005 à 0,19 % de zirconium.
2.- Alliages selon la revendication 1, caractérisés par le fait qu'ils contiennent en poids moins de 0,03 % de manganèse.
3.- Alliages selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisés par le fait qu'ils contiennent moins de 0,03 % d'au moins un métal du groupe formé par les terres rares et les métaux assimilés.
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2526046A1 (fr) | 1983-11-04 |
| FR2526046B1 (fr) | 1985-11-15 |
| JPS5953658A (ja) | 1984-03-28 |
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