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La présente invention se rapporte à un alliage de
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niokel-chroma-molybdène présentant des qualités améliorées et qui, après avoir été soumis à un chauffage, par exemple après soudure, n'a plus à subir de traitement thermique pour rétablir 1 équilibre structural et pour redonner au matériau la réels- tance à la corrosion qu'il présentait avant chauffage,
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Oomne matériaux pour la construction d'appareils et pour le revêtement de récipients haute pression exposés à de fortes attaques par des agents ohil.liqu8u, on utilise, étant don- né leur haute résistanoe à la corrosion et aux températures éle-
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véea, des alliages constitués principalement de nickel, de chro- me et de molybdène.
Un alliage contenant 54 à 60 de nickel, 14,5 à. 16,5 de chrome, 15 à 17 do molybdène , 4 à 7 de fer et, au plus, 0,1 de carbone, est utilisé de préférence. Le cas é-
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chéant, l'alliage peut encore renfermer 3 à 4, de tungstène et ,,ucqu' 3% de cobalt.
A l'état d'équilibre, les alliages de cette composi- tion sont toutefois hétérogène et ont alors une très faible ré- siatance à la corrosion; Tour acquérir un état structural favo- rable, ils doivent de ce fait être soumis à un traitement ther-
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mique consistant en un chauffage à une température supérieure à 120p'"C, suivi d'un brusque re!roidiaacment à l'eau. La suraatu- ration structurale qui se produit alors à température ordinaire conduit, lors d'un second chauffage entra 600 etH10"û, à l'ap- @ parition de nouvelles phases, notassent aux listes des graine. @
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Il s'agit principalement d'une phase crieuLlIne riche en chrome et en molybdène dénommée phase SiGma.
Il se forme toutefois en- core d'autres phases de composition asjez semblables. Par suite de l'appauvrissement des zones mar--ïnales dej grains, en chrome et en molybdène, les alliages de ce genre sont fortement sujets
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&des corrosions intercriatallines, alors que les précipites mômes diminuent . us,naôil3,té du matériau et peuvent le rendra extrêmement fragile. Même après soudure, il se manifeste une forte tendance du grain à se désagréger, et, partant, une di- minution de la ténacité des sones de transition aux lignes de
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soudure.
On ne peut remédier à cet état de choses que par un nouveau chauffage en vue de l*obtention d'une solution solide, suivi d'un brusque refroidissement à l'eau. Dans de nombreux cas, cette méthode n'est toutefois pas applicable, étant donné
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les dimensions de certains appareils et, partant, la diffiouif d'un chauffage et d'un refroidissement à de:) tempuratures exae'- teillent déterminées et, en outre, par suite ces hautes tempéra- :
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turea nécessaires* Pour toutes ces raisons, en doit souvent re noncer à leaiuploî d'un alliage nclsl.-chrotus uo.yadàn.
Le but principal de la présente invention est donc l'obtention d'un alliage nickel-chro!se-molybdene d'une réc3ets,xx-. ce élevée à la corrosion intercristalline -après soudure* L'in- vt:ntion viueuli-,out à supprimer le traitement 4har.ciq,te des zip.. pareils soudas, qui est difficile et souvent irréalisable de fa- çon Hure.
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Pour la désoxydation et pour améliorer Xa forgeabili" te, les alliageu connus, décrits plus haut, renferMent juecu#3 1% de silicium. Or on a constaté que cette teneur en silicium est à plusieurs égards nuisible pour le traitement de allia,;en et pour leur emploi, étant donné qu'elle augmente fortement la vitesse de séparation des phases Mentionnées plus haut, notam- ment de la phase Sigma S'autre part, elle diminue le pouvoir
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dissolvant de la saaae de base, riche eu nickel, pour le ciiroae et le molybdène, de sorte qu'on doit appliquer de.) teu-pératureo très C'levées lors du chauffage pour l'obtention d'une solution solide.
Môme une toneur en ailicium de 0, tlui eat
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intéx'...uze aux teneurs usitées duus l'industrie, influe très sur les jtropriwïés de l'alliage,
La teneur en silicium doit donc être maintenue aussi basse que possible. On obtient, conformément à la présente in-
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vention, un alliage d'une haute raiotuw, ce à la corrosion, notamment à la corrosion, intercriatalline, et stable aux températures élevées, en utilisant 40 à 64%, de
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préférence 53 & 60ui.' de nickel, une partie du nickel, au maximum 20:
pouvant être par d.1 cobalt, 14 k 26;de préféren-4 ce 22 25/ de chrome, 3 à 18'i, de ppuf4renoe 14 à 17t de mo- 7.ybdne, 0 à 30%, de lir4fdrunce 0 à 7 de fer, 0 h 5'i de tung- stùne, pas pluii de 0,1 de carbone, 3 de aluicanése aux maximum ) ut pas plus de 0,1 de phosphore 4- soufre, et en réar3ï 1"&3.- lïa-W,e 4 partir des métaux cargos pondants ou de leurs pré-allia- ges, exenpta de silicium, la désoxydation étant et4ectuée avec un métal alcftiino-terreux exempt de silicium, de préférence avec du magnésium, ou avec un pré-alliage d'un métal alcalino- terceux exempt de silicium, de préférence un préalliage nickel/
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métal alculiiio-terreux exempt da silicium, ou encore avec un pré..4 alliage de titane exempt de silicium.
A la place de silicium, on utilise, conformément à @ la présente invention, un métal alcalino-terreux comme agent
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du désoxydation, par exemple du rvrsnée.um, ou un pré-alliage dl un mta1 alcalino-terreux exeupt de ollicium; les inconvénients du silioitim uonb ainsi aupr.rirada. Dans le cas d'alliages dé- t3oxydûs avec du magnésium pr lit formation de précipi- tés s'effectue à une vitesse bien plus faible et les limites des! grains ne se recouvrent, en outre, que très lentement avec ces derniers.
L'avantage particulier et inattendu qu'offre l'emploi
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des alliages conformes à la présente invention répide donc dane , le fait que des tôles d'une épaisseur allant jusqu'à 10 mm, par exemple,n'exigent pas de traitement thermique après soudure pour présenter une structure d'une résistance élevée, notamment ; à la corrosion intercristalline. Il est ainsi possible de eou- ! der des récipients de dimensions quelconques, sans qu'il soit
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nécessaire de les soumettre à un post-truitement thermique avec toutes-loo difficultés qui se présentent lors d'un chauffage et d'un refroidissement.
Au surplus, un chauffage, en vue de l'obtention d'une solution solide d'alliages exempts de silicium n'exige pas des températures aussi élevées que celui d'alliages renfermant du silicium.
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Le chauffage, en vue de l'obtention d'une rolution '## solide 'un alliage de type commercial, renforçant 56,8 de
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nickel, 15,8 de chrome, 16, 5fi de molybdène, 3,4 de tungstène, ! 5,2% de fier, Q,95ï de manganèse, t,052i de carbone et Q,!67. de silicium, demande une température de 122000.
Un alliage dis peu près la même composition, toutefois exempt de silicium (58,8 de nickel, 15 a 59 de chrome, 17,0% de molybdène, 3, Eig de ter, 3,1% de tungstène, O,85; de manganèse, 0, de carbone et 000le de silicium) peut être homogénéisé à 1120 C, sans avoir à 8tre refroidi à l'eau, le refroidissement à l'air étant suffisant.
A la place de magnésium, on peut aussi utiliser, pour la désoxydation, un mélange de calcium exempt de silicium et de- strontium ou de baryum exempts de silicium. D'autres agent* de désoxydation ne sont pas appropriés. L'aluminium, par exemple, n'a pas donné de bons résultats.
Parmi les alliages exempts de silicium qui ont été soumis aux essais, ceux renfermant 55 à 60% de nickel, 22 à 25%
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de chrome, 14 S 17% de molybdène, moins de 2% de ter, moins de 1% de manganèse et moins de 0,08;ti de carbone, se sont montrée
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particulièrement avantageux* Grâce à la plus forte teneur en
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chroae, les quantités de précipites dangereux 00 trouvent enco- re réduites par rapport à celles d'alliages de composition u- nuelle, 0 exempte de silicium; Ils offrent de ce fait plus de
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sécurité contre une corrosion intorcristalline, notamment après soudure.
Si, pour des raisons quelconques, il était nécessai- re de procéder à un chauffage pour l'obtention d'une solution
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solide, on peut opérer, avantageusement, à Z1.5 G, sans refroi- j dissement ultérieur à l'eau, cossue c'est le cas pour les allia- Ces de typa commercial.
Des tôles d'une épaisseur de 3 mm par exemple$ obtenues à partir d'un alliage nickel-chrome-molybdène
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exempt de 8iliciu et présentant la composition suivante! 51, 3, de nickel, 22, b de chrome i4, O;W de molybdène, 1,3 de fer, 0#64k,,) de manganèse, Q,012; de silicium et 0,04 de carbone ne montraient, après soudure et refroidissement à l'air au re- pose aucun précipité à la limite des crains Des tôles de typa ! commercial d'une épaisseur de 3 min renfurnant, d'après l'analy- tee 56,4;
de nickel, l5F3la de chroma, 16,1 de molybdène, 3.4% de twigr3tène, 5,'2 de fer, 0,61 de uiliciun, 0,05 de mangane- ! se et 0,05 de carbone, ou bien 59,1 de nickel, 16,6 de chro- ce, 16,9',,*' de molybdène, 5,8','v de fort 0,9% de ctnFcnze, 4,OG6 de carbone et 0,58; de silicium, accusaient par contre, après uoudure,dtaasez fortes quantités de proiliïtu'a à la limite des grains dans les sonea de transition ayant, subi l'action de la chaleur, et ainsi une forte tendance à une corrosion intercria- '
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talline et une diminution de 1'usina.b.l.t .
Dans le cas de pièces L parois épaisses ne se refroi- dissant que lentement après triteent thermique, la teneur en nickel peut être portée .'"squ'a 55 en vue de diminuer la vites- se de formation de précipités, La teneur en chrome est alors à réduire en conséquence
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The present invention relates to an alloy of
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niokel-chroma-molybdenum exhibiting improved qualities and which, after having been subjected to heating, for example after welding, no longer has to undergo heat treatment to restore the structural balance and to restore the material to its real strength. corrosion that it exhibited before heating,
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Many materials for the construction of apparatus and for the lining of high pressure vessels exposed to strong attacks by ohil.liqu8u agents, are used, given their high resistance to corrosion and to high temperatures.
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vea, alloys consisting mainly of nickel, chromium and molybdenum.
An alloy containing 54 to 60 nickel, 14.5 to. 16.5 chromium, 15-17 molybdenum, 4-7 iron and, at most, 0.1 carbon, is preferably used. The case
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However, the alloy may still contain 3 to 4, of tungsten and, ucqu '3% of cobalt.
At equilibrium, the alloys of this composition are, however, heterogeneous and therefore have a very low corrosion reaction; To acquire a favorable structural state, they must therefore be subjected to a thermal treatment.
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mique consisting of heating to a temperature above 120 ° C., followed by a sudden re-heating with water. The structural over-saturation which then occurs at ordinary temperature leads, on a second heating to 600 andH10 "û, when new phases appeared, noted to the seed lists. @
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It is mainly a crieuLlIne phase rich in chromium and molybdenum called the SiGma phase.
However, other similar phases of composition still form. As a result of the depletion of the grain-bearing marine zones of chromium and molybdenum, alloys of this type are highly prone to
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& intercreatalline corrosions, while even precipitates decrease. us, naôil3, té of the material and can make it extremely brittle. Even after soldering there is a strong tendency for the grain to break up, and hence a decrease in the toughness of the transition sones at the lines of.
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welding.
This state of affairs can only be remedied by further heating to obtain a solid solution, followed by abrupt cooling with water. In many cases, however, this method is not applicable, given
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the dimensions of certain devices and, therefore, the diffiouif of heating and cooling at exae'- temperatures are determined and, furthermore, these high temperatures:
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turea necessary * For all these reasons, it is often necessary to reject the leaiuploî of an alloy nclsl.-chrotus uo.yadàn.
The main object of the present invention is therefore to obtain a nickel-chromium-molybdenum alloy of a receptacle, xx-. this high to intercrystalline corrosion -after welding * The invt: ntion viueuli-, out to eliminate the 4har.ciq, te treatment of zips .. such welds, which is difficult and often impracticable in the Hure way.
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For deoxidation and to improve Xa forgeabili "te, the known alloys, described above, contain juecu # 3 1% silicon. However, it has been found that this silicon content is in several respects harmful for the treatment of allia,; and for their use, given that it greatly increases the speed of separation of the phases Mentioned above, in particular of the Sigma S phase, on the other hand, it decreases the power
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basic saaae solvent, rich in nickel, for ciiroae and molybdenum, so that very high temperature must be applied during heating to obtain a solid solution.
Even an ailicon toner of 0, you eat it
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intéx '... uze to the contents used in industry, has a strong influence on the properties of the alloy,
The silicon content should therefore be kept as low as possible. In accordance with this in-
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vention, an alloy of a high raiotuw, this corrosion, especially corrosion, intercreatalline, and stable at high temperatures, using 40 to 64%, of
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preferably 53 & 60ui. ' of nickel, some of the nickel, not more than 20:
can be by d.1 cobalt, 14 k 26; preferably 4 ce 22 25 / chromium, 3 to 18 ', from ppuf4renoe 14 to 17 t of mo- 7.ybdne, 0 to 30%, from lir4fdrunce 0 to 7 of iron, 0 h 5'i of tungsten, not more than 0.1 of carbon, 3 of aluicanese to the maximum) and not more than 0.1 of phosphorus 4- sulfur, and in ar3ï 1 "& 3.- lia-W, e 4 from the laying cargo metals or their pre-alloys, free of silicon, the deoxidation being carried out with an alkaline earth metal free of silicon, preferably with magnesium, or with a pre-alloy of a silicon-free alkaline metal, preferably a nickel / pre-alloy
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alculiiio-earth metal free from silicon, or with a pre..4 titanium alloy free from silicon.
Instead of silicon, according to the present invention, an alkaline earth metal is used as the agent.
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deoxidation, for example rvrsnée.um, or a pre-alloy of an alkaline-earth metal-containing metal free from ollicium; the disadvantages of silioitim uonb thus aupr.rirada. In the case of oxidized alloys with magnesium, the formation of precipitates takes place at a much lower rate and the limits of! grains only overlap very slowly with the latter.
The particular and unexpected advantage of the job
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alloys in accordance with the present invention therefore repeats the fact that sheets with a thickness of up to 10 mm, for example, do not require heat treatment after welding in order to have a structure of high strength, in particular ; to intercrystalline corrosion. It is thus possible to eou-! der receptacles of any dimensions, without it being
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necessary to subject them to a thermal post-truitement with all-loo difficulties which arise during heating and cooling.
In addition, heating to obtain a solid solution of alloys free of silicon does not require temperatures as high as that of alloys containing silicon.
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Heating, in order to obtain a '## solid' solution, an alloy of commercial type, reinforcing 56.8 of
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nickel, 15.8 chromium, 16.5fi molybdenum, 3.4 tungsten,! 5.2% of proud, Q, 95i of manganese, t, 052i of carbon and Q,! 67. of silicon, requires a temperature of 122000.
An alloy of roughly the same composition, however free of silicon (58.8 nickel, 15-59 chromium, 17.0% molybdenum, 3.3 Eig ter, 3.1% tungsten, 0.85; manganese, 0, carbon and 000le of silicon) can be homogenized at 1120 C, without having to 8tre water-cooled, air cooling being sufficient.
Instead of magnesium, it is also possible to use for the deoxidation a mixture of calcium free of silicon and de- strontium or of barium free of silicon. Other deoxidizing agents * are not suitable. Aluminum, for example, has not given good results.
Of the silicon-free alloys which were tested, those containing 55 to 60% nickel, 22 to 25%
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of chromium, 14 S 17% of molybdenum, less than 2% of ter, less than 1% of manganese and less than 0.08; ti of carbon, have been shown
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particularly advantageous * Thanks to the higher
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chroae, the quantities of dangerous precipitates 00 are still reduced compared to those of alloys of uniform composition, 0 free of silicon; They therefore offer more than
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safety against intorcrystalline corrosion, especially after welding.
If, for whatever reasons, it was necessary to carry out heating to obtain a solution
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solid, one can operate, advantageously, at Z1.5 G, without subsequent cooling with water, opulent it is the case for the alloys of commercial type.
Sheets with a thickness of 3 mm for example $ obtained from a nickel-chromium-molybdenum alloy
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free of 8iliciu and having the following composition! 51.3, nickel, 22, b chromium i4, O; W molybdenum, 1.3 iron, 0 # 64k ,,) manganese, Q, 012; of silicon and 0.04 of carbon showed, after welding and cooling in air during resting, no precipitate at the limit of the fears. commercial with a thickness of 3 min reinforcing, from analysis 56.4;
of nickel, 15F3la of chroma, 16.1 of molybdenum, 3.4% of twigr3tene, 5.2 of iron, 0.61 of uilicon, 0.05 of mangane-! se and 0.05 carbon, or 59.1 nickel, 16.6 chromium, 16.9 ',, *' molybdenum, 5.8 ',' v high 0.9% ctnFcnze , 4, carbon OG6 and 0.58; of silicon, showed on the other hand, after welding, dtaase large quantities of proiliïtu'a at the grain boundary in the transition sonea having undergone the action of heat, and thus a strong tendency to intercross corrosion.
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talline and decreased 1'usina.b.l.t.
In the case of thick-walled parts which cool down only slowly after thermal triteent, the nickel content can be increased to 55 in order to reduce the rate of precipitate formation. is then to be reduced accordingly