CH620475A5

CH620475A5 -

Info

Publication number: CH620475A5
Application number: CH395677A
Authority: CH
Inventors: Alain Balleret
Original assignee: Commissariat Energie Atomique; Alain Balleret
Priority date: 1976-04-02
Filing date: 1977-03-29
Publication date: 1980-11-28
Also published as: IT1082482B; DE2714674A1; US4183774A; NL178890C; NL7703617A; DE2714674C3; FR2346462B1; JPS52134809A; FR2346462A1; BE853169A; SE7703772L; DE2714674B2; CA1091475A; SE437385B; JPS5729543B2; GB1567524A

Description

La présente invention a pour objet des super-alliages à haute endurance à base notamment de fer, de chrome, de molybdène et de nickel, ne contenant au plus que 0,3 % de cobalt et présentant de bonnes propriétés mécaniques dans un large intervalle de températures, une bonne résistance à la corrosion chimique en présence de millieux agressifs et une bonne résistance aux diverses érosions. _ .

Parmi les alliages susceptibles de répondre à ces critères d'utilisation, des alliages à forte teneur en cobalt sont connus pour leur bonne résistance à la corrosion chimique et à l'érosion, mais ils présentent l'inconvénient de ne pouvoir être utilisés en ambiance nucléaire car cette teneur en cobalt conduit à une forte activation sous l'influence des neutrons.

Ainsi, un super-alliage classique à 60/65 % de cobalt tel que l'alliage n° 1 du tableau 1, qui est extrêmement utilisé dans le monde depuis 40 ans, verra sous l'effet des neutrons son cobalt de base transformé en cobalt 60, celui-ci ayant une radioactivité

55

60

Allongement

Dureté

RWC

Répartition dureté sur ébauche

2% 40/44 très régulière

45/50 peu régulière

1%

66/68

très régulière

La présente invention a précisément pour objet un superalliage à haute endurance, susceptible d'être utilisé notamment en ambiance nucléaire et présentant:

— une bonne dureté à froid comme à chaud (300°—800° C) égale ou supérieure aux alliages connus à base de cobalt ou à plus de 40% de nickel.

- une résistance à la corrosion chimique sous toutes ses formes égales ou supérieure à celle des alliages connus et utilisés, en particulier une résistance à la corrosion, au contact des vapeurs surchauffées, des gaz d'échappement, des moteurs

3

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ou turbines à gaz ainsi qu'aux principaux fluides ou liquides corrodants,

- un excellent frottement à froid comme à chaud sous ambiances diverses ou contacts divers, égal ou supérieur à celui des alliages connus et utilisés. En particulier une bonne résistance et un bon frottement en ambiance nucléaire ou au contact des eaux déminéralisées ou lourdes, ou pressurisées, des vapeurs ou du sodium liquide des générateurs nucléaires, même dans les circuits primaires,

- des caractéristiques physiques et mécaniques comparables aux alliages connus et utilisés, c'est-à-dire: module d'élasticité, résistance à la traction à froid et à chaud suffisante, duretés suffisantes à froid et à chaud pour une bonne mise en forme de l'alliage, tout en possédant un bon frottement,

- une excellente soudabilité sur tous les aciers de construction (sauf sur les aciers au titane ou à forte teneur en chrome et carbone).

A cet effet, l'alliage à haute endurance selon l'invention, se caractérise en ce qu'il comprend en poids de 0,2 à 1,9% de carbone, de 18 à 32% de chrome, de 1,5 à 8% de tungstène, de 15 à 40% de nickel, de 6 à 12% de molybdène, de 0,1 à 3% de niobium-tantale, de 0,1 à 2% de silicium, de 0,1 à 3% de manganèse, de 0,1 à 3% de zirconium, de 0,1 à 3% de vanadium, de 0 à 0,9% de bore, moins de 0,3% de cobalt, et du fer en quantité telle qu'il assure la balance globale dudit alliage.

Selon un premier mode de réalisation de l'invention, l'alliage à haute endurance comprend en poids de 0,2 à 1,9% de carbone, de 18 à 32% de chrome, de 1,5 à 8% de tungstène, de 15 à 40 % de nickel, de 6 à 12 % de molybdène, de 0,1 à 3 % de niobium-tantale, de 0,1 à 2% de silicium, de 0,1 à 3% de manganèse, de 0,1 à 3% de zirconium, de 0,1 à 3% de vanadium, moins de 0,3% de cobalt, et du fer en quantité telle qu'il assure la balance globale dudit alliage.

Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, plus spécialment adapté au cas où l'alliage n'est pas destiné à être expose à un flux de neutrons, cet alliage à haute endurance comprend en poids de 0,2 à 1,9% de carbone, de 18 à 32% de chrome, de 1,5 à 8% de tungstène, de 15 à 40% de nickel, de 6 à 12% de molybdène, de 0,1 à 3% de niobium-tantale, de 0,1 à 2% de silicium, de 0,1 à 3% de manganèse, de 0,1 à 3% de zirconium, de 0,1 à 3% de vanadium, de 0,1 à 0,9% de bore, moins de 0,3% de cobalt, et du fer en quantité telle qu'il assure la balance globale dudit alliage.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, donnée à titre illustratif et non limitatif et se référant aux dessins annexés sur lesquels:

- la Fig. 1 est un diagramme représentant la dureté à chaud des alliages de l'invention en fonction de la température,

- la Fig. 2 est un diagramme illustrant des essais de frottement d'alliages selon l'invention,

- les Fig. 3 à 6 sont des microphotographies illustrant la structure des alliages selon l'invention, et

- la Fig. 7 est une microphotographie illustrant, à titre de comparaison la structure de l'alliage de cobalt n° 7 du tableau 2.

A titre d'exemples, on a regroupé dans le tableau 2, ci-joint, les compositions de trois alliages (référencés sous les n° 4,5 et 6) entrant dans le cadre de la présente invention, et une composition d'alliage de cobalt (alliage n° 7) correspondant sensiblement à celle de l'alliage n° 1 du tableau 1.

15

30

35

40

50

Tableau 2

Carbone Chrome

Alliage n° 4 Alliage n° 5 Alliage n° 6 A titre de comparaison

Alliage n° 7 65

%

0,9 à 1,20 26 à 30

Silicium

0,7 à 1,2

Manganèse

0,5 à 1

Molybdène

6 à 9

9 à 12

-

Vanadium

0,5 à 1

1 à2

-

Niobium-

Tantale

0,5 à 1

-

Tungstène

3 à 5

1,5 à 3

3 à 5

Zirconium

0,5 à 1

Nickel

32 à 36

26 à 30

16 à 20

1 ;i 1,5

Cobalt

0,3

«£ 0,3

=£ 0,3

60 à 65

Fer

Balance

Balance s= 0,3

Bore ^

0,5

=S 0,5

_

—

%

0,70 à 1 24 à 28

% %

1,20 à 1,50 0,20 à 0,50 26 à 30 27 à 31

Dans les alliages de l'invention, les trois éléments de base sont:

- le chrome,

- le nickel,

- le fer.

Le diagramme d'équilibre de base est celui du système nickel-chrome-fer, variant selon les proportions relatives de ces trois éléments.

Ces alliages sont en général en phase y+a. La phase a n'apparaît que sporadiquement et suivant les rapports fer + chrome.

Ces alliages cristallisent dans le système hexagonal compact. Dans la gamme des teneurs précitées en ces trois éléments, on peut orienter les phases désirables et éviter la phase a seule,

dont la matrice est fragile.

Dans certaines combinaisons, on peut obtenir la phase a+a. L'exemple typique est l'alliage n° 6, qui se trouvant placé en a+o, a une utilisation remarquable pour des applications de pièces coulées pour problèmes de frottement, ces frottements s'effectuant à froid et à chaud, dans des conditions particulièrement difficiles.

La position de la frontière des deux phases (y + a) dépend elle-même de la rapidité du refroidissement.

En effet, la transformation allotropiques des alliages correspondants, est affectée d'une forte hysterisis thermique. Le changement d'état y—*a n'est jamais complet malgré des traitements thermiques avec baisses lentes de température.

Ceci veut dire que dans ces phases, les alliages issus n'ont pratiquement pas de points de transformation, (sauf l'alliage n° 6, qui en phase a+o, a un point de transformation à 785° C) et qu'un refroidissement rapide ou lent n'influe que peu sur leurs caractéristiques.

Si on compare l'alliage n° 7 (forte teneur en cobalt) et les alliages n° 4 et 5, on trouve les mêmes réactions physiques, tant au refroidissement rapide qu'au refroidissement lent.

Les alliages de l'invention contiennent également 6 à 12% de molybdène et 1,5 à 8% de tungstène. Ces teneurs précises en Mo et W permettent de limiter la masse de carbures métalliques obtenue pour ne pas obtenir des zones trop carburées dans des matrices déjà dures.

D'autres éléments, tels le vanadium, le zirconium, le silicium, le manganèse, le niobium-tantale et le bore peuvent également être présents dans les alliages de l'invention.

Le vanadium, à des teneurs comprises entre 0,1 et 0,3% en poids, agit efficacement sur la formation de ferrite et également sur celle des carbures. Pour lui faire jouer ce dernier rôle, on l'incorpore à des alliages inoxydables, complètement austéniti-ques (haute teneur en nickel avec ou sans manganèse), étant donné qu'il cause un vieillissement favorable qui justifie son utilité dans les applications impliquant de hautes températures en maintien soit de 400 à 800° C.

En outre, à la phase finale de transformation, on trouve dans l'alliage des carbures de vanadium extrêmement fins et très durs, homogènement répartis dans la masse.

Enfin, il y a un durcissement secondaire dans les alliages au

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4

vanadium qui est dû à la précipitation de V4 C3 sur les dislocations.

Les précipités nucléés de façon homogène dans la matrice ont aussi une influence durcissante, pour des teneurs en vanadium et carbone suffisamment élevées.

En outre, dans le cas des teneurs précités en V et C il semble que le blocage des joints de grain se fasse par la précipitation des carbures de vanadium et non plus celle de la cémentite.

Le zirconium à des tenerus de 0,1 à 3% en poids, permet de diminuer notablement les gaz et le soufre dans les alliages par élimination de l'azote. A la coulée il joue le rôle de désoxydant.

D'autre part, il permet une économie de neutrons, sa section efficace d'absorption étant très faible.

Le niobium-tantale (alliés), à des teneurs de 0,1 à 3% en poids, joue un rôle prépondérant en permettant une stabilisation des carbures, un affinage du grain et une réduction de la corrosion intergranulaire, une amélioration des propriétés aux hautes températures (400 à 800° C), une amélioration des conditions de soudage, une amélioration par formation de carbures de niobium des propriétés de fluage des super-alliages contenant du nickel en assez forte proportion.

Le silicium, à des teneurs de 0,1 à 2% en poids, améliore le résistance à la corrosion de l'alliage dans certains solutions acides, ayant une action réductrice.

D'autre part, c'est un élément favorable avant et pendant la coulée, jouant le rôle de désoxydant.

Le manganèse, à des teneurs de 0,1 à 2% exerce une influence analogue à celle du nickel: notamment en ce qui concerne sa tendance à stabiliser l'austénite. Le mn améliore la possibilité de corroyage à chaud des alliages.

En outre, il diminue la fissilité en particulier quand on procède à des soudures ou dépôts d'alliages durs.

Pendant l'élaboration de l'alliage, le manganèse joue le rôle de désoxydant.

Le bore, à des teneurs de 0,1 à 0,9% en poids, peut être utilisé comme agent de fusion dans la masse car il abaisse le point de fusion de l'alliage, ce qui est intéressant dans le cas des «baguettes de rechargement des pièces d'usure» ou des poudres à projeter.

Les alliages répondant à cette gamme de compositions peuvent être élaborés normalement par tous les procédés connus de fusion. Par exemple, ils peuvent être élaborés au four à induction ou à l'arc sous vide.

Ils peuvent être coulés par tous les procédés de fonderie et notamment en sable ou coquille métallique, par le procédé cire perdue, par coulée directe, par centrifugation, etc.. .Ces alliages peuvent convenir pour réaliser des pièces massives, de petites ou de grandes dimensions, sans risques de criques ou ségrégations anormales.

Tableau 3

20

25

30

45

Les alliages selon l'invention possèdent de bonnes propriétés mécaniques. Notamment, la ductilité à chaud et à froid est comparable à celle des meilleurs alliages à base de cobalt. Ainsi, dans la gamme de compositions envisagées, l'allongement à la rupture des alliages varie de 1,5 à 3%. La dureté qui est élevée à froid est relativement élevée à chaud; la résistance à la traction à chaud est aussi forte qu'à froid.

En se reportant à la Fig. 1, qui donne les valeurs des duretés Vickers à chaud des alliages n° 4,5,6 et 7 en fonction de la 1 température (en ° C), on voit que par rapport à l'alliage n° 7 au cobalt, les duretés des alliages n° 5 et 6 sont meilleures et que la dureté à chaud de l'alliage n° 4 est également meilleure lorsque la température est supérieure à 300° C. A propos de la dureté des alliages de l'invention, il convient de noter que les alliages n° 4 et 5 réagissent normalement comme l'alliage n° 7 au cobalt à l'augmentation de la teneur en carbone, soit à l'augmentation de la masse de carbures métalliques. De ce fait, on obtient une dureté croissante proportionnellement à la teneur en carbone, avec évidement le grossissement de la texture qui peut devenir cristalline si les proportions carbone - chrome sont trop fortes.

Par contre, dans les compositions correspondant à l'alliage n° 6, la dureté n'augmente pas avec la teneur en carbone. En effet, dans cette composition issue de phase a+o, il apparaît que la courbe carbone se trouve à l'inverse de celle des autres super-alliages connus:

La courbe passant deC = 1 % à C = 0,20% correspond à une texture qui devient de plus en plus fine, alors que la dureté s'accroît au fur et à mesure de la diminution du carbone. Entre 0,20% de C et 0,50% de C, on trouve le meilleur palier, car l'alliage obtenu est dur à froid, dur à chaud, très inoxydable et suffisamment ductile pour être coulé ou mis en forme.

Ainsi, l'alliage n° 6 se révèle très intéressant. Cependant, pour les «rechargements durs», il ne peut être conseillé car la dilution avec les aciers de base, perturbe son diagramme d'équilibre. Aussi, dans cette application, il est préférable d'utiliser dans la gamme des alliages de l'invention ceux qui présentent une teneur plus élevée en nickel avec baisse de la teneur en fer, soit des alliages qui conviennent à tous les «rechargements» par les procédés connus et sans aucun traitement thermique ultérieur.

Le tableau 3 indique les résultats d'essais physicomécaniques effectués sur des alliages n° 4,5 et 6. Les valeurs indiquées dans ce tableau représentent la valeur moyenne obtenue pour différents alliages entrant dans la gamme de composition des alliages n° 4,5 et 6. A titre de comparaison, on a également indiqué dans ce tableau les résultats obtenus avec l'alliage n° 7 à base de cobalt.

Température ambiante

Temperature 600° C

Module

Résistance

Dureté

Traction

Nuance d'élasticité

rupture

R.W.C.

Allongement

Densité

à chaud

Allongement

Alliage

E=daN/mm2

R=da N/mm2

38

A%

7,9

R=daN/mm2

A%

N°4

22.100±300

61±3

42

2/2,2

53±3

2/3

Alliage

N°5

24.800 ± 250

57±3

42

1,8/2

8,3

50±3

1,8/2,2

Alliage

46

N°6

19.550±250

57±3

46

1,8/2

7,7

48±3

1,7/2,1

Alliage n° 7

22.800±350

79+3

DU

40

2/2,2

8,4

69 ±3

3

(Cobalt)

44

Essais exécutés

sur Elasticimètre

sur machine de

pendulaire

microtraction

LE ROLLAND-SORIN

CHEVENARD

5

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Le tableau 4 indique les coefficients de dilatation moyens 600° C 9,58 12,45 10,20 16

des alliages n° 4,5,6 et 7 à diverses températures. 700° C 9,85 13,05 10,50 16,1

Ce coefficient de dilatation est défini par: 800° C 10,15 13,55 10,50 16,2

a moyen :

Al

1°

1

©-©„

1° = longueur à température ambiante Al = variation de longueur

0 = température io

0O = température ambiante, soit 20° C dans le cas des essais réalisés.

a est exprimé en microns par mètre par ° C (|i/m X0 C)

Tableau 4 15

Le coefficient de frottement des alliages de l'invention est excellent dans des milieux très divers, comme par exemple dans l'air à sec, dans l'hélium, dans le sodium liquide et dans le vide.

Le tableau 5 donne les résultats d'essais de frottement effectués sur les alliages no 4,5,6 et 7.

Ces essais ont été réalisés sur un:

— frictiographe alternatif MOULIN

-Contact: Plan/plan

— mouvement alternatif — course 30 mm

-vitesse0,5 mm/s

-charge 11 kgf

Alliage

A titre de

-pression 1,3 bar

no. 4

no. 5

no. 6

comparaison

- température environ 150° C

Alliage no. 7

Dans ce tableau:

20 à 100°

C

8,3

7,5

7,85

11,8

fo représente le coefficient de frottement initial

200°

C

8,5

8,65

12,8

20 fm représente le coefficient de frottement moyen

300°

C

8,7

9,0

9,10

14,00

ff représente le coefficient de frottement en fin d'essai

400°

C

9,0

10

9,55

15

Ap représente la perte de poids de la piste

500°

C

9,30

11,40

9,90

15,5

Ape représente la perte de poids de l'échantillon

Tableau 5

Eprouvettes

Piste

Echantillon

Coefficient de frottement

Amplitude de vibrations

Perte de poids des éprouvettes

Température

Observations alliage N°4

alliage N°4

fo= 0,160 fm=0,150

±0,025

APp=0,0003 APe=0,0003

150° C

Frottement doux et régulier alliage N°4

alliage N°5

fo=0,175 fm=0,200

±0,025

APp=0,0003 APe=0,0001

150° C

Frottement doux et régulier alliage alliage N° 5 N° 5

alliage alliage N°7 N°7

Comparatif fo=0,180 fm=0,175

fo=0,185 fm=0,200

±0,025

APp=0,0002 APe=0,0001

APp=0,0003 APe=0,0001

150° C

Frottement doux et régulier

En se reportant à la Fig. 2, on voit que le frottement moyen des alliages n° 4 et 5 dans du sodium liquide à 600° C, sous une pression de 3,4 bars à une vitesse de 1,3 cm/s se traduit par une très faible sinusoïdale voisine d'une droite. Ce frottement est doux et régulier. Ainsi les résultats obtenus sont comparables à ceux que l'on obtient avec les alliages de Co (alliage n° 7).

De plus, les alliages de l'invention résistent bien à la corrosion pendant des périodes de longue durée, en présence de milieux agressifs.

Ainsi, trois échantillons correspondant chacun aux alliages n° 4,5 et 6 ont été corrodés dans l'eau déminéralisée et dégazée, à 350° C pendant 3 mois.

Des pesées ont été effectuées chaque mois.

Après un mois d'essai, on a noté, pour l'ensemble des échantillons expérimentés, une augmentation de poids moyenne de 30 mg/dm2, valeur qui reste inchangé jusqu'à la fin de l'essai.

L'examen de coupes micrographiques des échantillons corrodés révèle une couche d'oxyde très fine et régulière.

La résistance à la corrosion des alliages à haute endurance n° 4,5 et 6 expérimentés apparaît donc satisfaisante dans l'eau déminéralisée et dégazée, à 350° C.

50

55

Dans un autre essai, l'alliage n° 7 à base de cobalt a donné des résultats sensiblement équivalents.

Par aileurs, des essais de corrosion en milieu acide ont donné de bons résultats. Ainsi, le tableau 6 illustre les résultats obtenus avec les alliages n° 4,5,6 et 7 après exposition de ces alliages, pendant 8 jours, dans les vapeurs d'une solution de 850 cm3 d'acide nitrique 12 N et de 150 cm3 d'acide sulfurique 36 N contenant 13 g d'acide oxalique.

Tableau 6

Echantillon

Poids après

% de perte Observations

initial

Alliage n° 4

1.5045

1.0836

28%

sans cobalt

Alliage n° 5

1.8195

1.3223

27,3%

sans cobalt

Alliage n° 6

2.2075

1.6380

25,8%

sans cobalt

Alliage n° 7

Comparatif

1.8759

Désagrégé

65 % de cobalt

Il est incontestable que les alliages, objet de l'invention, résistent bien à certains acides et à la corrosion aqueuse même à chaud.

620 475

Les alliages à forte teneur en cobalt ne résistent pas aussi bien. On voit ainsi que le nickel est un élément plus favorable que le cobalt pour conférer aux alliages la résistance aux agents chimiques, en général.

Dans le sodium à 600° C, on n'observe pas d'attaque et il en est même dans l'oxyde de carbone à 500° C, ainsi que dans l'anhydride carbonique à 500° C.

L'étude métallographique des alliages de l'invention a été effectuée par microscopie optique et électronique, ainsi que par dissolution anodique et identification aux rayons X, celle-ci révèle que leur structure est formée d'une matrice ferritico-austénitique massifs du type M7 C3.

En outre, il se produit en cours de refroidissement une précipitation de carbures cellulaires complexes de la forme M6C qui contribuent à l'amélioration des propriétés mécaniques et physiques.

Comme on peut le voir sur les Fig. 3 et 4 qui illustrent respectivement la structure des alliages n° 4 sous un grossissement de 600 X, et n° 6 sous un grossissement de 600 X, la morphologie typique des carbures eutectiques M7 C3 est représentée par un réseau dense, identifié par diffraction des rayons X.

En outre, l'escalade des dislocations à l'interface matrice/ carbures cellulaires est également responsable de la résistance accrue de ces alliages.

Les alliages de l'invention présentent une forte densité de carbures métalliques complexes, reliés par des joints souples et sans austénite résiduelle donc peu fragiles permettant aux cristaux de se répartir sous forme de texture homogène dans une matrice stable et peu vulnérable aux effets des températures ou des agents chimiques. Cette masse de carbures judicieusement répartis permet des frottements de très haute qualité.

Grâce aux teneurs en fer et en nickel, ces alliages possèdent une matrice ferritico-austénitique qui est assez dure sans être fragile pour éviter le grippage et supporter une masse de carbures restants de petite dimension et parfaitement enrobés dans celle-ci.

Dans ces alliages, on obtient des rapports élevés entre la dureté des carbures et celle de la matrice, ce qui est favorable pour l'obtention d'un bon frottement.

La ductilité de la matrice permet un certain taux de déformations, dans le cas de surcontraintes locales, ce qui répartit la charge tandis que le squelette de carbures assure la rigidité et limite l'usure.

A titre d'exemple, on donne ci-après dans le tableau 7 les duretés indiquées en DaN/mm2 sous 100 g de la matrice, des carbures et le rapport de ces duretés pour les alliages n° 4,6 et 7.

Tableau 7

Alliage

Matrice

Carbures

Rapport dureté carbures/Matrice

N° 4

310

701

2,3

N° 6

340

973

2,8

N° 7

Cobalt

621

805

1,3

Les Fig. 5,6 et 7 illustrent respectivement sous un grossissement de 100 X les structures correspondant aux alliages n° 4,6 et 7.

Par suite de leurs bonnes propriétés, ces alliages trouvent de nombreuses applications dans de nombreux cas de mécanique physique ou chimie appliquée notamment dans des problèmes de frottement à sec, sous vide, à froid ou à des températures modérément élevées: (300° à 800° C). En raison de leur faible teneur en cobalt (moins de 0,3%), on peut les utiliser en présence de neutrons car ils ne présentent pas le risque de s'activer dangereusement. Par ailleurs, lorsqu'ils ne contiennent pas de bore, ces alliages sont relativement peu absorbants pour les neutrons et ils peuvent être utilisés avantageusement pour la réalisation de composants de circuits primaires de réacteurs nucléaires, par exemple pour la réalisation des pompes, des vannes, des segments d'étanchéité, des roulements à billes ou à rouleaux et en général de toutes les pièces pour lesquelles existe un risque d'usure par érosion, par frottement, par corrosion ou un risque de grippage.

En outre, il est à noter que des essais effectués à -170° C révèlent que leur structure ne subit aucune altération et qu'ils restent homogènes.

Ils conviennent donc pour l'exécution de pièces telles que soupapes de décharge, clapets, roulements à billes etc ...

Dans le cas de basses températures, des essais intéressants ont été effectués sur des satellites, donc dans le vide sidéral (—80° environ). Les pièces étaient des axes, petits pignons et roulements de faible capacité.

On peut également utiliser ces alliages sous forme de «baguettes» afin de recharger des pièces d'usure par les procédés habituels: chalumeau oxyacétylènique ou arc sous argon.

De même, on peut les utiliser sous forme de poudres, pour réaliser des apports en certains endroits de pièces à protéger contre l'usure, par projection au moyen de pistolets métalliseurs ou à plasma-jet.

En outre, ils peuvent trouver de nombreuses applications notamment dans les industries qui recherchent des frottements sans grippage à des températures pouvant atteindre de 400 à 800° C.

Enfin, en cryogénie des essais à —172° ont prouvé que de bon frottement permettait d'envisager la réalisation d'axes, de roulements à billes ou à rouleaux sans inconvénient, même sans graissage.

Dans un simulateur de vide sidéral destiné aux essais de roulements à billes pour satellites artificiels, les résultats ont prouvé qu'avec les alliages de l'invention, on supprimait le «collage» qui se produit en général avec des roulements constitués par des alliages au cobalt, ou à très forte teneur en nickel (+ de 40%).

6

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

C

2 feuilles dessins

Claims

620 475 2 REVENDICATIONS

1,5

: 3 65

Balance 5

traces 3

1,0 20 3,5

2 Alliage n° 3 2,95 18 0,85 0,20 16

1,20 28 1 1

1 % de niobium-tantale, 3 à 5 % de tungstène, 0,5 à 1 % de zirconium, 32 à 36% de nickel, moins de 0,5% de bore, moins 30 de 0,3% de cobalt et du fer en quantité telle qu'il assure la balance globale dudit alliage.

5. Alliage à haute endurance selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en poids 1,20 à 1,50% de carbone, 26 à 30% de chrome, 3 à 5% de tungstène, 26 à 30% 35 de nickel, 6 à 9 % de molybdène, 0,5 à 1 % de niobium-tantale, 0,7 à 1,2% de silicium, 0,5 à 1% de manganèse, 0,5 à 1 % de zirconium, 1 à 2% de vanadium, moins de 0,3% de cobalt,

moins de 0,5 % de bore et du fer en quantité telle qu'il assure la balance globale dudit alliage. 40

6. Alliage à haute endurance selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en poids 0,20 à 0,50% de carbone, 27 à 31 % de chrome, 1,5 à 3 % de tungstène, 16 à 20 % de nickel, 9 à 12% de molybdène, 0,5 à 1 % de niobium-tantale, 0,7 à 1,2% de silicium, 0,5 à 1 % de manganèse, 0,5 à 1 % de 45 zirconium, 1 à 2% de vanadium, moins de 0,3 % de cobalt et du fer en quantité telle qu'il assure la balance globale dudit alliage.

induite de radiation gamma d'une haute énergie et ayant une demi-vie extrêmement longue (environ 5 ans).

Les sections droites de neutrons absorbés, mesurées en «Barns» sont de 37 pour le cobalt.

D'autre part, cet alliage qui peut être utilisé dans de très nombreuses applications non nucléaires est, à cause du prix du cobalt, d'un coût élevé.

On connaît aussi des alliages à forte teneur en nickel tel que l'alliage n° 2 du tableau 1, qui contient 70% de nickel environ, cependant cet alliage présente l'inconvénient de ne pas avoir une bonne résistance à la corrosion. Ainsi, cet alliage n° 2, très, utilisé actuellement, a été testé en contact avec l'eau déminéralisée à 350° C et comme on pouvait s'y attendre, il fut corrodé, formant une couche verte d'hydroxyde de nickel.

D'autre part, cet alliage qui présente une teneur relativement élevée en bore, n'est pas recommandé pour les applications nucléaires, car le bore est un capteur dangereux de neutrons. Les sections droites de neutrons absorbés, mesurées en «Barns» sont de 750.

On connaît également des alliages à base de fer, de chrome et de molybdène tel que l'alliage n° 3 du tableau 1.

Dans de tels alliages, l'excès de carbone (2,9 à 3,7%) forme des carbures de chrome dans une matrice fer molybdène extrêmement dure, qui frotte bien à sec, mais qui reste vulnérable aux ambiances chaudes ou corrosives, par manque de cobalt ou de nickel.

D'autre part, le faible allongement (1 % maxi) permet difficilement les dépôts sur pièces d'usure à cause du retrait qui provoque des criques à la solidification.

Enfin, ces alliages manquent d'élasticité et d'allongement avant rupture, ne permettant pas «une mise en forme» logique et satisfaisante, lors des fabrications courantes.

Tableau no. 1 (chiffres moyens)

Alliage n° 1 Alliage n°

Carbone

Chrome

Silicium

Manganèse

Molybdène

Niobium-tan-

tale (alliés)

Tungstène

Zirconium

Nickel

Vanadium

Fer =

Cobalt

Bore

1. Alliage à haute endurance, caractérisé en ce qu'il comprend en poids 0,2 à 1,9% de carbone, 18 à 32% de chrome, 1,5% à 8% de tungstène, 15 à 40% de nickel, 6 à 12% de molybdène, 0,1 à 3 % de nobium tantale, 0,1 à 2 % de silicium, 5 0,1 à 3% de manganèse, 0,1 à 3% de zirconium, 0,1 à 3% de vanadium, 0 à 0,9% de bore, moins de 0,3% de cobalt et du fer en quantité telle qu'il assure la balance globale dudit alliage.

2. Alliage à haute endurance selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en poids 0,2 à 1,9 % de 10 carbone, 18 à 32% de chrome, 1,5 à 8% de tungstène, 15 à 40% de nickel, 6 à 12% de molybdène, 0,1 à 3% de niobium-tantale, 0,1 à 2% de silicium, 0,1 à 3% de manganèse, 0,1 à 3% de zirconium, 0,1 à 3 % de vanadium, moins de 0,3 % de cobalt et du fer en quantité telle qu'il assure la balance globale dudit 15 alliage.

3. Alliage à haute endurance selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en poids 0,2 à 1,9% de carbone, 18 à 32% de chrome, 1,5 à 8% de tungstène, 15 à 40% de nickel, 6 à 12% de molybdène, 0,1 à 3% de niobium-tantale, 20 0,1 à 2% de silicium, 0,1 à 3% de manganèse, 0,1 à 3% de zirconium, 0,1 à 3% de vanadium, 0,1 à 0,9% de bore, moins de 0,3% de cobalt et du fer en quantité telle qu'il assure la balance globale dudit alliage.

4. Alliage à haute endurance selon la revendication 3, 25 caractérisé en ce qu'il comprend en poids 0,70 à 1 % de carbone, 24 à 28 % de chrome, 0,7 à 1,2% de silicium, 0,5 à 1 % de manganèse, 6 à 9% de molybdène, 0,5 à 1 % de vanadium, 0,5 à

2

Balance : 0,2