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Il est bien connu que les aubes de turbine et autres objets soumis à l'usage à des efforts à des températures élevées sont couramment réalisés'en al- @ liages de nickel-chrome résistant au fluage, contenant à la fois de l'aluminium et du titane et parfois du molybdène. Ces alliages ont des propriétés satisfaisan- tes, particulièrement de longues vies à la rupture, à des temporaires de l'ordre de 800 C, mais les alliages utilisés à de telles températures de travail ne sont pas satisfaisants lorsqu'ils sont employés à de très hautes'températures, à sa- voir 925 0 etplus.
Il est bien connu qu'il n'y a pas de méthode pour prédire de manière sûre les propriétés d'une composition particulière d'alliage sous une température et des efforts déterminés mais non vérifiés par test. Un métallurgiste, bien qu' il puisse avoir accès à une somme importante de faits concernant les propriétés et les caractéristiques opératoires intéressantes de divers alliages à diverses températures, par exemple 750 C et 850 C, serait normalement incapable de prédire avec un certain degré d'exactitude les propriétés auxquelles on peut s'attendre à des températures de 925 C et plus.
En outre, le métallurgiste serait incapable de prédire quel.alliage pourrait donner la meilleure performance, ou même une per- formance non satisfaisante, aux températures les plus élevées. L'expérience a montré qu'un alliage ayant des propriétés supérieures à celles d'un deuxième al- liage à une température et des efforts donnés aura des propriétés inférieures sous des conditions de températures et efforts plus élevés.
Le problème de la prévision d'un alliage satisfaisant est même plus difficile lorsqu'un objet coulé avec précission est désiré, puisque même un alli- age ayant des propriétés satisfaisantes ne couvient pas s'il ne peut pas être cou- lé à la forme désirée. Une modification de la composition d'un alliage pour per- mettre sa coulée a souvent mené à une réduction de ses propriétés physiques. Un alliage avec lequel des objets doivent être coulés avec précision doit avoir une bonne aptitude à la coulée en combinaison avec de bonnes propriétés physiques et mécaniques.
Suivant la présente invention, des aubes de turbine ou autres objets soumis à l'usage à des efforts à des températures élevées sont coulés en des al- liages contenant 6 à 10 % de molybdène, 10 à 35 % de chrome, 4 à 8 % d'aluminium, 0,1 à 3 % de titane, 0,1 à 5 % de niobium, 0 à 25 % de fer, 0 à 25 % de cobalt, 0,001 à 0,1 % de bore et 0 à 2 % de zirconium, le restant sauf les impuretés étant essentiellement du nickel* La teneur en molybdène n'excède de préférence pas 9 %, la teneur en chrome n'excède de préférence pas 17 % et la teneur en niobium n' excède de préférence pas 1 à 3 %.
Les meilleures propriétés de coulée sont obtenues' lorsque la teneur en aluminium est de 5 à 7 % et la teneur en titane de 0,3 à 1,5 %, la somme des teneurs en aluminium et en titane étant d'au moins 5,5 %. On a trouvé qu'une te- neur élevée en titane, par exemple 4 % ou plus, contribue à une pauvre aptitude à la coulée parce qu'elle favorise et provoque la formation de nitrures qui sont difficiles à fondre, tandis qu'une teneur en aluminium de 5 à 7 % rend les alli- ages fluides et facilite la coulée.
Le but principal de l'invention est de procurer des objets coulés ayant de bonnes propriétés de rupture à la fatigue à des températures de 925 C et plus, et à cet effet la teneur en fer devrait être faible. En pratique, il y a toujours du fer dans des alliages du type auquel l'invention se rapporte, parce qu'il est introduit par des ferro-alliages utilisés comme sources d'autres éléments d'alliage, bien que normalement la quantité de fer ainsi accidentellement présen- te n'excède pas 1 ou 2 %. Dans les alliages suivant l'invention utilisés à des températures de 925 C et plus, la teneur en fer n'excède pas 5 %.
Le cobalt est un élément très coûteux considère jusqu'à présent comme nécessaire dans les alliages destinés à être utilisés sous des efforts sévères à de très hautes températures. Bien qu'il puisse y avoir une présence de cobalt, comme signalé précédemment, on a trouvé de façon surprenante que de bonnes pro-
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priétés peuvent être obtenues sans ce oobalt. La teneur en cobalt n'excède de pré- férence pas 15 % dans n'importe quel cas et le cobalt peut avantageusement être absent.
Le bore est un élément important car il donne des propriétés spépiale- ment bonnes de rupture à la fatigue et, lorsqu'il est présent en-petites quantités, il relève -la ductilité à des températures de travail de 925 C et plus. Il est spé- cialement important que la teneur en bore n'excède pas 0,1 % car la présence de plus grandes quantités amène une fragilité des objets coulés.
Le zirconium est, de préférence, présent en une quantité d'au moins 0,01 %.
Les impuretés qui peuvent être présentes sont des éléments désoxydants et désulfurants résiduaires, tels que du calcium et de petites quanttés de sili- cium (jusqu'à 1 %, par exemple), de manganèse (jusqu'à 2,5 %, par exemple), de cuivre (jusqu'à 2 %, par exemple), et de carbone (jusqu'à 0,25 %, par exemple).
La phrase "le restant sauf les impuretés étant essentiellement du nickel" doit être interprétée en conséquence.
Si on doit obtenir une longue vie à la rupture, il est important que la teneur en molybdène ne soit pas inférieure à 6 % ni supérieure à 10 %. Ceci est montré par les résultats obtenus avec trois alliages ayant des teneurs dif- férentes de molybdène mais ayant à part cela la même composition nominale sui- vante :12 % de Cr, 2 % de Nb, 5,5 % de A1, 0,5 % de Ti, 1% de Fe, 0,25% de Si, 0,1% de Mn, 0,12% de C, 0,05% de Zr, 0,03% de Ca et 0,02% de B, le restant étant du nickel.
Les alliages étaient soumis à des tests sous un effort de 13,4 tonnes par pouce carré à 925 C; les vies à la rupture étaient les suivantes
EMI2.1
<tb> Alllage, <SEP> n <SEP> % <SEP> de <SEP> Mo <SEP> vie <SEP> en <SEP> heures
<tb>
<tb>
<tb> 1 <SEP> 4 <SEP> 24
<tb>
<tb> 2 <SEP> 8 <SEP> 48
<tb>
<tb> 3 <SEP> 12 <SEP> 17
<tb>
Les alliages utilisés suivant la présente invention ont une résis- tance élevée à la traction aux températures élevées et montrent des propriétés très satisfaisantes à l'allongement. C'est ainsi qu'un alliage- ayant une composition similaire à celle de l'alliage n 2 mais contenant 6% d'aluminium avait une résis- tance à la traction de plus de 30 tonnes par pouce carré et un allongement de 20% lorsqu'il était soumis aux tests à une température de 95000. Un
autre alliage vérifié à 950 C et ayant une composition similaire à celle de l'alliage n 2 mais contenant 1% de titane avait une résistance à la traction de plus de 28 tonnes par pouce carré.
REVENDICATIONS.
1. Une aube de turbine ou autre objet soumis à l'usage à des efforts à température élevée, caractérisés en ce qu'ils sont coulés en un alliage conte- nant 6 à 10% de molybdène, 10 à 35% dé chrome, 4 à 8% d'aluminium, 0,1 à 3% de titane, 0,1 à 5% de niobium, 0 à 25% de fer, 0 à 25% de cobalt, 0,001 à 0,1% de bore et 0 à 2% de zirconium, le restant sauf les impuretés étant essentiellement du nickel.
2. Une aube de turbine ou autre objet soumis à l'usage à des efforts. à une température de 925 C et plus, caractérisés en ce qu'ils sont coulés en un alliage contenant 6 à 10% de molybdène, 10 à 35% de chrome, 4 à 8% d'aluminium, 0,1 à 3% de titane, 0,1 à 5% de niobium, 0,001 à 0,1% de bore, 0 à 5% de fer et 0 à 2% de zirconium, le restant sauf les impuretés étant essentiellement du nic- kel.
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