CH268221A - Alliage. - Google Patents

Description

Alliage. La presente invention a pour objet in alliage presentant eine Brande resistanee me- canique ä teinperattire elevee.

Le developpeinent des maehines t.hermi- quer, notamment des turbines ä gaz et des Haeteurs, necessite de plus. en plus la fabri- eation d'elenients usines presentant une Brande resistance mecanique < a temperature elevee. Plusieurs alliages ont ete dejä proposes at cette f in; leer usage est cependant reste tres limite, soit parce que leur travail ä chaud n'est pas possible, soit du faut quIls d:evien- nent fragiles apres une exposition prolongee .a haute teniperatui-e. En effet, une partieu- larit6 des alliages ferretix fortement allies qui rend 1e problme particulierement diffi- eile ä resoudre est que 1'a.ddition de compo- s,ants augnientant la resistanee mecanique ä teniperature elevee entraine une diminution de la stabilite qui send lesclits alliages fragiles ia la Suite dune ezposition prolongee ä tem- ph-ature elevee.

1,e besoin cl'un alliage pouvant etre tra- vaille < a chaud, de Brande resistanee m@ca- iiique ä teinperature eleaee et possedant une Bonne stabilite auzdites temperatures, se faut donc sentir.

0n a remarq-Lie que 1'adcütion aux alliages ierreul au ehronie et au Bobalt de petites (liiantites et Jans de justes proportions de tungstene et Tau moins un metal du gro.upe <B>111</B> de Ja table periodiq-Lie des elements (eve n- tuellement egalement d'un ou plusieurs ele- nients tels que 1e niobium, le tantale, le titane et 1e v anadium) prov oque une remarquable -mentation de la resistanee mecanique ä, <B>,</B> -i-rin haute temperature saus nuire ä la stabilite. La presente invention a pour objet un alliage, car aeterise en ce qu'il contient, en poids, de 10 ä 30 % de chrome, de 10 ä 45 % de Bobalt, de 0,5 ä 15 % de tungstene, au mo.ins un metal du groupe III de la table pe- riodique des elements, la teneur de 1'alliage en ee ou en ees inetaui etant eomprise entre 0,01 et 3 %, du manganese en proportion n'excedant pas ? ,'o, du Silicium en Propor tion n'ezcedant pas 1 /o, du carbone en pro- portion n'ezeedant pas 1 %, de 1'azote en pro: Portion n'exeedant pas 0,25 %, et du fer, en Proportion d'aii moins 5 %.

Les metauz du grotipe RTI ID="0001.0274" WI="5" HE="4" LX="1500" LY="1717"> III de la table pe- rioclique des elements qui entrent plus parti- eulierement en ligne de eonipte sont 1e bore et l'aluminium.

Dans certains cas, l'allia-e de 1'invention peut egalement eontenir de 0,5 A. `? % de titane, de 0,5 ä 7 % de niobium ou de tan- tale, ou 0,5 ä 7 % au total d'au. moins deux des elements suivants: niobium, titane et tan- tale, la teneur en titane etant eependant au plus de 2 0/0.

L'alliage peut egalement eontenir jus- qu'ä, 75 % de molvbdene, la teneur en mo- lybdene la plus indiquee etant cependant comprise entre 0,5 et 51/o. Lorsque 1'alliage ne contient pas de molybdene, sa teneur en tungstene est, de preference, superieure ä 7,51/o. Par contre, si du molybdene est pre- sent, la teneur en tungstene, de preference, n'excedera pas 1011/o.

En general, Palliage contiendra egalement de faibles quantites d'imptlretes inevitables. En se tenant aux donnees de eomposition indiquees ei-dessus, an peut obtenir des allia- ges pouvant eire aisement forges, soudes et usines et dont la resistance mecanique et la stabilite ä haute temperature (370 C et plus) sont excellentes. Des elements de machines executees en de tels alliages peuvent travail- ler sous de fortes contraintes Pendant un temps prolonge jusqil.'ä 648 C ou ä des tem- p6ratures plus elevees (jusqu'ä environ 815 C) Pendant de courtes periodes et sans contrainte excessive.

Pour determiner les qualites d'un materiel ä haute temperature, an procede Jans les con- ditio.ns suivantes ä 1'essai de rupture. Plu- sieurs eehantillons du materiel sont soumis chacun ä, un effort de traction different ä une temperature determinee. Le temps neces- saire pour que la rupture ait lieu dans ces eonditions est releve. Les valeurs obtenues sont reportees sur un graphique sous forme dune courbe indiquänt la contrainte que peut supporter 1e materiel ä lgdite teinperature et Pendant un temps quelconque. 0n peut a.insi determiner la contrainte que supporte 1e ma- teriel Pendant un temps Bonne, par exemple 1000 heures, ä la temperature pour laquelle la courbe a ete construite. Cet essai Bonne des renseignements pratiques sur la resistanee mecanique du matbiel. Il permet aussi de sa- voir si 1e materiel devient fragile apres expo- sition prolo.ngee ä la temperature de 1'essai. La rupture d'un materiel fragile aura lieu sans allongement, Belle d'un niateriel duetile ne se produira qu'apres Brande deformation.

L'essai de rupture effeetue selon les indi- eations ei-dessus montr e clue les alliages con- formes ä Pinvention possedent une brande resistance meeanique ä des tenipei-atures jus- qu'ä 815 C, et que, meme ä. ees temperatures elevees, ils beneficient dune Bonne duetilite.

Le tableau I Bonne des valeurs caract@ris- tiques obtenues avee des alliages eonformes ä Pinvention constituant des aeiers au ehronie- cobalt ameliores par 1'addition de molybdene, tungstene, niobium et boge ou aluminium, dann les proportions diverses incliquees dans cette table. Les resultats repoi-tes sont eeux d'echantillons d'alliages eonformes ä. l'inven- tion ä 1'etat Boule, soiimis ä. 1'essai de con- trainte de rupture ä 815"<B>C</B>, 1'effort de trae- tion etan.t de 1750, `?100, ?450 et. `ü800 lig/eiil`. Le tenips neeessair e ä. la rupture de 1'eehan- tillon Jans ees eonditions tres severes est in- dique en heures.

Domposition : environ 1,5 /,;, Mn et 0,5 ,ö Si, Nombre d'heures au uel de Pazote (en Proportion n'excddant pas 0,25 ,@) produie la rupture ä 815a D et los constituants indiqu6s ei-dessous, se le solde 6tant du fer et sous la contrainte indiqude Dr <B>% CO</B> %Mo % W <B>%</B>Gb 0/a B <B><U>% AI %(]</U></B> 1250 2100 2800 kg/cm= kg/cma kg/cm' <B>1.8, 5</B> 3> 4 4 - 0,51 <B>1</B> 0,08 164 *e <B>* 11</B> 20 35 2 10 - 0,57 - 0,11 1483 787 18,5 35 3 10 - 0,55 - 0,07 825 18,5 35 - 10 - 0,61 - 0,09 1992* 556 18 40 - 15 - 0,55 - 0,07 460(a) 148 18 40 - 15 - 0,52 - 0,84 285 1.8 40 - 15 - 0,63 - 0,12 285* 1.8 40 - 15 -- 0,62 - 0,07 2184 399(a) 169 18 40 - 15 - 1,3 - 0,05 2160` 235 18,5 35 4 4 1 0,5<B>1</B> - 0,10 97.7 195 ** 18,5 35 4 4 1 - 1 0,11 1<B>1</B>_3 14 18 40 3 10 1 0,5 - <B>0,1()</B> 451 18 40 - 15 1 0,5 - 0,10-i" 443 @" pas de rupture *@K pas d'essai (a-) essai pour une eontrainte de. 2450 kg/em@ Los valetirs indiquees Jans 1e tableau ei- dessus montrent elairement quo los alliages eonformes ä 1'invention sont eapables de sup- porter sann rupture, de fortes eontraintes a, des teniperatures elevees Pendant un temps prolonge.

1,ors de la produetion (los alliages eon- formes i1 1'invention, ]es proportions indi- qu6es doivent Ure observees avee preeision en tenant eompte de 1a fa@on dont elles affee- tent los qualites de 1'alliage et des appliea- tions auxqtielles 1'alliage est destine. Par exemple, si 1'alliage doit etre eoule, 1.a te-neur en earbone peut depasser 0,35 O/o, inais s'il doit eire travaille h ehaud, il est hatiteinent desirable quelle ne clepasse pas 0,35 % et, de preferenee, 0,2 0/n.

De meme, les proportions de molvbdene, tungstene, niobium, tantale, titane, alumi- nium et bore ont une influenee marquee pur 1'aptitude de 1'alliage ä se laisser travailler a ehaud et souder. La limite superieure la plus indiquee pour 1e niobium et tantale est de 5 %. Une Proportion trog Mevee d'un de ees elements a un effet nuisible sur la possibilite de travailler 1'alliage ä, ehaud et sur sa sou- dabilW, specialement sur eette derniere pro- priete. Les alliages eom.pris dann los limites de eomposition donnees peuvent eire soudes eouramment par ]es methodes eommunes de soudure, par exemple are eleetrique, soudure oxyaeetvlenique, avec metal d'appoi~t ou. par eontaet. Los soudures obtenues sont saines et resistantes, il n'v a pas d'augmentation de la fragilite au dro.it de la soudure ou ä ses en- virons. Ces soudures gardent leur resistance jusqu'ä des temperatures elevees. Cependant, si 1a. Proportion Tun de ees elements est trop elevee, la resistanee des soudures en est gene- ralement affeetee et diminue ä haute tempe- rature. De meme la Proportion de cobalt est importante, elle doit etre suffisante pour quo 1e materiel. sofft un alliage atistenitique stable.

La pi esenee d.'azote dann 1'alliage, dann les limites incliquees, est importante1'azote ay ant une aetion favorable sirr la stabilite de 1'al- liage ä haute temperature. Les alliages eonformes ä 1'invention poit- vant etre travailles ä chaud, usines, soudes et Boules, et possedant une Brande resistance mecanique aux teinperatures jusqu'ä environ 815 C, sont dope particulierement indiqiies pour la fabrication d'artieles tels que ele- ments de surcompresseurs, turbines ä gaz, reaeteurs et autres a.ppar eils devant suppor- ter de Fortes contraintes mecaniques ä harrte temperature. Le fair qu'ils ne deviennent pas t ragiles apres exposition prolongee ä hautes temperatilres leg rend particulierement indi- ques pour les appareils dont la siirete de inarche est essentielle.

Claims (13)

1. REVENDICATION: Alliage presentant une Brande resistance mecanique elevee, caracteris@ en ce qu'il con- tient, en poids, de 10 ä 30 % de elirome, de 10 ä 45% de cobalt, de 0,5 ä 151/o de tungstene, au moins un metal du groupe III de la table periodique des elements, la teneur de 1'alliage en ce ou en ces metaux etant com- prise entre 0,01 et 3 %, du inanganese; en Proportion n'excedant pas 2 %, du silicium, en Proportion n'excedant pas 10/0, du car- bone, en Proportion n'exeedant pas 1%, de l'azote, en Proportion n'exeedant pas 0,25 %, et du fer, en Proportion d'au moins 5 %. SOUS-REVENDICATIONS 1. Alliage selon la revendication, carae- t6ris6 en ce qu'il contient, comme metal du groupe III de la. table periodique des ele- ments, du bore, en Proportion n'excedant pas 0,7 %.
2. 2. Alliage selon la revendication, carae- teris6 en ce qu'il contient, comme metal du mroupe III de la table periodique des elements, (1e 1'altiminium, en Proportion d'au moins 0,5%.
3. 3. Alliage selon la revendieation, earacte- ris6 en ce qu'il contient, comme metaux chi groupe III de 1a. table periodique des eM- ments, du bore et de 1'ahiminium, la teneur en bore n'excedant pas 0,7 %.
4. 4. Alliage selon la revendieation, caracte- ris6 en ee qn?il contient, en outre, de 0,5 ä 7 % de niobium.
5. 5. Alliage selon la revendication, carac- teris6 en ce qu'il contient, en outre, de 0,5 ä 7 % de tantale.
6. 6. Alliage selon la revendication, earac- t6rise en ce qu'il contient, en outre, de 0,5 A, 2 % de titane.
7. 7. Alliage selon la revendication, carac- t6ris6 en ce qu'il contient, en outre, de 0,5 ä 7 % au total de niobium et de tantale. B.
8. Alliage selon laRTIID="0004.0278" WI="22" HE="4" LX="1504" LY="985"> revendication, carac- terise en ce qu'il contient, en outre, de 0,5 ä. 7 % au total de niobium et de titane_, 1a. teneur en titane n'excedant pas 2 %.
9. 9. Alliage selon 1a. revendieation, carae- t6ris#, en ce qiVil contient, en outre, de 0,5 ä 7 % au total de tantale et de titane, la teneur en titane n'exeedant pas 2 %.
10. 10. Alliage selon la revendication, carae- terise en ce qu'il contient, en outre, de 0,5 ä 7 % au total de niobium, de titane et de tantale, la teneur en titane n'excedant pas 2 %.
11. 11. Alliage selon 1a. rev endication, carae- terise en ce qu'il contient de 7,5 ä 15 % de tungstene.
12. 12. Alliage selon la revendication, carae- teris6 en ce qu'il contient du molybdene, en Proportion n'excedant pas 7,5 %.
13. 13. Alliage selon 1a. revendication, carae- terise en ce qii'il contient au plus 0,3.5 % de ca.rbone.