CH374833A - Article résistant aux hautes températures - Google Patents

Description

  Article résistant aux hautes     températures            On    sait que les aubes de     turbine    et autres arti  cles soumis en service à un effort aux températures  élevées sont ordinairement     confectionnés    en     alliage          nickel-chrome    résistant au     fluage,    contenant de l'alu  minium et du titane et     parfois    du molybdène.

   Ces al  liages ont des propriétés satisfaisantes aux tempéra  tures de     l'ordre    de     8001,    C, et notamment de longues  durées de vie jusqu'à la rupture, mais les     alliages    uti  lisés à ces températures de service sont     insuffisants     lorsqu'on veut les utiliser à de très hautes tempéra  tures, soit     925()    C et au-dessus.  



       l    est bien connu que l'on ne peut pas prédire  sûrement les propriétés d'une composition     d'alliage     particulière dans des conditions de     température    et  de charge     spécifiées,    mais non expérimentées. Bien  que le métallurgiste dispose d'une masse abondante  de faits concernant les propriétés et le bon compor  tement en     service    de divers     alliages    à des tempéra  tures variées, par     exemple    750 et 8500 C, il n'est  normalement pas en mesure de prévoir avec une  quelconque précision les propriétés rencontrées aux  températures de     925()    C et supérieures.

   De plus, le  métallurgiste -est incapable de prédire quel     alliage     assurerait le meilleur service, même si ce service  était     insatisfaisant,    aux températures supérieures.  L'expérience a montré qu'un     alliage    de propriétés  supérieures à celles d'un second alliage à une tempé  rature et sous une charge données, a des     propriétés     inférieures dans des conditions de température et  charge supérieures.  



       Le    problème de la création d'un     alliage    satisfai  sant est encore plus difficile     lorsqu'il    est destiné à la  fabrication d'un     article    par moulage de précision,  car un     alliage,    même de     propriétés    satisfaisantes, ne  convient pas dans ce cas     s'il    ne peut pas être moulé  dans la forme désirée. Une modification de la com-    position de     l'alliage    en vue de le rendre     moulable    a  souvent eu pour résultat un affaiblissement de ses  propriétés physiques.

   Un     alliage    destiné au moulage  de précision doit     avoir    une bonne     moulabilité    asso  ciée à de bonnes propriétés physiques et mécaniques.  



  L'invention a pour     objet    un article, notamment  une aube de turbine, destiné à être soumis en ser  vice à un     effort    sous haute température. Cet article  est caractérisé en     ce    qu'il est moulé en un     alliage     de nickel pratiquement exempt de cobalt et contenant  de 6 à 10 % de     molybdène,    de 10 à 35 % de  chrome, de 4 à 8 %     d'aluminium,    de 0,1 à 3 % de  titane, de 0,1 à 5 % de niobium, de 0 à 25 % de  fer, de 0 à 25 % de cobalt et de 0,001 à 0;1 % de  bore. De préférence, la     teneur    en molybdène ne dé  passe pas 9 %, la teneur en chrome ne dépasse pas  17 %, et la teneur en niobium est de 1 à 3 %.  



  Les meilleures propriétés de     moulabilité    sont ob  tenues lorsque la teneur en aluminium est de 5 à  7 %, et la teneur en titane est de 0,3 à 1,5 %, la  somme de l'aluminium et du titane étant d'au moins  5,5 %. On constate qu'une     forte    teneur de titane,  par exemple 4 % ou davantage, porte     préjudice    à la       moulabilité,    car elle provoque ou favorise la forma  tion de nitrures     difficiles    à éliminer par addition de  fondant, alors     qu'une    teneur en     aluminium    de 5 à  7 % fluidifie     l'alliage    et facilite le moulage.  



  Un article moulé de bonne résistance sous charge  aux températures de 9250 C et     supérieures,    ne     con-          tient    de préférence pas plus de 5 % de fer ; ce der  nier y est en général présent en petite     quantité,    du  fait des     ferro-alliages    utilisés comme sources d'au  tres éléments de     l'alliage.    Toutefois, la proportion de  fer     ainsi    fortuitement présente 'ne dépasse pas le  plus souvent 1 ou 2 %.

        Le bore est un élément important, car     il    donne  une résistance sous charge particulièrement bonne  et, lorsqu'il est présent en petite proportion,     il    amé  liore la     ductilité        aux    températures de service de  <B>9250</B> C et supérieures.     Il    est très     important    que la  teneur en bore ne dépasse pas 0,1 %, car la pré  sence de plus fortes     proportions    rend les articles  moulés fragiles.  



  Le zirconium est de préférence présent en pro  portion d'au moins 0,01 % mais ne dépassant pas  2%.  



  Les impuretés éventuellement présentes com  prennent des éléments désoxydants et désulfurants  résiduels, par exemple du     calcium    et de minimes  proportions de silicium (mettons 1 % au plus), de  manganèse (mettons 2,5 % au     plus),    de cuivre (met  tons 2 % au plus), et de carbone (mettons 0,25  au plus).  



  Le cobalt, très coûteux, était considéré jusqu'ici       comme    nécessaire     :dans    les alliages     utilisés    sous de  fortes charges aux températures très élevées. On a  constaté avec surprise que l'on peut obtenir de bon  nes propriétés en son absence et     l'alliage    selon l'in  vention ne contient pas de cobalt autrement que  comme impureté.  



  La teneur en molybdène non inférieure à 6 %  ni supérieure à 10 % a     été        établie    sur la base d'es  sais qui .ont été faits avec trois     alliages    de     différentes     teneurs en molybdène, mais par ailleurs de même  composition nominale; à savoir : 12 % Cr, 2 % Nb,  5,5 % Al, 0,5 % Ti, 1 % Fe, 0,25 % Si, 0,1 %  Mn, 0,12 % C, 0;05 % Zr, 0,03 % Ca et 0,02 % B,  le complément étant du nickel.

   Les     alliages    ont été  essayés sous un     effort    de 21,1     k/mm2    à<B>9250</B> C ;les  durées     jusqu'à    la rupture ont été les suivantes  
EMI0002.0022     
  
    Alliage <SEP> No <SEP> Mo <SEP> % <SEP> Durée <SEP> en <SEP> heures
<tb>  1 <SEP> 4 <SEP> 24
<tb>  2 <SEP> 8 <SEP> 48
<tb>  3 <SEP> 12 <SEP> 17            L'alliage    utilisé conformément à     l'invention    pré  sente une forte     résistance    à la traction aux tempéra  tures élevées et des propriétés d'allongement très sa  tisfaisantes.

   Par exemple, un     alliage    de     composition     semblable à celle de l'alliage No 2, mais contenant  6 % d'aluminium, a eu     une    résistance à la     traction     supérieure à 47     k/mm2,    et un allongement de 20 %,  lorsqu'il a été essayé à une température de<B>9500</B> C.  Un autre     alliage    essayé à<B>9500</B> C et de composi  tion semblable à celle de l'alliage No 2, mais conte  nant 1 % de titane, a eu une résistance à la traction  supérieure à 44     k/mm2.  

Claims (1)

1. REVENDICATION Article destiné à être soumis en service à un ef fort sous température élevée, caractérisé en ce qu'il est moulé en un alliage de nickel pratiquement exempt de cobalt et contenant de 6 à 10 % de mo lybdène, de 10 à 35 % de chrome, de 4 à 8 % d'aluminium, de 0,1 à 3 % de titane, de 0,1 à 5 de niobium et de 0,001 à 0,1 % de bore. SOUS-REVENDICATIONS 1. Article selon la revendication, caractérisé en ce que ledit alliage contient au plus 25 % de fer et nu plus 2 % de zirconium. 2.

   Article selon la revendication, destiné à être soumis :en service à un effort sous une température d'au moins<B>9250</B> C, caractérisé en ce que ledit alliage contient au plus 5 % de fer et au plus 2 % de zirco nium. 3. Article selon la revendication, caractérisé en ce que ledit alliage contient au plus 9 % de molyb dène, au plus 17 % de .chrome et de 1 à 3 % de niobium. 4. Article selon la revendication, caractérisé en ce que ledit alliage contient de 5 à 7 % d'aluminium et de 0,3 à 1,5 % de titane, la somme des teneurs en aluminium et en titane étant d'au moins 5,5 %.

   5. Article selon la revendication, caractérisé en ce que ledit alliage contient au moins 0,01 % de zirconium.