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Alliages d'acier résistant à la corrosion intercristalline.
Les alliages d'acier feritiques à haute teneur (12-35 %) en chrome, résistant aux acides perdent, comme on le sait, leur en- tière capacité de résistance chimique quand, par exemple à la sou- dure, ils sont soumis à un chauffage à des températures au-delà de 800 C. Quand des pièces ainsi sollicitées à la chaleur sont soumises à l'action diacides ou de solutions salines, l'attaque se traduit par une destruction de la texture. Cette forme de cor- rosion, redoutée et connue comme corrosion intercristallina est surtout rencontrée dans les aciers austénites au chrome-nickel après chauffage à 500-800 C. De tels alliages d'acier corrodés après une action thermique critique peuvent être rendus à nouveau résistant à la corrosion par un traitement thermique ultérieur.
Ce procédé est cependant d'une part non économique et d'autre part ne peut être pratiquement appliqué à de grosses pièces qui doivent par exemple être montées sur chantier.
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On a proposé divers moyens en vue de remédier à cet état de choses ; la teneur en carbone a été abaissée en-dessous de 0,07 % ou le carbone a été combiné à des éléments à grand pouvoir de for- mation de carbures. Dans le brevet allemand 614. 644, il a été pro- posé, pour des aciers austénites au chrome-nickel, de déterminer la liaison du carbone par le vanadium. Le brevet suisse 142.798 donne la même proposition pour les aciers au chrome, dans le but de rendre l'acier insensible vis-à-vis d'un chauffage à 500-800 C.
Des acides ferritiques au chrome peuvent, même sans vanadium, être soumis, au contraire des aciers austénites au chrome-nickel, à un traitement thermique entre 500-8000 C. sans que se produise la corrosion intercristalline. Ce n'est qu'au-delà de 8000 C. que se présente, pour les aciers ferritiques au chrome, le danger de de- venir cassants par une attaque ultérieure à l'acide. Par l'ajoute de vanadium - celui-ci et le carbone devant être dans un rapport déterminé- on peut obtenir une résistance complète à la corrosion intercristalline, même après un traitement thermique au-delà de 8000 C.
En opposition aux règles suivies jusqu'ici, suivant les- quelles la teneur en vanadium-devait être au moins 5,6 fois celle du carbone, il a été établi,dans les tout derniers temps, que, pour ebtenir une résistance complète, il faut que la quantité de vana- dium soit au moins 30 fois celle du carbone. Mais cette proposition n'appartient pas au domaine de la technique. L'emploi de plusieurs éléments à forte capacité de formation de carbures dans un alliage d'acier est également connu, les chiffres de proportions variant suivant la quantité de l'un ou l'autre élément.
Le fait sur lequel se base la présente invention est complète- ment nouveau. Il a été établi, d'une manière inattendue, que par l'ajoute de silicium, donc un élément qui ne compte pas parmi les forts formateurs de carbure, la quantité de vanadium nécessaire à empêcher la corrosion intercristalline dans les aciers ferritiques au chrome, peut être notablement réduite.
Ceci est d'autant plus- étonnant que le silicium seul ne détermine aucune résistance vis-à-
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via de la destruction du grain de l'acier. Alors que les expérien- ces actuelles fixent, pour les aciers ferritiques au chrome, à teneur en silicium de 0,3 %, une teneur en vanadium égale au moins à. 30 fois la teneur en carbone, pour rendre la matière résistante vis-à-vis de la destruction du grain, on peut, conformément à l'invention, remplacer une partie de vanadium par deux parties de silicium. Un tel remplacement du vanadium par le silicium n'est cependant admissible que pour une quantité égale à 10 fois celle du carbone, car au-delà, on n'observe plus d'action du silicium.
La teneur minimum en silicium à ajouter conformément à l'invention est donc déterminée par la formule
Si = 0,3 + 2 (30 C - V)
C et V désignent la teneur en carbone et en vanadium (comme multiple de la teneur en carbone). il s'en suit que 2/3 de la quantité de vanadium qui autrement serait nécessaire, peuvent être remplacés par du silicium pour obtenir une résistance com- plète contre la corrosion intercristalline même aprèa un chauffa- ge à une température au-delà de 800 C.
L'objet de l'invention est donc constitué par des alliages d'acier avec teneur en carbone allant jusque 0,2 %, teneur en chro- me de 12 à 35 %, teneur en vanadium d'au moins 10 fois et moins de 30 fois la teneur en carbone, et teneur en silicium d'au moins 0,3 % + 2 (30 C - V) où C et V désignent les teneurs, réelles en carbone et vanadium comme multiples de la teneur en carbone, le reste étant du fer avec les impuretés usuelles, ces alliages étant destinés à des objets devant, sans traitement ultérieur d'amélio- ration (trempage) résister à la corrosion intercristalline après chauffage à des températures au-delà de 8000 C.
Les alliages d'acier peuvent en outre renfermer d'autres éléments d'alliage, tels que molybdène, tungstène, niobium, man- ganèse, aluminium, nickel, soit seuls., soit à plusieurs, pour des. teneurs chacun de 0,5 à 5 %.
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Steel alloys resistant to intercrystalline corrosion.
Feritic steel alloys with a high (12-35%) chromium content, resistant to acids, lose, as is known, their entire capacity for chemical resistance when, for example by welding, they are subjected to heating to temperatures above 800 C. When parts thus subjected to heat are subjected to the action of diacids or saline solutions, the attack results in destruction of the texture. This form of corrosion, dreaded and known as intercrystalline corrosion, is especially found in austenite chromium-nickel steels after heating to 500-800 C. Such steel alloys corroded after a critical thermal action can be made resistant again. corrosion by subsequent heat treatment.
This method is however on the one hand uneconomical and on the other hand cannot be practically applied to large parts which must for example be assembled on site.
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Various means have been proposed to remedy this state of affairs; the carbon content was lowered below 0.07% or the carbon was combined with elements with high carbide forming power. In German patent 614,644, it has been proposed, for austenite chromium-nickel steels, to determine the binding of carbon by vanadium. Swiss patent 142,798 gives the same proposal for chromium steels, with the aim of making the steel insensitive to heating to 500-800 C.
Even without vanadium, ferritic acids with chromium can be subjected, unlike austenite chromium-nickel steels, to a heat treatment between 500-8000 C. without the occurrence of intercrystalline corrosion. It is only above 8000 C. that the danger of becoming brittle by subsequent acid attack arises for ferritic chromium steels. By adding vanadium - the latter and the carbon having to be in a determined ratio - complete resistance to intercrystalline corrosion can be obtained, even after heat treatment above 8000 C.
In opposition to the rules followed heretofore, according to which the content of vanadium must be at least 5.6 times that of carbon, it has recently been established that, in order to obtain complete resistance, it has been established The amount of vanadium must be at least 30 times that of carbon. But this proposition does not belong to the field of technology. The use of several elements with a high capacity for forming carbides in a steel alloy is also known, the figures of proportions varying according to the amount of one or the other element.
The fact on which the present invention is based is completely new. It has been established, unexpectedly, that by adding silicon, therefore an element which is not among the strong formers of carbide, the amount of vanadium necessary to prevent intercrystalline corrosion in ferritic chromium steels, can be significantly reduced.
This is all the more surprising as silicon alone does not determine any resistance to
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via the destruction of the grain of the steel. While current experiments fix, for ferritic chromium steels, with a silicon content of 0.3%, a vanadium content equal to at least. 30 times the carbon content, to make the material resistant to destruction of the grain, it is possible, according to the invention, to replace one part of vanadium with two parts of silicon. Such replacement of vanadium by silicon is, however, only admissible for an amount equal to 10 times that of carbon, because beyond that, the action of silicon is no longer observed.
The minimum silicon content to be added in accordance with the invention is therefore determined by the formula
Si = 0.3 + 2 (30 C - V)
C and V denote the carbon and vanadium content (as a multiple of the carbon content). it follows that 2/3 of the amount of vanadium which would otherwise be required can be replaced by silicon to achieve complete resistance against intercrystalline corrosion even after heating to a temperature above 800. vs.
The object of the invention is therefore constituted by steel alloys with a carbon content of up to 0.2%, chromium content of 12 to 35%, vanadium content of at least 10 times and less than. 30 times the carbon content, and silicon content of at least 0.3% + 2 (30 C - V) where C and V denote the actual carbon and vanadium contents as multiples of the carbon content, the rest being iron with the usual impurities, these alloys being intended for articles which, without further improvement treatment (quenching), resist intercrystalline corrosion after heating to temperatures above 8000 C.
The steel alloys can further contain other alloying elements, such as molybdenum, tungsten, niobium, manganese, aluminum, nickel, either singly or in combination for. contents each of 0.5 to 5%.