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Publication number: BE545027A
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Description


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   La présente invention est relative à des procédés permettant la réalisation de surfaces d'acier très résistantes ? l'oxydation aux températures élevées, par exemple   au-dessus   de   700 C,   et aux objets comportant de telles surfaces d'acier. 



   Il est déjà connu de s'opposer à l'oxydation de l'a- cier doux par application d'un revêtement d'aluminium. De tels revêtements améliorent la résistance à la corrosion aux tempéra- tures normales   raaix   aux tempéra-cures élevées supérieures à 700 C la résistance à l'incrustation devient nettement moins satisfais 

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 .... de -Peintures l ...1 ' Sé#:'vO. Avec ds revêtements de peintures d'aluninium, il y a d plus une tendance prononcée à la formation de boursouflures et 4 l' écai'1 âe reveter,.ent L 1' éeailage du revêtement. 



  La demanderesse a   recensent   proposé d'utiliser des 
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 aciers contenant 1,5 à 5 de silicium et 0,1 à 5;- d'aluminium lorsqu'une résistance élevée à l'oxydation est exigée aux ter:!:, ratures élevées de l'ordre mentionné. Bien que de tels aciers montrent beaucoup   d'avantages   sur   le    aciers plus   courants,   à ces températures élevées, ils ne peuvent pas résister, dans une mesure tout à fait satisfaisante, à une attaque prolongée par ' - gaz de combustion chauds, des gaz chauds chargés   d'humidité,   de la vapeur ou des gaz de combustion contenant du soufre ou des composés sulfuriques. 



   L'invention procure un procédé de réalisation d'une surface   ci.'acier,   ayant une résistance élevée à l'oxydation, uns températures élevées, procédé qui consiste à former une couche 
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 d'aluminûm sur la surface de base à protéger, cette base étant un acier contenant 1,5 à 5/J de silicium, 0 à 5; d'aluminium, 0 à 0, J5; de carbone et le restant étant du fer, les impuretés inévitables et des quantités telles d'autres constituants,   SI!   y en a, que ceux-ci n'affectent pas la stabilité de la couche d'aluminium formée ni ne nuisent à la résistance à l'oxydation. 



  Les quantités maxima suivantes d'autres constituants sont recc. 
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 mandées : 3j de manganèse, 5;. de nickel, 2; de chrome 2> de molybdène, l;j de tungstène, l;j de titane, 0 OL,', de phosphore, 0,01'- de bore, 0,05/.' de soufre en 1 t absence à¯e manganèse, et O.05.' de soufre en présence d'une teneur épale en manganèse. 



  La teneur de l'acier de base en silicium et en aluminium est comprise, de préférence, pour les deux, entre 2 et 7%. 
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 La couche d'aluminium peut être anpliquée par peinv- re en utilisant une peinture d'aluminium comportant un liant 
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 volatil, par laminage d'une feuille d'aluminium, par un procc'-' d'i:h':ersi(n :1 chaud, par galvanoplastie ou par pulvérisations 

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Dans ce dernier cas, des précautions spéciales doivent être pri- ses pour éviter une porosité nuisible. Lorsqu 'on lamine une feos le, le cisaillement de la matière ou la perforation de trous mè- nent à l'obtention de bords découverts. 



   Lorsque le revêtement d'aluminium est convenablement appliqué, on a trouvé que le processus d'oxydation dans un gaz de combustion humide et sulfuré est tout à fait modifié;au lier. d'une augmentation d'oxydation parabolique normale dans le cas sans revêtement,on a un type asymptotique avantageux d'accrois- sèment   'incrustation)   qui est associé à un dépôt pleinement protecteur. Cette différence est illustrée au dessin qui   montre   le perfectionnement obtenu grâce au revêtement, durant une oxy- dation de 300 heures dans un gaz de combustion à 700  et 900 C, ce perfectionnement étant exprimé en tant qu'augmentation en poids en mgr par cm2. En ordonnée, on a donc cette augmentation, tandis qu'en abscisse on a la durée d'exposition à l'oxydation, en heures.

   On utilisait dans chaque cas, la même matière de base à savoir un acier au silicium et à   l'aluminium.   Les courbes 1 et 2 montrent l'oxydation d'un tel   spécimen-   d'acier et l'état non protégé respectivement à 700  et   900 C.   Les courber 3 et 4 mon-      trent l'oxydation d'autres spécimens d'acier réalisés suivant l'invention et exposés respectivement à 700  et 900 C également. 



  On notera qu'à la température la plus élevée, l'oxydation est plus rapide au début mais la surface devient rapid' ent protégée, 
Des exemples de la mise en oeuvre de l'invention seront donnés ci-après. 



   EXEMPLE 1 
Un acier ayant, dans sa composition, 2,5% de Si, 1% de Al, 0,1% de C, 0,4% de   Mn,   moins de 0,03%   de .S'   mains de 0, 04% de P était poli et peint avec une peinture d'aluminium de quali- té élevée, comportant un liant tout à fait volatil. La peinture   donn'ait   une épaisseur uniforme d'au moins 1 mgr d'aluminium par   @   cm2. La peinture n'était pas épaisse évidemment au point qu'ur 

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 écaillage se produise inévitablement aux températures élevées. 



  Après un séchage à basse température, cet acier revêtu était chauffé à 350 C pour chasser le liant de la peinture et était ensuite soumis à des essais d'oxydation. Les augmentations en poids dans de l'air et dans un gaz de combustion,contenant envi- ron 10% de CO2, 5% de O2, 0,008% de SO2, et le restant de N2, avec de la vapeur d'eau, sont   données., avec   et sans traitement de la surface à l'aluminium, au tableau suivant. 
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<tb> 



  Augmentation <SEP> en <SEP> poids
<tb> 
<tb> Etat <SEP> de <SEP> l'acier <SEP> après <SEP> 50 <SEP> heures <SEP> d'exposi-
<tb> 
<tb> tion, <SEP> en <SEP> mgr/cm2
<tb> 
<tb> 
<tb> à <SEP> 700 C <SEP> à <SEP> 900 C
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Acier <SEP> Si-Al <SEP> non <SEP> traité <SEP> dans <SEP> de <SEP> l'air <SEP> 0,5 <SEP> 1,6
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Acier <SEP> Si-Al <SEP> non <SEP> traité <SEP> dans <SEP> le <SEP> gaz <SEP> de
<tb> 
<tb> combustion <SEP> 20 <SEP> 85
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Acier <SEP> Si-Al <SEP> revêtu <SEP> d'aluminium <SEP> dans
<tb> 
<tb> de <SEP> l'air <SEP> 0,6 <SEP> 0,6
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Acier <SEP> Si-Al <SEP> revêtu <SEP> d'aluminium <SEP> dans
<tb> 
<tb> le <SEP> gaz <SEP> de <SEP> combustion <SEP> 4,5 <SEP> 3, <SEP> 5 <SEP> 
<tb> 
 
EXEMPLE 2 
Un acier contenant   2,14%   de silicium, 1,1% d'aluminium, 0,

  08% de carbone,   0,43%   de manganèse, 0,01% de soufre, 0,08% de chrome,   0,015%   de phosphore,   0,14%   de nickel, était poli et traité avec une peinture d'aluminium comme à l'exemple 1, et exposé à une atmosphère de vapeur pure à 600 C pendant 250 heu- res. L'augmentation en poids était de 0,8gr par   cm2tandis   que celle d'une pièce identique non revêtue d'aluminium était de 2,6 gr par cm2. 



   EXEMPLE 3 
Un acier contenant 2,35% de silicium,   0,91%   d'aluminium, 0,4% de manganèse,   0,01%   de soufre,   0,01%   de phosphore, et.0,08% de carbane était revêtu d'aluminium pur en laminant ensemble la surface d'acier propre et une feuille d'aluminium propre par une méthode connue des spécialistes en ce domaine. Cette méthode 

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 consistait à polir la surface d'acier, à l'attaquer dans de l'a- cide sulfurique et à la gratter avec une brosse dégraissée. La feuille était dégraissée et également grattée à la brosse. La feuille était laminée à froid sur la surface avec un   réduction   de 20% de l'acier. On réalisait ensuite un recuit à 
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 400*1* pendant une heure et ensuite la combinaison était relanii- née à 400 C.

   Cet acier revêtu de la feuille d'aluniniun était exposé à un gaz d'éclairage brûlé à 700'0 pendant 1000 heures 3t il augmentait en poids de 6,2 mgr par cm. Le changer.1, .sut c'.?. poids entre 200 et 1000 heures n'était que de le?- mgr par nn, ce qui montre que   1: oxydation   durant la majorité de la durée de 
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 1J essai était en réalité lente. 
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<tb> Atmos- <SEP> Tempe- <SEP> Durée <SEP> augnan-
<tb> 
 
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 phère rature, 8 C. :,r taticn Acier d 1 -T-nerus- où sa:', de lX) id;' tation heures ".0'""/""-"' 
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<tb> .acier <SEP> doux <SEP> gaz <SEP> de
<tb> 
<tb> Peint <SEP> à <SEP> 1 <SEP> ;

   <SEP> aluminium <SEP> comme <SEP> à <SEP> ville
<tb> 
 
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 l' 3xemple 1 brûlé 700 50 73 
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<tb> Acier <SEP> Si-Al
<tb> 
<tb> (spécification <SEP> susdite) <SEP> peint
<tb> 
 
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 à 1 f aluminium comme ci-avant fI 700 20 7 32 
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<tb> Acier <SEP> doux
<tb> peint <SEP> à <SEP> l'aluminium <SEP> comme
<tb> à <SEP> l'exemple <SEP> 1 <SEP> Air <SEP> 900 <SEP> 30 <SEP> 132,5
<tb> 
<tb> Acier <SEP> Si-Al
<tb> (spécification <SEP> susdite) <SEP> peint
<tb> à <SEP> l'aluminium <SEP> comme <SEP> ci-avant <SEP> Air <SEP> 900 <SEP> 30 <SEP> 0,61
<tb> 
 
Dans les exemples particuliers décrite ci-avant, le revêtement d'aluminium a été réalisé soit par peinture soit par laminage d'une feuille.

   Un procédé d'immersion à chaud pourrait également être employé et la méthode décrite dans l'article de 
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 Hughes et .,.oses dans "Métallurgie" Vol. 4J3 (1953), page 105, convient. Un procédé de galvanoplastie tel que celui décrit par Colline dans "Iron Age",   Vol.   169   (3)     (1952),   à la page 100, peut être utilisé. Une pulvérisation d'aluminium après avoir rendu   rugueuse.la   surface par projection d'abrasif, en débutant. 

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 avec un fil ou une poudre, pourrait être utilisée si des précau. tions suffisantes aont prises contre la porosité. 



   REVENDICATIONS 
1. Un procédé de réalisation d'une surface d'acier ayant une résistance élevée à l'oxydation aux températures élevées, qui comprend la formation d'une couche d'aluminium sur la sur- face de base à protéger, la base étant un acier   con&enant   1,5 à 5% de silicium, 0 à   5%   d'aluminium ; 0,05 à   0,35%   de carbone et le restant étant du fer, des impuretés inévitables et des quan- tités telles d'autres   consituants,   s'il y en a, que ceux-ci n'affectent pas la stabilité de la couche d'aluminium formée ni ne nuisent à la résistance à l'oxydation.

Claims

2. Le procédé suivant la revendication 1, dans lequel les autres constituants admissibles dans l'acier de base compren- nent les quantités maxima suivantes : 3% de manganèse, 5% de nic- kel, 2% de chrome, 1% de molybdène, 1% de tungstène, 1% de titane 0,04% de phosphore, 0,01% de bore, 0,03% de soufre en l'absence de manganèse et 0,05% de soufre en présence d'une teneur égale de manganèse.

3. Le procédé suivant les revendications 1 ou 2, dans de base lequel la teneur de l'acier/en silicium et en aluminium se si- tue entre 2 et 7%, pour les deux.

4. Le procédé suivant la revendication 3, comprenant les phases de polissage de la surface de base et de formation de cette couche d'aluminium, par peinture de cette surface avec une peinture d'aluminium comportant un liant volatil, séchage et chauffage jusqu'à une température suffisante pour chasser le li- ant.

5. Le procédé suivant la revendication 4, dans leque la peinture d'aluminium est appliquée uniformément avec au moins 1 mgr d'aluminium par cm2 de surface.

6. Le.procédé suivant la revendication 3, comprenant les <Desc/Clms Page number 7> phases de nettoyage et d'enlèvement de toute graisse quelconque, de la surface de base, et de formation de la couche d'aluminium par laminage d'une feuille d' aluminium.

7. Le procédé suivant la revendication 3, comprenant les phases de nettoyage de la surface de base et de formation de la couche d'aluminium par un procédé d'immersion à chaud.

8. Le procédé suivant lé revendication 3, comprenant le: phases de nettoyage de la surface de base et de forma- tion de la couche d'aluminium par un procédé de galvanoplastie.

9. Le procédé suivant la revendication 3, comprenant la phase consistant à rendre rugueuse la surface nue par une pro- jection d'abrasif et la phase de formation de la coucha d'alu- minium par pulvérisation.

10. Un objet ayant une surface d'acier qui a reçu une couche protectrice d'aluminium par le procédé suivant l'une quel- conque des revendications précédentes.

11. Le procédé de réalisation d'une surface d'acier ayant une résistance élevée à l'oxydation à des températures su- perteures à 700 G, tel que décrit ci-avant.

12. Un objet ayant une surface d'acier protégée contre l'oxydation à des températures supérieures à 700 C par le procé- dé décrit.