FR2654747A1

FR2654747A1 - Corrosion-resistant Ni-Cr-Si-Cu alloys

Info

Publication number: FR2654747A1
Application number: FR9014284A
Authority: FR
Inventors: Sridhar Narasi
Original assignee: Haynes International Inc
Current assignee: Haynes International Inc
Priority date: 1989-11-17
Filing date: 1990-11-16
Publication date: 1991-05-24
Anticipated expiration: 2010-11-16
Also published as: FR2654747B1

Abstract

A nickel-based alloy comprising, in percentage by weight, approximately 20 % of chromium, approximately 2 % of copper, approximately 2 % of iron, approximately 2 % of molybdenum, approximately 5 % of silicon, the remainder consisting of nickel plus the usual impurities. This alloy exhibits good mechanical strength and can be subjected to hardening by precipitation; its heat stability and its weldability are excellent and it exhibits a high degree of resistance to pitting corrosion. Application: production of welded articles, of cast articles, of powdered substances or of additional substances for welding, intended to be employed in extremely oxidising environments.

Description

La présente invention a pour objet des alliages à base de nickel contenant du chrome, du silicium, du cuivre et, facultativement, d'autres éléments destinés à conférer des caractéristiques intéressantes d'ingéniérie pour l'utilisation dans des milieux extrêmement corrosifs et à de hautes températures. The present invention relates to nickel-based alloys containing chromium, silicon, copper and, optionally, other elements intended to confer advantageous engineering characteristics for use in extremely corrosive and high temperatures.

De nombreux produits et procédés industriels sont limités par des contraintes concernant les propriétés mécaniques et/ou chimiques de constituants. Par exemple, les moteurs à turbines fonctionneraient plus efficacement si les pièces qui les constituent possédaient une plus longue durée de vie aux températures élevées. De même, la transformation de produits, tels que des substances chimiques, serait plus efficace si les pièces constituant l'appareil de transformation étaient plus résistantes à la corrosion et/ou aux hautes températures. Many industrial products and processes are limited by constraints concerning the mechanical and / or chemical properties of constituents. For example, turbine engines would operate more efficiently if the parts that make them up last longer at high temperatures. Likewise, the transformation of products, such as chemical substances, would be more efficient if the parts constituting the transformation apparatus were more resistant to corrosion and / or to high temperatures.

Dans la pratique, les alliages à base de nickel ne satisfont pas à tous les besoins de l'industrie en raison de nombreuses insuffisances concernant les propriétés de résistance à la corrosion et de résistance mécanique. Pour cette raison, de nombreux alliages à base de nickel doivent être conçus pour satisfaire à ces critères. In practice, nickel-based alloys do not meet all the needs of the industry due to numerous shortcomings concerning the properties of corrosion resistance and mechanical resistance. For this reason, many nickel-based alloys must be designed to meet these criteria.

Parmi les alliages nouveaux à base de nickel, les différences peuvent être faibles, ou même subtiles, ces alliages devant être souvent élaborés pour posséder certaines associations de propriétés requises dans des conditions particulières d'utilisation.Among the new nickel-based alloys, the differences may be slight, or even subtle, these alloys often having to be developed to have certain combinations of properties required under particular conditions of use.

Le tableau 1 énumère un certain nombre d'alliages figurant dans des brevets de l'art antérieur. Toutes les compositions mentionnées dans la présente description et dans les revendications sont exprimées en pourcentage en poids (% en poids), sauf spécification contraire. Chacun des alliages présente généralement une excellente résistance à la corrosion ou une excellente ductilité par soudage ou une excellente résistance aux chocs Charpy ou bien d'excellentes caractéristiques de durcissement par vieillissement. Certains des alliages peuvent présenter plus d'une de ces propriétés ; cependant, aucun ne présente une bonne association de l'ensemble de ces propriétés. Les compositions des alliages à base de nickel de l'art antérieur mentionnés sur le tableau 1 peuvent pratiquement toutes contenir, entre autres éléments, du chrome, du cuivre, du molybdène et du silicium.Dans la plupart des cas, l'utilisation des alliages comme pièces coulées est limitée en raison de la forte teneur totale en chrome, silicium, carbone et cuivre. Table 1 lists a number of alloys appearing in prior art patents. All the compositions mentioned in the present description and in the claims are expressed in percentage by weight (% by weight), unless otherwise specified. Each of the alloys generally has excellent resistance to corrosion or excellent ductility by welding or excellent resistance to Charpy impact or excellent characteristics of hardening by aging. Some of the alloys may have more than one of these properties; however, none has a good association of all of these properties. The compositions of the nickel-based alloys of the prior art mentioned in Table 1 may practically all contain, among other elements, chromium, copper, molybdenum and silicon. In most cases, the use of the alloys as castings is limited due to the high total content of chromium, silicon, carbon and copper.

Il persiste un besoin d'alliages qui résistent avec succès à la précipitation de phases de carbures et de phases intermétalliques, tout en présentant encore une longue plage de résistance à la corrosion dans des milieux extrêmement oxydants dans les conditions de recuit en solution. Les alliages de l'art antérieur ne présentent pas une résistance suffisante à la corrosion dans certains milieux extrêmement oxydants. There remains a need for alloys which successfully resist the precipitation of carbide phases and intermetallic phases, while still exhibiting a long range of corrosion resistance in extremely oxidizing media under the conditions of annealing in solution. The alloys of the prior art do not have sufficient resistance to corrosion in certain extremely oxidizing media.

L'objectif principal de la présente invention consiste à proposer des alliages à base de nickel présentant une excellente résistance à la corrosion dans des milieux oxydants, dans les conditions de recuit, de soudage et de vieillissement thermique. The main objective of the present invention is to provide nickel-based alloys with excellent resistance to corrosion in oxidizing media, under the conditions of annealing, welding and thermal aging.

Un autre objectif consiste à proposer de tels alliages qui possèdent non seulement une excellente résistance à la corrosion, mais qui présentent également une stabilité thermique remarquable et une résistance à la perte de propriétés mécaniques en résultat de modifications structurales au cours du vieillissement ou d'un façonnage thermomécanique. Another objective consists in proposing such alloys which not only have excellent resistance to corrosion, but which also exhibit remarkable thermal stability and resistance to the loss of mechanical properties as a result of structural modifications during aging or thermomechanical shaping.

Encore un autre objectif consiste à proposer des alliages résistant à la fissuration par corrosion sous tension dans des milieux renfermant des chlorures, à l'état renforcé par précipitation. Yet another objective consists in proposing alloys resistant to cracking by tension corrosion in environments containing chlorides, in the state reinforced by precipitation.

Un objectif supplémentaire consiste à proposer des alliages à base de nickel en solutions solides qui puissent être aisément produits sous des formes corroyées ou coulées et qui puissent être aisément usinés et soient homogènes à l'état d'équilibre. An additional objective consists in proposing nickel-based alloys in solid solutions which can be easily produced in wrought or cast forms and which can be easily machined and are homogeneous in the equilibrium state.

Conformément à la présente invention, les objectifs et avantages précités sont obtenus par un ajustement soigneux de la composition des éléments essentiels dans les larges intervalles indiqués sur le tableau 2. Tous les alliages expérimentaux contenaient comme éléments facultatifs de l'aluminium, du carbone, du niobium, du cobalt, du fer, de l'azote, du titane et du tungstène essentiellement dans les larges intervalles mentionnés sur le tableau 2. Dans la plupart des cas, des additions délibérées de ces éléments n'ont pas été effectuées et les teneurs de ces éléments correspondent aux taux usuels d'impuretés. In accordance with the present invention, the abovementioned objectives and advantages are obtained by careful adjustment of the composition of the essential elements within the wide ranges indicated in Table 2. All of the experimental alloys contained as optional elements aluminum, carbon, niobium, cobalt, iron, nitrogen, titanium and tungsten mainly in the wide intervals mentioned in Table 2. In most cases, deliberate additions of these elements were not carried out and the contents of these elements correspond to the usual levels of impurities.

Les alliages sont résistants à de nombreux acides oxydants différents à différentes concentrations et températures. Ils possèdent une excellente ductilité par soudage, comme le montrent les résultats d'essais de flexion de soudure. La stabilité thermique, telle qu'elle est mise en évidence par les résultats d'essais de résistance aux chocs Charpy, est très avantageuse. Les alliages possèdent de bonnes propriétés de durcissement par vieillissement. Les alliages sont également résistants à la fissuration par corrosion sous tension à l'état durci par vieillissement. The alloys are resistant to many different oxidizing acids at different concentrations and temperatures. They have excellent ductility by welding, as shown by the results of weld bending tests. Thermal stability, as evidenced by Charpy impact resistance test results, is very advantageous. Alloys have good aging hardening properties. The alloys are also resistant to stress corrosion cracking in the hardened condition by aging.

Exemples et résultats d'essais
Corrosion. Une série d'essais a été effectuée pour déterminer les effets du chrome, du silicium, du molybdène et du cuivre sur la corrosion. Les effets avantageux d'associations de chrome et de silicium pour la résistance à des solutions extrêmement oxydantes, telles que l'acide sulfurique concentré, ont été montrés dans de nombreux brevets. Cependant, il a été trouvé que les teneurs en silicium requises sont déterminantes et dépendent de la teneur en chrome. Comme le montre le tableau 3, pour des milieux extrêmement oxydants (milieu B sur le tableau 3), plus la teneur en silicium est forte, plus l'alliage est résistant.Dans des milieux légèrement moins oxydants (milieux A et C), la vitesse de corrosion passe par un maximum en fonction de la teneur en silicium, de faibles quantités de silicium (allant jusqu'à 3 %) étant néfastes et de plus fortes quantités étant avantageuses. Dans des acides encore plus faiblement oxydants, tels que le milieu
D sur le tableau 3, le silicium est néfaste et le chrome est avantageux. Le rapport du chrome au silicium doit donc être situé dans un certain intervalle pour que l'alliage présente une résistance à des milieux très divers. Ces effets opposés de Si et Cr sont représentés sur la figure 1 par la vitesse de corrosion relative en fonction du rapport 2 Si/Cr (le facteur 2 étant destiné à prendre en considération la plus forte efficacité du silicium et le plus bas poids atomique). La figure 1 permet de constater que ce rapport est compris dans l'intervalle de 0,3 à 0,6 pour une résistance globale à des oxydants très divers. Ce rapport intervient en plus des limites de Cr et Si.Examples and test results
Corrosion. A series of tests was carried out to determine the effects of chromium, silicon, molybdenum and copper on corrosion. The advantageous effects of combinations of chromium and silicon for resistance to extremely oxidizing solutions, such as concentrated sulfuric acid, have been shown in numerous patents. However, it has been found that the required silicon contents are decisive and depend on the chromium content. As shown in Table 3, for extremely oxidizing media (medium B in Table 3), the higher the silicon content, the more resistant the alloy. In slightly less oxidizing media (media A and C), the corrosion rate goes through a maximum as a function of the silicon content, small quantities of silicon (up to 3%) being harmful and larger quantities being advantageous. In even weaker oxidizing acids, such as the medium
D in Table 3, silicon is harmful and chromium is advantageous. The ratio of chromium to silicon must therefore be located within a certain range so that the alloy exhibits resistance to very diverse media. These opposite effects of Si and Cr are represented in FIG. 1 by the relative corrosion rate as a function of the 2 Si / Cr ratio (the factor 2 being intended to take into account the higher efficiency of silicon and the lower atomic weight) . Figure 1 shows that this ratio is in the range of 0.3 to 0.6 for overall resistance to very diverse oxidants. This relationship occurs in addition to the limits of Cr and Si.

En outre, les effets avantageux de Mo et Cu peuvent être constatés dans du H2S04 à 90 % (milieu C). Le cuivre est particulièrement avantageux dans ce milieu. In addition, the beneficial effects of Mo and Cu can be seen in 90% H2SO4 (medium C). Copper is particularly advantageous in this medium.

Cependant, une trop forte teneur en cuivre (supérieure à 3,5 % est néfaste pour la résistance à la corrosion par piqûres et l'aptitude au traitement. Pour parvenir à des avantages optimaux, un maximum de 3,0 % de cuivre est recommandé, une valeur d'environ 2 % étant préférée.However, too high a copper content (greater than 3.5% is detrimental for pitting corrosion resistance and processability. To achieve optimal benefits, a maximum of 3.0% copper is recommended , a value of about 2% being preferred.

Ductilité par soudage. Les alliages de cette catégorie doivent avoir un haut degré de soudabilité. Une série d'essais a été effectuée de la manière indiquée sur le tableau 4. La ductilité par flexion de soudure a été déter minée par l'essai bien connu de flexion avec un rayon 2-T.Ductility by welding. Alloys in this category must have a high degree of weldability. A series of tests was carried out as shown in Table 4. The weld bending ductility was determined by the well known bending test with a 2-T radius.

Les résultats de l'essai indiquent que le rapport Ni à Fe doit être supérieur à 1,0. Des rapports inférieurs à 1 définissent les alliages à base de fer, par exemple les aciers de type 20 et l'acier duplex qui ne présente pas de résistance à la corrosion provoquée par différentes associations d'acides.The results of the test indicate that the Ni to Fe ratio must be greater than 1.0. Ratios lower than 1 define iron-based alloys, for example type 20 steels and duplex steel which does not have resistance to corrosion caused by different combinations of acids.

Il est bien connu que le silicium dans les aciers inoxydables et certains alliages de Ni posent des problèmes de fissuration de soudage et de diminution de la ductilité par soudage. Cependant, les alliages de la présente invention sont étonnamment résistants à ces problèmes, sous réserve que la teneur en nickel soit supérieure à un certain intervalle. Cela constitue une caractéristique importante de la présente invention. Les résultats d'essais de flexion de soudure sont présentés sur le tableau 4. Le tableau 4 permet de constater que, si la teneur en nickel est faible (inférieure à environ 12 %) ou si la teneur en nickel est supérieure à une certaine valeur (environ 25 %), les soudures subissent avec succès l'essai de flexion 2-T.A une teneur inférieure à 12 % de Ni (dans les alliages 20 Cr, 12 Co, 5 Si), l'alliage comprend une certaine quantité de ferrite dans la microstructure et il est bien connu que de faibles quantités de ferrite au début de la solidification de la soudure sont avantageuses pour la ductilité. Cependant, cet état n'est pas observé dans des alliages à base de nickel en solution solide homogène de la présente invention. Bien qu'une petite quantité de ferrite dans un acier inoxydable soit avantageuse pour la résistance à la fissuration au cours du soudage, la ferrite peut conduire à une fissuration accrue au cours de l'exposition à des températures de l'ordre de 870 C qui sont rencontrées au cours d'opérations de façonnage à chaud.Cependant, les alliages à haute teneur en Ni sont également résistants à la fissuration à ces températures.
Stabilité thermique. La stabilité thermique d'une série d'alliages a été testée en soumettant ces alliages à un choc après exposition à une température de 870 C pendant six minutes et trente minutes. Les résultats de l'essai sont présentés sur le tableau 5. Les résultats montrent qu'un alliage de la présente invention (alliage 5-8) possède une résistance adéquate aux chocs, malgré un échantillon sous-dimensionné. L'alliage 5-9 de la présente invention a été exposé à une température de 8700C pendant six minutes et une heure. Les deux alliages possédaient une bonne résistance aux chocs, comparativement aux alliages ayant une valeur ( < 20-Fe) x (Si-3) ] inférieure à 5.La teneur en fer doit être inférieure à 19 %.It is well known that silicon in stainless steels and certain alloys of Ni pose problems of welding cracking and reduction of ductility by welding. However, the alloys of the present invention are surprisingly resistant to these problems, provided that the nickel content is greater than a certain range. This is an important feature of the present invention. The results of weld bending tests are presented in Table 4. Table 4 shows that, if the nickel content is low (less than about 12%) or if the nickel content is above a certain value (about 25%), the welds successfully undergo the 2-TA bending test with a content of less than 12% of Ni (in 20 Cr, 12 Co, 5 Si alloys), the alloy includes a certain amount of ferrite in the microstructure and it is well known that small amounts of ferrite at the start of solidification of the weld are advantageous for ductility. However, this state is not observed in nickel-based alloys in a homogeneous solid solution of the present invention. Although a small amount of ferrite in stainless steel is beneficial for resistance to cracking during welding, ferrite can lead to increased cracking during exposure to temperatures in the range of 870 C which are encountered during hot forming operations, however, alloys with a high Ni content are also resistant to cracking at these temperatures.
Thermal stability. The thermal stability of a series of alloys was tested by subjecting these alloys to an impact after exposure to a temperature of 870 C for six minutes and thirty minutes. The results of the test are shown in Table 5. The results show that an alloy of the present invention (alloy 5-8) has adequate impact resistance, despite an undersized sample. Alloy 5-9 of the present invention was exposed to a temperature of 8700C for six minutes and one hour. Both alloys had good impact resistance compared to alloys with a value (<20-Fe) x (Si-3)] of less than 5.The iron content must be less than 19%.

Durcissement par vieillissement. Un autre avantage de ces alliages est l'aptitude à être fortement durci par un traitement thermique. Le silicium se comporte d'une manière similaire à Al et Ti, mais il existe des différences considérables. La température de vieillissement requise pour induire un durcissement est plus basse pour les alliages de Si, ce qui permet de les soumettre plus aisément à un durcissement par vieillissement. La teneur en fer doit être inférieure à environ 19 % et la teneur en silicium doit être supérieure à 3 %. La valeur de ((20-Fe) x (Si-3) ] doit être supérieure à 5 pour qu'un durcissement soit observé. Les résultats sont présentés sur le tableau 6.Hardening by aging. Another advantage of these alloys is the ability to be strongly hardened by heat treatment. Silicon behaves similarly to Al and Ti, but there are considerable differences. The aging temperature required to induce hardening is lower for Si alloys, which makes it easier to subject them to aging hardening. The iron content should be less than about 19% and the silicon content should be more than 3%. The value of ((20-Fe) x (Si-3)] must be greater than 5 for curing to be observed The results are shown in Table 6.

Les exemples et résultats d'essais définissent la présente invention. Les résultats d'essais montrent que l'alliage de la présente invention possède une association remarquable de propriétés d'ingéniérie. Les rapports et les intervalles de composition ont été établis pour identifier l'alliage d'une manière pragmatique. Bien que le mécanisme exact de la présente invention ne soit pas totalement élucidé, il a été déterminé que les rapports établis donnent les meilleurs résultats. Ainsi, la présente invention nécessite non seulement les intervalles spécifiques de composition pour les éléments déterminants, mais également les rapports mentionnés entre certains éléments. The examples and test results define the present invention. The test results show that the alloy of the present invention has a remarkable combination of engineering properties. Composition ratios and intervals have been established to identify the alloy in a pragmatic manner. Although the exact mechanism of the present invention has not been fully elucidated, it has been determined that the reports established work best. Thus, the present invention requires not only the specific composition intervals for the determining elements, but also the mentioned ratios between certain elements.

Des échantillons expérimentaux de l'alliage de la présente invention ont été produits sous forme de feuilles, de pièces coulées, de matières d'apport de soudure, etc., sans aucune difficulté de transformation. Experimental samples of the alloy of the present invention were produced in the form of sheets, castings, solder filler materials, etc., without any processing difficulties.

L'alliage de la présente invention peut être produit sous forme de produits coulés, de produits travaillés ou de produits en poudre, ainsi que sous forme d'articles destinés à être utilisés dans des procédés de soudure et dans des assemblages soudés. The alloy of the present invention can be produced in the form of cast products, worked products or powdered products, as well as in the form of articles intended for use in welding processes and in welded assemblies.

Tableau 1. Alliages de l'art antérieur
Composition, en pourcentage en poids
2 103 85 2 821 474 3 758 296 4 033 767 2 938 786 4 836 985
Al - - - - -
C 0,30 - 0,05 - 0,25 0,05 - 0,25 jusqu'à 0,03 jusqu'à 0,11
Cb - - - -
Cr 20 - 30 9 - 30 30 - 34 30 - 35 19 - 26 31 - 33
Co - - 4 - 7,5 4 - 7,5 - 1,2 max.Table 1. Alloys of the prior art
Composition, in percentage by weight
2,103 85 2,821,474 3,758,296 4,033,767 2,938,786 4,836,985
Al - - - - -
C 0.30 - 0.05 - 0.25 0.05 - 0.25 up to 0.03 up to 0.11
Cb - - - -
Cr 20 - 30 9 - 30 30 - 34 30 - 35 19 - 26 31 - 33
Co - - 4 - 7.5 4 - 7.5 - 1.2 max.

Cu 3,5 - 7 0,05 - 5 2,5 - 8 2,5 - 8 4 - 7 2,7 - 4
Fe 2 - 12 - jusqu'à 25 3 - 25 jusqu'à 10 le reste à 23,0
Mn 1 - 1 - 3,5 1 - 3,5 jusqu'à 1,5 jusqu'à 2,0
Mo 2 - 6 - 4 - 5,25 0 - 3 5 - 9 4 - 5,2
N - - - - - 0,04 - 0,62
Ni* 50 - 55 le reste 26 - 48 30 - 48 46 - 69 36 - 40,5
Si 3,5 - 5 6 - 7 jusqu'à 4,0 0 - 6 1,5 - 7,5 2,5 - 6
Ti - - - - -
W 1 - 3 - - - - jusqu'à 0,07
B - - jusqu'à 0,10 jusqu'à 0,10 0,025 - 0,55
Si + Mo - - - jusqu'à 4 -
Impuretés - - - - le reste
(corroyé) qusqu'à 0,25
Ti+Cb+Ta - - - - - jusqu'à 0,05 Tableau 2 - Alliages de la présente invention
Composition, pourcentage en poids
Intervalle Intervalle Alliages caractéristiques
Intrvalle large intermédiaire préféré Alliage 3-9 Alliage 5-9 Alliage 6-7 Alliage 6-8 Alliage 6-18
Al : jusqu'à 1,5% jusqu'à 0,5 jusqu'à 0,3 - - - -
C : jusqu'à 0,06% jusqu'à 0,04 jusqu'à 0,02 - - - -
Cb : jusqu'à 3 % jusqu'à 1,0 jusqu'à 0,3 - - - -
Cr : 11-29 % 16 - 23 19 - 21 20 19 25 22 22
Co : jusqu'à 20% jusqu'à 10 jusqu'à 5 - - - -
Cu : 1-3,5% 1 - 3 1,5 - 2,5 2,3 2,3 2 1,8 2,2
Fe : jusqu'à 19% 1 - 10 3 - 7 - 4,6 1,8 1,8 0,12
Mn : jusqu'à 2% jusqu'à 1 jusqu'à 0,5 - - - -
Mo : 1-6,5% 1 - 5 1,5 - 3 3,0 1,5 3,00 3 2,8
N : jusqu'à 0,2% jusqu'à 0,1 jusqu'à 0,03 - - - -
Ni : le rest* le reste le reste le reste le reste le reste le reste le reste
Si : 3,5 - 6,5% 4 - 6 4,5 - 3,5 5,0 5,2 5,00 5,2 5,0
Ti : jusqu'à 2% jusqu'à 1 jusqu'à 0,2 - - - -
W : jusqu'à 2,5% jusqu'à 1 jusqu'à 0,5 - - - - 2 Si/Cr : 0,35 - 0,6
Ni/Fe : supérieur à 2
(20-Fe) x (Si-3) : supérieur à 5 * Nickel plus impuretés Tableau 3. Effets de Cr, Si, Mo et Cu sur la corrosion dans différents milieux oxydants.Cu 3.5 - 7 0.05 - 5 2.5 - 8 2.5 - 8 4 - 7 2.7 - 4
Fe 2 - 12 - up to 25 3 - 25 up to 10 the rest at 23.0
Mn 1 - 1 - 3.5 1 - 3.5 up to 1.5 up to 2.0
MB 2 - 6 - 4 - 5.25 0 - 3 5 - 9 4 - 5.2
N - - - - - 0.04 - 0.62
Ni * 50 - 55 the rest 26 - 48 30 - 48 46 - 69 36 - 40.5
If 3.5 - 5 6 - 7 up to 4.0 0 - 6 1.5 - 7.5 2.5 - 6
Ti - - - - -
W 1 - 3 - - - - up to 0.07
B - - up to 0.10 up to 0.10 0.025 - 0.55
If + MB - - - up to 4 -
Impurities - - - - the rest
(corrected) only to 0.25
Ti + Cb + Ta - - - - - up to 0.05 Table 2 - Alloys of the present invention
Composition, percentage by weight
Interval Interval Characteristic alloys
Intermediate wide range preferred Alloy 3-9 Alloy 5-9 Alloy 6-7 Alloy 6-8 Alloy 6-18
Al: up to 1.5% up to 0.5 up to 0.3 - - - -
C: up to 0.06% up to 0.04 up to 0.02 - - - -
Cb: up to 3% up to 1.0 up to 0.3 - - - -
Cr: 11-29% 16 - 23 19 - 21 20 19 25 22 22
Co: up to 20% up to 10 up to 5 - - - -
Cu: 1-3.5% 1 - 3 1.5 - 2.5 2.3 2.3 2 1.8 2.2
Fe: up to 19% 1 - 10 3 - 7 - 4.6 1.8 1.8 0.12
Mn: up to 2% up to 1 up to 0.5 - - - -
MB: 1-6.5% 1 - 5 1.5 - 3 3.0 1.5 3.00 3 2.8
N: up to 0.2% up to 0.1 up to 0.03 - - - -
Ni: the rest * the rest the rest the rest the rest the rest the rest the rest
If: 3.5 - 6.5% 4 - 6 4.5 - 3.5 5.0 5.2 5.00 5.2 5.0
Ti: up to 2% up to 1 up to 0.2 - - - -
W: up to 2.5% up to 1 up to 0.5 - - - - 2 Si / Cr: 0.35 - 0.6
Ni / Fe: greater than 2
(20-Fe) x (Si-3): greater than 5 * Nickel plus impurities Table 3. Effects of Cr, Si, Mo and Cu on corrosion in different oxidizing media.

Vitesse de corrosion, um/an
ALLIAGE N Cr Fe Si Mo W Cu A B C D
Effet du silicium 3-1 21,2 0,1 0,09 0,0 0,0 0,0 55,9 2743,2 3137.0 223,5 3-2 21,4 0,22 2,87 0,0 0,0 0,0 424,2 335,3 1160,8 340,4 3-3 21,5 0,11 3,79 0,0 0,0 0,0 464,8 149,9 2395,9 412,6 3-4 21,4 0,1 4,86 0,0 0,0 0,0 35,6 73,7 2476,5 543,6
Effet de Mo, W, Cu 3-5 21,2 1,91 4,92 2,8 0,0 0,0 45,7 53,3 11181,1 690,9 3-6 21,3 0,12 4,78 2,8 2,6 0,0 43,2 48,3 1983,7 871,2 3-7 21,5 0,18 5,09 6,7 0 0,0 563,5 132,1 2029,5 848,4 3-8* 21,8 0,13 4,64 2,7 0 2,0 5,1 45,7 160,0 731,5 3-9* 19,8 4,95 5,09 3,0 0 2,3 - 66,0 137,2 751,8 3-10* 19,1 4,6 5,22 1,5 0 2,3 - 66,0 340,4 594,4
Effet de Cr 3-11* 29,3 4,92 5,11 0,0 0 2,1 - 88,9 254,0 320,0 3-12 17,6 0,1 4,79 0,0 0 0,0 86,4 68,6 2428,2 703,6 3-13* 11,9 4,95 5,19 3,0 0 2,2 - 76,6 660,4 2921,0 3-14* 21,8 4,93 6,60 2,9 0 2,1 - FISSURE PAR FORGEAGE
Milieux oxydants
A = 99 % de H2SO4, 130 C
B = 30 % de H2SO4 + 5 % de CrO3, 79 C
C = 90 % de H2SO4, 80 C
D = 50 % de H2SO4 + 42 g/l de Fe2(SO4)3, à l'ébullition (ASTM G-28A) *Alliages de la présente invention Tableau 4. Effet de Ni, Fe et Si sur la ductilité par flexion de soudure
Alliage N Fe Co Ni Si Cr Mo Ni/Fe Déformation Résultats de l'essai de
flexion suivant un rayon 2-T 4-1 44,00 11,10 19,50 4,83 20,30 0,00 0,44 0,00 FISSURE, LEGERE FLEXION, PLAQUE
DE 6,35 mm 4-2 46,00 5,90 21,70 5,00 20,40 0,00 0,47 0,00 FISSURE LORS DU SOUDAGE 4-3 49,00 0,00 24,60 5,20 20,50 0,00 0,50 0,00 FISSURE AU COURS DU SOUDAGE 4-4 38,00 5,97 25,60 4,30 20,30 3,00 0,67 0,00 FISSURE, LEGERE FLEXION, PLAQUE
DE 6,35 mm 4-5 41,00 5,90 25,10 3,10 20,00 3,10 0,61 0,00 FISSURE, LEGERE FLEXION, PLAQUE
DE 6,35 mm 4-6 55,50 5,60 12,50 4,90 21,10 0,10 0,23 1,00 NON FISSURE, PLAQUE DE 12,7 mm 4-7 53,00 11,80 10,00 4,10 20,40 0,40 0,19 4-8 53,00 11,70 10,00 5,00 20,00 0,00 0,19 4-9 0,14 0,00 74,10 5,50 19,20 0,00 529,29 1,00 NON FISSURE, PLAQUE DE 12,7 mm 4-10 0,14 11,60 62,50 5,80 19,70 0,00 446,43 1,00 NON FISSURE, PLAQUE DE 12,7 mm 4-11 19,45 11,80 42,60 5,66 20,29 0,00 2,19 1,00 NON FISSURE, PLAQUE DE 12,7 mm 4-12* 4,95 0 64,73 5,09 19,78 2,96 13,08 1,00 NON FISSURE, PLAQUE DE 12,7 mm** * Alliage de la présente invention - contient 2,29 % de cuivre ** Essai de flexion suivant un rayon 2,5-T Tableau 5. Effets de Ni, Co, Fe et Si sur la stabilité thermique.Corrosion rate, um / year
ALLOY N Cr Fe Si Mo W Cu ABCD
Effect of silicon 3-1 21.2 0.1 0.09 0.0 0.0 0.0 55.9 2,743.2 3,137.0 223.5 3-2 21.4 0.22 2.87 0.0 0 .0 0.0 424.2 335.3 1,160.8 340.4 3-3 21.5 0.11 3.79 0.0 0.0 0.0 464.8 149.9 2,395.9 412.6 3-4 21.4 0.1 4.86 0.0 0.0 0.0 35.6 73.7 2,476.5 543.6
Effect of Mo, W, Cu 3-5 21.2 1.91 4.92 2.8 0.0 0.0 45.7 53.3 11,181.1 690.9 3-6 21.3 0.12 4 , 78 2.8 2.6 0.0 43.2 48.3 1983.7 871.2 3-7 21.5 0.18 5.09 6.7 0 0.0 563.5 132.1 2029, 5,848.4 3-8 * 21.8 0.13 4.64 2.7 0 2.0 5.1 45.7 160.0 731.5 3-9 * 19.8 4.95 5.09 3 .0 0 2.3 - 66.0 137.2 751.8 3-10 * 19.1 4.6 5.22 1.5 0 2.3 - 66.0 340.4 594.4
Cr effect 3-11 * 29.3 4.92 5.11 0.0 0 2.1 - 88.9 254.0 320.0 3-12 17.6 0.1 4.79 0.0 0 0 .0 86.4 68.6 2,428.2 703.6 3-13 * 11.9 4.95 5.19 3.0 0 2.2 - 76.6 660.4 2,921.0 3-14 * 21, 8 4.93 6.60 2.9 0 2.1 - CRACKING BY FORGING
Oxidizing media
A = 99% H2SO4, 130 C
B = 30% H2SO4 + 5% CrO3, 79 C
C = 90% H2SO4, 80 C
D = 50% of H2SO4 + 42 g / l of Fe2 (SO4) 3, at boiling point (ASTM G-28A) * Alloys of the present invention Table 4. Effect of Ni, Fe and Si on the ductility by bending of welding
Alloy N Fe Co Ni Si Cr Mo Ni / Fe Deformation Test results
bending along a radius 2-T 4-1 44.00 11.10 19.50 4.83 20.30 0.00 0.44 0.00 CRACKING, LIGHT BENDING, PLATE
OD 6.35 mm 4-2 46.00 5.90 21.70 5.00 20.40 0.00 0.47 0.00 CRACKING DURING WELDING 4-3 49.00 0.00 24.60 5, 20 20.50 0.00 0.50 0.00 CRACKING DURING WELDING 4-4 38.00 5.97 25.60 4.30 20.30 3.00 0.67 0.00 CRACKING, LIGHT BENDING, PLATE
OD 6.35 mm 4-5 41.00 5.90 25.10 3.10 20.00 3.10 0.61 0.00 CRACK, LIGHT BENDING, PLATE
OD 6.35 mm 4-6 55.50 5.60 12.50 4.90 21.10 0.10 0.23 1.00 NON CRACKED, 12.7 mm PLATE 4-7 53.00 11.80 10.00 4.10 20.40 0.40 0.19 4-8 53.00 11.70 10.00 5.00 20.00 0.00 0.19 4-9 0.14 0.00 74, 10 5.50 19.20 0.00 529.29 1.00 NON-CRACKED, 12.7 mm PLATE 4-10 0.14 11.60 62.50 5.80 19.70 0.00 446.43 1 .00 NON CRACKED, 12.7 mm PLATE 4-11 19.45 11.80 42.60 5.66 20.29 0.00 2.19 1.00 NON CRACKED, 12.7 mm PLATE 4-12 * 4.95 0 64.73 5.09 19.78 2.96 13.08 1.00 NON-CRACKED, 12.7 mm PLATE ** * Alloy of the present invention - contains 2.29% copper ** Flexion test along a 2,5-T radius Table 5. Effects of Ni, Co, Fe and Si on thermal stability.

ALLIAGE N Fe Co NI Si Cr Mo Cu Ni/Fe Résistanceaux chocs Charpy sur entaille en V (J)
270 C/6 min 870 C/30 min 5-1 46,40 5,90 21,70 5,11 20,40 0,00 - 0,47 10,5 6,1 5-2 55,50 5,60 12,50 4,90 21,10 0,10 - 0,23 4,4 4,4 2-3 53,00 11,80 10,00 4,10 20,40 1,40 - 0,19 9,0 9,5 2-4 53,00 11,70 10,00 5,00 20,00 0,00 - 0,19 6,8 5,7 2-5 0,14 0,00 74,10 5,50 19,20 0,00 - 529,29 337,6 253,6 2-6 0,14 11,60 62,50 5,80 19,70 0,00 - 446,43 270,3 189,8 2-7 19,45 11,80 42,60 5,66 20,29 0,00 - 2,19 199,8 127,7 2-8* 5,00 0,00 65,08 5,12 19,66 3,05 1,9 13,02 89,2 2-9* 4,60 - 66,9 5,22 19,14 1,46 2,28 14,54 95,9 86,4 (1 h) * Alliagesde la présente invention Tableau 6. Effet de Fe et Si sur l'accroissement, induit par vieillissement,
de la résistance au fluage.ALLOY N Fe Co NI Si Cr Mo Cu Ni / Fe Charpy impact resistors on V-notch (J)
270 C / 6 min 870 C / 30 min 5-1 46.40 5.90 21.70 5.11 20.40 0.00 - 0.47 10.5 6.1 5-2 55.50 5.60 12.50 4.90 21.10 0.10 - 0.23 4.4 4.4 2-3 53.00 11.80 10.00 4.10 20.40 1.40 - 0.19 9.0 9.5 2-4 53.00 11.70 10.00 5.00 20.00 0.00 - 0.19 6.8 5.7 2-5 0.14 0.00 74.10 5.50 19 , 20 0.00 - 529.29 337.6 253.6 2-6 0.14 11.60 62.50 5.80 19.70 0.00 - 446.43 270.3 189.8 2-7 19 , 45 11.80 42.60 5.66 20.29 0.00 - 2.19 199.8 127.7 2-8 * 5.00 0.00 65.08 5.12 19.66 3.05 1 , 9 13.02 89.2 2-9 * 4.60 - 66.9 5.22 19.14 1.46 2.28 14.54 95.9 86.4 (1 h) * Alloys of the present invention Table 6. Effect of Fe and Si on the increase, induced by aging,
creep resistance.

ALLIAGE Co Cr Fe Mo Ni Cu Si (20-Fe)x(Si-3) Accroissement Résistance 0,2 % de résis
de la résis- au fluage tance au fluage,
tance au fluage à l'état MPa
MPa recuit 593 C/24 h 6-1 0,00 21,60 0,10 0,00 77,98 - 0,10 -57,71 24,50 236,60 261,10 6-2 0,00 21,76 0,22 0,00 74,43 - 3,14 2,77 0,00 252,35 248,20 6-3 11,76 20,29 19,45 0,00 42,64 - 5,66 1,46 28,00 245,00 273,00 6-4 0,00 21,76 11,62 0,00 60,72 - 5,70 22,63 425,11 247,10 672,21 6-5* 0,00 21,68 9,37 2,99 55,91 2,1 4,91 20,30 388,30 368,20 766,50 6-6 0,00 21,55 4,78 0,00 67,62 - 5,85 43,38 498,96 240,94 739,90 6-7* 0,00 24,73 1,75 3,00 60,88 1,9 5,00 36,50 428,40 396,90 825,30 6-8* 0,00 21,73 1,81 2,98 63,90 1,8 5,22 40,38 577,50 366,10 943,60 6-9 0,00 21,30 1,87 2,73 67,95 - 5,89 52,40 598,57 357,28 955,85 6-10 0,00 21,68 0,19 6,56 65,68 - 5,66 52,69 555,31 398,16 953,47 6-11 0,00 19,15 0,14 0,49 74,13 - 5,48 49,25 497,00 245,00 742,00 6-12 11,64 19,68 0,14 0,00 62,49 - 5,83 56,20 448,04 245,00 693,00 6-13* 0,00 21,99 0,12 2,84 67,60 2,2 5,02 40,16 576,24 329,14 905,38 6-14 0,00 21,43 0,11 2,78 67,52 - 5,77 55,10 596,05 387,38 983,43 6-15 0,00 23,96 0,11 0,00 69,87 - 5,84 56,49 442,33 260,40 702,73 6-16 0,00 21,40 0,11 0,00 72,58 - 5,66 52,91 535,64 288,82 824,46 6-17 0,00 21,73 0,11 0,00 73,63 - 4,29 25,66 362,53 249,62 612,75 6-18 0,00 19,52 0,10 0,00 76,34 - 5,82 56,12 532,21 259,92 792,19 * AOCROISSEMENT DE LA RESISTANCE AU FLUAGE = RESISTANCE AU FLUAGE (APRES VIEILLISSEMENT) - RESISTANCE AU FLUAGE
(A L'ETAT RECUIT) * Alliages de la présente invention
Il va de soi que la présente invention n'a été décrite qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. ALLOY Co Cr Fe Mo Ni Cu Si (20-Fe) x (Si-3) Increase Resistance 0.2% of resis
creep resistance creep resistance,
creep rate in MPa state
MPa annealed 593 C / 24 h 6-1 0.00 21.60 0.10 0.00 77.98 - 0.10 -57.71 24.50 236.60 261.10 6-2 0.00 21, 76 0.22 0.00 74.43 - 3.14 2.77 0.00 252.35 248.20 6-3 11.76 20.29 19.45 0.00 42.64 - 5.66 1, 46 28.00 245.00 273.00 6-4 0.00 21.76 11.62 0.00 60.72 - 5.70 22.63 425.11 247.10 672.21 6-5 * 0, 00 21.68 9.37 2.99 55.91 2.1 4.91 20.30 388.30 368.20 766.50 6-6 0.00 21.55 4.78 0.00 67.62 - 5.85 43.38 498.96 240.94 739.90 6-7 * 0.00 24.73 1.75 3.00 60.88 1.9 5.00 36.50 428.40 396.90 825 , 30 6-8 * 0.00 21.73 1.81 2.98 63.90 1.8 5.22 40.38 577.50 366.10 943.60 6-9 0.00 21.30 1, 87 2.73 67.95 - 5.89 52.40 598.57 357.28 955.85 6-10 0.00 21.68 0.19 6.56 65.68 - 5.66 52.69 555, 31,398.16 953.47 6-11 0.00 19.15 0.14 0.49 74.13 - 5.48 49.25 497.00 245.00 742.00 6-12 11.64 19.68 0.14 0.00 62.49 - 5.83 56.20 448.04 245.00 693.00 6-13 * 0.00 21.99 0.12 2.84 67.60 2.2 5.02 40.16 576.24 329.14 905.38 6-14 0.00 21.43 0.11 2.78 67.52 - 5.77 55.10 596.05 387.38 983.43 6-15 0 .00 23.96 0.11 0.00 69.87 - 5.84 56.49 442.33 260.40 702.73 6-16 0.00 21.40 0.11 0.00 72.58 - 5.66 52.91 535.64 288.82 824.46 6-17 0.00 21.73 0 , 11 0.00 73.63 - 4.29 25.66 362.53 249.62 612.75 6-18 0.00 19.52 0.10 0.00 76.34 - 5.82 56.12 532 , 21,259.92,792.19 * INCREASED CREEK RESISTANCE = CREEK RESISTANCE (AFTER AGING) - CREEK RESISTANCE
(IN THE ANNUCED STATE) * Alloys of the present invention
It goes without saying that the present invention has been described for explanatory purposes, but in no way limiting, and that numerous modifications can be made thereto without departing from its scope.

Claims

1. Alloy based on nickel, characterized in that it essentially comprises, in percentage by weight, up to 1.5% of aluminum, up to 0.06% of carbon, up to 3% of niobium , 11 to 29% chromium, up to 20% cobalt, 1 to 3% copper, up to 19% iron, up to 2% manganese, 1 to 6.5% molybdenum, up to at 0.2% nitrogen, 3.5 to 6.5% silicon, up to 2% titanium, up to 2.5% tungsten, the remainder consisting of nickel and usual impurities, the value of F (20-Fe) x (Si3) 1 being greater than 5.

2. Alloy according to claim 1, characterized in that it contains up to 0.5% of aluminum, up to 0.04% of carbon, up to 1% of niobium, 16 to 23% of chromium , up to 10% cobalt, 1 to 3% copper, 1 to 10% iron, up to 1% manganese, 1 to 5% molybdenum, up to 0.1% nitrogen, 4 to 6 % silicon, up to 1% titanium and up to 1% tungsten.

3. Alloy according to claim 1, characterized in that it contains up to 0.3% of aluminum, up to 0.02% of carbon, up to 0.3% of niobium, 19 to 21% chromium, up to 5% cobalt, 1.5-2.5% copper, 3-7% iron, up to 0.5% manganese, 1.5-3% molybdenum, up to 0.03% nitrogen, 4.5-5.5% silicon, up to 0.2% titanium and up to 0.5% tungsten.

4. Alloy according to claim 1, characterized in that the value of the 2 Si / Cr ratio is in the range from 0.35 to 0.6 and the value of the Ni / Fe ratio is greater than 2 to impart resistance improved corrosion and high temperatures.

5. Alloy according to claim 1, characterized in that it is in the form of wrought pieces of cast pieces, powdered materials or welding filler materials.