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"Alliage perfectionné ".
La présente invention est relative à des alliages et a pour objet de produire un alliage qui conviendra particulière- ment pour résister à l'attaque de l'eau en circulation et en particulier de l'eau de mer et de l'eau d'estuaire ou eau saumtre.
On sait que des parties métalliques en contact avec de l'eau salée très agitée, telles que par exemple des tubes et dea virales de condenseurs. sant exposées à toutes sortes' d'attaque corrosive et que jusqu'à présent, les alliages de cuivre et de nickel ont été parmi les meilleurs pour ce genre ci, usage
Certains alliages cuivre-nickel comprenant de faibles pourcentages de fer ajouté intentionnellement, sont décrits et revendiqués dans la demande de brevet belge déposée le 29 décembre 1945 sous le n 358.325
Ces alliages se sont avérés supérieurs en ce qui concerne la résistance à la corrosion aux alliages d'une teneur en nickel correspondante mais d'une teneur en fer plus faible.
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Des recherches plus poussées sur ces alliages ont conduit
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, la constatation que leur résistance e. la corrosion par l'eau de mer varie avec le iegré de ocntamin&tion par différentes substances organiques, et la prUs0üte invention a peur objet de fournir des alliages qui donneront des résultats meilleurs pour pratiquement toutes les espèces d'eaux de circwlrtion, partiauliérement l'eau de mer et l'eau saimâtre, qui C'ctierilleri; de telles substances organiques'
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Pour se rendre compte de la résistance des aliiajes à la corrosion on fait usage de l'essai de choc dont il est question dans la demande de brevet belge mentionnée ci-dessus.
Suivant la présente invention, on constitue un alliage résistant à l'attaque de l'eau de circulaticn et, consistant
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en du cuivre allié à 2% à 12.5%, de nickel et Ë,5%1 à 5gò de fer et homogénéisé en étant jaintenu une température suffi- samment élevée pendant un. te-tips suffisant, pour que le fer soit réparti uniforaézent dans tcut l'alliage.
Il est entendu que chaque fois qu'on signalera dans cet exposé, que l'alliage est homogénéisé de .manière que le fer soit réparti Uniformément dans l'alliage, an voudra signifier '
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par là, que dans l'état où. l'alliage doit être pratiquement utilisé, le fer est. disséminé tellement finement et tellement uniformément que, quand un échantillon poli et attaque par un liquide approprié est examina au microscope avec un agran-
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dissement de 100 . zozo fois la grandeur rjelle, c/... ne pourra constater ni une attaque inégale ni des taches localisées par le réactif d'attaque révélant une structure dendritique
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dans la matière coulée ou une structure rayée dans 10 ;
,}8tièrs sollicitée très fortement pendant sa production ou "ne structu- re intermédiaire entre 13 o1;,e dendritique et l'1:1Y.;.;8 Q-:-ú<J la matière sollicitée no:r::Jalec,0lt, ls particules non ..t'-.n.iqes dans l'échantillon n' t3rrt p?s prises eh co.aid r=t io.; . Une
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attaque appropriée pour cet essai, consiste en une immersion
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pendant 10 à 15 secondes dans une solution.'comprenant 20 g1:. de persulfa'te d'ammonium dans 100 molécules deau.
Le traitement d'homoüé3isatior peut être' appliqué Si. n'iìpc-rte quel stade 9i ce traitement thermique, pour rendre l'alliage homogène, variera selon la composition de l'alliage, le stade auquel le traitement est appliqué et la finesse et
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1'uniforrîiîte de dissémination du fer dans l'alliage avant l'application du traitement. En général, on. peut dire qu'une température non inférieure à 800 C est nécessaire, bien qu'on
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ait constaté qu'une température non infêrieure à 9i1: C soit souhaitable et qu'elle doive être de préférence' comprise entre
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90V et 950 G. De plus, le temps pendant lequel l'.alliage est maintenu à la température élevé àoit être de une à clcu2e heures.
En général plus la température employée est basset plus long sera le temps pendant lequel l'alliage devra etrs maintenu à cette température, pour acquerir le degré dthomo- généisation voulu- En outre. la température et/ou le temps peuvent être, si on le désire, augmentés, selon que le fer est disséminé plus grossièrement et moins uniformément avant l'application, du traitement' à titre d'illustration, pour homogénéiser des billettes de 3" de diamètre coulées en coquille, les temps et températu- res de recuit suivaats ont été juges satisfaisants :
5% de nickel, 1% de fer, 900 pendant 4 heures, ou
950 C pendant 2 heures.
5% de nickel, 2% de fer, 950 0 pendant 4 heures
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1Q% de nickel, Ze- de fer, 95000 pendant 8 heures.. ' Ces durées de traitement minima varient dans une certaine mesure salon la grandeur des billettes; ainsi une billette plus forte exige un temps plus long.
L'alliage sera de préférence trempé après le traitement
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thermique d'homogénéisation.
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Tendant le traitement d 'hc.m.Ogenéisûtiod r.. une tempéra- ture élevée, des précautions en vue d e. écher la pvdétl'atic.. d'oxygène doivent être prises IL ucins que la pellicule oxydée superficielle soit enlevée par des opérations de fabrication
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ultérieures ou à mains que (comme dans le cas d'une billette coulée) le rapport entre la surface et le volume de la matière traitée ne soit très faible.
On constate que tous les alliages, dont les teneurs des constituants varient dans les proportions conformes à cette invention, donnent de meilleurs résultats s'ils sont trempés
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après l'application du traiteirent thermique d'homogénéisation.
Le degré de refroidissement doit être tel que les un
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propriétés magnétiques soienifinnil1llJm pour la copposition en question - Après la trempe , les alliages peuvent être usinés à froid, mais si à un stade ultérieur de fabrication les
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alliages sont chauffés a une tercperature variant de 4ào à 800 C et ne sont pas trempés à ncuveau à une température dépassant 80010, ils deviennent plls fortement ferro-manëtiques et il peut se produire une certaine divination de la résistance a la corrosion qui dépend du temps et de la te,1pt:ratl) r6 de chauffage, de la composition de l'alliage et du degr; de con- tamination de l'eau de mer.
Même en accusant une combinaison de conditions structurelles et corrosives non satisfaisante,
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ces alliages posséderont toutefois encore une résistûlce à la corrosion suffisante dans des cas nombreux.
Pour mettra la présente invention à exécution, On consti- tue un alliage perfectionné au moyen de nickel, de cuivre et de fer de teneurs variant dans les proportions suivantes : nickel de 2 à 12,5%, fer de 0,5 à 3%, le reste étant du cuivre.
Pour, obtenir à la fois une meilleure résistance au choc
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et une meilleure résistance à une espèce plus localisée et plus pénétrante de corrosion soit dans l'eau de mer propre soit dans l'eau de mer contaminée, on préfère des alliages contenant approximativement 9 à 10% de nickel et 1,75 2% de fer, soumis au traitement initial d'homogénéisation et au traitement final de saisissement, mais on constate que des alliages contenant 5% de nickel avec 2% de fer convenablement homogénéisés donnent également de bons résultats, quoique les résultats ne soient pas tout à fait équivalents à ceux obtenus avec l'alliage contenant 10% de nickel et 2% de fer.
Pour les usages dans lesquels un alliage doit être usiné à chaud, par exemple des tuyaux devant servir à des travaux de chaudronnerie, on choisit des alliages aant les propriétés mécaniques désirées, par exemple des alliages contenant 5% de nickel et de 0,5 à 1,5% de fer.
De tels alliages gardent de meilleures qualités de résistance à l'attaque, après toutes les phases de traitement thermique pendant l'usinage et après l'homogénéisation , aussi bien quand ils sont exposés à l'eau de mer contaminée qu'à l'eau de mer propre, que ceux obtenus avec d'autres matières connues, possédant des propriétés mécaniques appropriées aux travaux de chaudronnerie, même si dans quelques cas, comme il a été établi ci-dessus, leur ré- sistance à la corrosion, après un tel usinage à chaud ulté- rieur, peut être quelque peu inférieure à ce qu'elle était immédiatement après le traitement d'homogénéisation et de trempage et peut être Un peu inférieure à celle qui est obtenue avec quelques alliages de teneurs en nickel et en fer plus elevées-
Si on le désire,
les alliages conformes à l'invention peuvent contenir aussi de manganèse jusqu'à 1% et/ou de faibles pourcentages d'autres éléments tels que du phosphore qui sont normalement employas pour la désoxydation du métal fondu avant
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la coulée* Il est évident égaleme,t que 1<";0 1;>.pu;ùt<.s e5:istat habituellement dnns les :,wtières '3.'pl::;:-,.., p3U' la a des alliages cuivre-nickel úe so,it pas exclues, i?EüDI c 3%21 01:8.
1. Alliage résistant à l'attaque cie l'ea, de circulation, consistant en cuivre allii 3, ,ô à 12,5% de nickel et à 0,5% s, 31 fi de fier et homogénéisé en étant laintei.u . L.J.e tc.,.pcrt;:re suffisamment élevée pendant un tersps süf:is3] .eût 10...3' de façon que le fer soit réparti u,îorré:e,.t CCl.lS tCGt l'alliage.
2.Alliage suivant la revcntisation 1, qui a été hoscge- n6isé en étciit ..,aILLteLLU à L'cle te:.ratre allait de 9iv'OoC " 95000 pendant un laps de temps variant de )-.ne à dccze heures.
J. Alliage suivant la revendication 1 cu 2, qui a té
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"Advanced alloy".
The present invention relates to alloys and its object is to produce an alloy which will be particularly suitable for resisting the attack of circulating water and in particular of sea water and estuary water. or brackish water.
It is known that metal parts in contact with very agitated salt water, such as for example tubes and condenser viruses. being exposed to all kinds of corrosive attack and so far copper and nickel alloys have been among the best for this kind.
Certain copper-nickel alloys comprising small percentages of intentionally added iron are described and claimed in the Belgian patent application filed on December 29, 1945 under number 358.325
These alloys have been found to be superior in corrosion resistance to alloys with a corresponding nickel content but lower iron content.
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Further research on these alloys has led
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, the finding that their resistance e. corrosion by seawater varies with the degree of contamination by different organic substances, and the present invention is aimed at providing alloys which will give better results for practically all species of circulating water, particularly water. of sea and salt water, which C'ctierilleri; such organic substances'
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In order to realize the resistance of the aliiajes to corrosion, use is made of the impact test referred to in the Belgian patent application mentioned above.
According to the present invention, an alloy is formed which is resistant to attack by circulating water and, consisting of
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of 2% to 12.5% alloyed copper, nickel and et.5% 1 to 5gò iron and homogenized by being kept at a sufficiently high temperature for one. sufficient te-tips, so that the iron is evenly distributed in the alloy.
It is understood that whenever it will be pointed out in this presentation, that the alloy is homogenized so that the iron is distributed uniformly in the alloy, an will mean '
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by there, that in the state where. the alloy should be practically used, iron is. so finely and uniformly disseminated that when a specimen polished and attacked by a suitable liquid is examined under the microscope with an agran-
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change of 100. zozo times the actual size, c / ... will not be able to observe either an uneven attack or localized spots by the attack reagent revealing a dendritic structure
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in the cast material or a striped structure in 10;
,} 8tièrs solicited very strongly during its production or "no intermediate structure between 13 o1;, e dendritic and 1: 1Y.;.; 8 Q -: - ú <J the solicited matter no: r :: Jalec , 0lt, the particles not ..t '-. N.iqes in the sample n' t3rrt not taken eh co.aid r = t io .;. A
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appropriate attack for this test, consists of an immersion
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for 10 to 15 seconds in a solution comprising 20 g1 :. of ammonium persulfate in 100 molecules of water.
The homogeneous treatment can be applied if at any stage this heat treatment, to make the alloy homogeneous, will vary depending on the composition of the alloy, the stage at which the treatment is applied and the fineness and
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The uniformity of dissemination of iron in the alloy before application of the treatment. In general, we. can say that a temperature not lower than 800 C is necessary, although one
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has found that a temperature of not less than 9i1: C is desirable and that it should preferably be between
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90V and 950 G. In addition, the time during which the alloy is maintained at the elevated temperature must be from one to two hours.
In general, the lower the temperature employed, the longer will be the time during which the alloy must be maintained at this temperature, in order to acquire the desired degree of homogeneity. the temperature and / or time can be increased, if desired, depending on whether the iron is more coarsely and less uniformly disseminated prior to application, illustrating the treatment, to homogenize 3 "billets of diameter of the shell castings, the following annealing times and temperatures were found to be satisfactory:
5% nickel, 1% iron, 900 for 4 hours, or
950 C for 2 hours.
5% nickel, 2% iron, 950 0 for 4 hours
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1Q% Nickel, Ze- iron, 95000 for 8 hours. These minimum processing times vary to some extent with the size of the billets; thus a stronger billet requires a longer time.
The alloy will preferably be quenched after treatment
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thermal homogenization.
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Tending the treatment of hc.m.Ogenéisûtiod r .. a high temperature, precautions for e. the oxygen pvdetl'atic .. must be taken IL ucins that the oxidized surface film is removed by manufacturing operations
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subsequent or manual that (as in the case of a cast billet) the ratio between the surface area and the volume of the material treated is not very low.
It is found that all the alloys, the contents of which vary in the proportions in accordance with this invention, give better results if they are quenched.
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after the application of the thermal homogenization treatment.
The degree of cooling should be such that the
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magnetic properties soienifinnil1llJm for the copposition in question - After quenching the alloys can be cold machined, but if at a later stage of manufacture the
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Alloys are heated to a temperature varying from 4 ° to 800 C and are not quenched again at a temperature exceeding 80010, they become more strongly ferro-manetic and there may be some divination of corrosion resistance which depends on time. and the temperature, 1pt: ratl) r6 of heating, the composition of the alloy and the degree; of sea water contamination.
Even with an unsatisfactory combination of structural and corrosive conditions,
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however, these alloys will still possess sufficient corrosion resistance in many cases.
In order to carry out the present invention, an improved alloy is constituted by means of nickel, copper and iron of contents varying in the following proportions: nickel from 2 to 12.5%, iron from 0.5 to 3%. , the rest being copper.
To obtain both better impact resistance
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and better resistance to a more localized and penetrating species of corrosion in either clean seawater or contaminated seawater, alloys containing approximately 9-10% nickel and 1.75% nickel are preferred. iron, subjected to the initial homogenization treatment and the final seizing treatment, but it is found that alloys containing 5% nickel with 2% suitably homogenized iron also give good results, although the results are not entirely equivalent. to those obtained with the alloy containing 10% nickel and 2% iron.
For uses in which an alloy must be hot-machined, for example pipes to be used for boiler work, alloys having the desired mechanical properties are chosen, for example alloys containing 5% nickel and 0.5 to 1.5% iron.
Such alloys retain better qualities of resistance to attack, after all phases of heat treatment during machining and after homogenization, both when exposed to contaminated seawater and water. clean sea, than those obtained with other known materials, possessing mechanical properties suitable for boilermaking work, although in some cases, as has been established above, their resistance to corrosion, after such subsequent hot machining, may be somewhat lower than immediately after the homogenization and quenching treatment and may be somewhat lower than that obtained with some alloys of higher nickel and iron contents high-
If desired,
the alloys according to the invention may also contain manganese up to 1% and / or low percentages of other elements such as phosphorus which are normally employed for the deoxidation of the molten metal before
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casting * It is also evident that 1 <"; 0 1;>. pu; ùt <.s e5: istat usually in:, wtières '3.'pl ::;: -, .., p3U' the has copper-nickel alloys úe so, it not excluded, i? EüDI c 3% 21 01: 8.
1. Alloy resistant to the attack of the water, circulation, consisting of copper allii 3,, ô with 12.5% nickel and 0.5% s, 31 fi proud and homogenized by being laintei.u . L.J.e tc.,. Pcrt;: re sufficiently high for a period of time except: is3]. Had 10 ... 3 'so that the iron is distributed u, îorré: e, .t CCl.lS tCGt the alloy.
2.Alloy according to Revcntization 1, which has been hoscgenized in etciit .., in addition to L'cle te: .ratre ranged from 9iv ° C-95000 for a period varying from) -. Ne to dccze hours.
J. An alloy according to claim 1 or 2, which has been