CH676607A5

CH676607A5 -

Info

Publication number: CH676607A5
Application number: CH351/89A
Authority: CH
Inventors: Michael F Rothman; Dwaine L Klarstrom; George Y Lai
Original assignee: Haynes Int Inc
Priority date: 1988-02-10
Filing date: 1989-02-02
Publication date: 1991-02-15
Also published as: IT8919364A0; AT396118B; NO173065C; GB2215737B; FR2626893B1; DE3903682A1; JPH01252758A; NL193408C; NO890558D0; FI94062C; US4853185A; SE8803982L; FI890471L; HK21197A; NO890558L; IT1228309B; KR890013204A; NL193408B; JPH0798983B2; FR2626893A1

Description

s

10

15

EO

25

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CH676 607 A5

Description

L'invention se rapporte, de façon générale, à des alliages métalliques contenant des quantités importantes de fer, de nickel et de chrome et, plus particulièrement, à une composition soigneusement équilibrée convenant pour l'utilisation dans des milieux agressifs a température élevée.

De nombreux chercheurs ont tenté de mettre au point des alliages présentant une résistance mécanique élevée, de faibles taux de fluage et une bonne résistance à la corrosion à diverses températures. Dans le brevet des Etats-Unis No 3 627 516, Bellot et Hugo précisent qu'il est bien connu de préparer des alliages dotés de propriétés de résistance mécanique et de résistance à la corrosion, en incorporant à l'alliage environ 30% à 35% de nickel, 23% à 27% de chrome et des quantités relativement faibles de carbone, de manganèse, de silicium, de phosphore et de soufre. Les propriétés mécaniques de ce type d'alliage furent améliorées par addition de tungstène et de molybdène. Bellot et Hugo améliorèrent encore cet alliage en ajoutant du niobium, à raison de 0,20% à 3,0% en poids. Deux années plus tard, ils montraient, dans le brevet des États-Unis No 3 758 294, que cette résistance mécanique élevée, ce faible taux de fluage et cette bonne résistance à la corrosion pouvaient être obtenus dans le même type d'alliage en incorporant, en poids, 1,0% à 8,0% de niobium, 0,3% à 4,5% de tungstène et 0,02% à 0,25% d'azote. Les deux brevets font état d'une teneur en carbone de l'alliage comprise entre 0,05% et 0,85%.

Il ne semble pas que Bellot et Hugo se soient préoccupés de l'aptitude de leurs alliages à être travaillés et fabriqués à chaud. Il est bien connu que des teneurs en carbone supérieures à 0,20% affaiblissent dans une large mesure l'aptitude au travail et à la fabrication à chaud. De nombreux alliages décrits par Bellot et Hugo renferment plus de 0,20% de carbone. Les revendications de leurs deux brevets requièrent environ 0,40% de carbone. En raison de ces valeurs élevées en carbone, de tels alliages sont difficiles à être travaillés, fabriqués ou réparés à chaud.

Dans le brevet des Etats-Unis No 3 627 516, Bellot et Hugo tentent d'éviter l'utilisation d'éléments d'alliage coûteux, tels que le tungstène et le molybdène, pour améliorer les propriétés mécaniques, en ajoutant 0,20% à 3,0% de niobium. Toutefois, dans le brevet des Etats-Unis No 3 758 294, ils trouvent ultérieurement que Je tungstène est nécessaire pour obtenir une soudabilité élevée et une résistance satisfaisante à la carburation. Ainsi, l'enseignement de Bellot et Hugo se traduit par le fait que le tungstène, bien que coûteux, est nécessaire pour obtenir une soudabilité élevée dans un alliage résistant à la corrosion.

Le carbone et le tungstène, ainsi que d'autres éléments de renforcement en solution solide, tels que le molybdène, sont utilisés dans des alliages de la famille Ni-Cr-Fe renfermant généralement environ 15 à 45% de nickel et 15 à 30% de chrome, en vue d'obtenir une résistance aux températures élevées. L'utilisation de quantités importantes de carbone et d'éléments de renforcement en solution solide est préjudiciable à la stabilité thermique, réduit la résistance aux cycles thermiques et accroît généralement le coût du produit de façon excessive. Habituellement, le durcissement structural est, ou bien limité à des améliorations de résistance à température relativement basse, ou bien associé à des problèmes de stabilité thermique et d'aptitude à la fabrication.

En plus de ces considérations de résistance, les alliages de la technique connue de cette famille n'ont qu'une résistance moyenne à la corrosion en présence de milieux agressifs à haute température, tels que ceux renfermant des hydrocarbures, du CO, du CO2 et des composés soufrés.

La présente invention a pour objet un alliage Fe-Ni-Cr ayant des propriétés mécaniques améliorées et une aptitude améliorée au travail à chaud, grâce à l'addition d'une quantité soigneusement contrôlée d'azote et tout en prévoyant des quantités d'azote, de colombium et de carbone dans un rapport défini. De préférence, le colombium est ajouté de manière à comprendre jusqu'à 1% de l'alliage, en vue de produire des particules de composé complexe de carbonitrure qui se forment lorsque l'alliage est en cours d'utilisation et qui favorisent le renforcement. Le colombium augmente également la solubilité de l'azote dans l'alliage, ce qui permet qu'une plus haute teneur d'azote soit comprise dans l'alliage, procurant ainsi une résistance mécanique plus élevée. La présence de générateurs de nitrures plus actifs, tels que l'aluminium et le zîrconium, est limitée afin d'éviter une formation initiale excessive de nitrure grossier fors de fa fabrication de l'alliage et, par conséquent, une perte de résistance. Le chrome est présent à des teneurs supérieures à 12% pour procurer à la fois une résistance à l'oxydation appropriée et une solubilité de l'azote appropriée. Lorsque le colombium, le vanadium ou le tantale est présent dans l'alliage, une très petite quantité de titane exercera des effets avantageux de renforcement de la résistance (sans dépasser 0,20% de Ti). Le silicium peut être ajouté jusqu'à 3,0% afin d'optimiser la résistance à l'oxydation; toutefois, la résistance mécanique décroît de façon notable pour des teneurs supérieures à environ 1% de Si. Il est ainsi possible d'avoir deux classes d'alliages: jusqu'à 1% de Si, un alliage présentant une excellente résistance, et de 1% à 3% de Si, un alliage présentant une plus faible résistance, mais une meilleure résistance à l'oxydation.

L'alliage de la présente invention est un alliage Fe-Ni-Cr renfermant 25% à 45% de nickel et 12% à 32% de chrome. Plus particulièrement, la composition se situe dans les plages suivantes:

Ni 25% à 45%

Gr 12% à 32%

Cb 0,10 à 2,0% (min. 9 x teneur en carbone)

Ti jusqu'à 0,20% max.

2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

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60

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Si jusqu'à 3% max.

N 0,05 à 0,50%

C 0,02 à 0,20%

Mn jusqu'à 2,0% max.

Al jusqu'à 1,0% max.

Mo/W jusqu'à 5% max.

B jusqu'à 0,02% max.

Zr jusqu'à 0,2% max.

Co jusqu'à 5% max.

Y, La, Ce, métaux des terres rares jusqu'à 0,1% max.

ie reste étant constitué par du fer et les impuretés classiques

L'azote dans cet alliage se comporte comme un élément de renforcement de solution solide et, en outre, précipite sous forme de nitrures en cours d'utilisation, constituant un autre mécanisme de renforcement. La technique connue fait appel à des alliages renfermant généralement une quantité moins que suffisante de nickel pour fournir une matrice austénitique stable lorsqu'elle est soumise à un vieillissement thermique à long terme en cours d'utilisation à température élevée. L'azote agit pour stabiliser la structure austénitique, mais si le nickel est inférieur à 25%, une fois que les nitrures ont précipité lorsqu'ils sont exposés en cours d'utilisation, à des températures supérieures à 100Q°F, la matrice s'appauvrit en azote, et les alliages sont sujets à une fragilisation par précipitation de la phase sigma. Pour éviter ceci, les alliages selon l'invention renferment plus de 25% de Ni et, de préférence, plus de 30% de Ni.

H est connu que le titane en présence d'azote dans un alliage à base de fer forme des particules grossières de nitrure de titane indésirables. Ces nitrures se forment lors de la fabrication de l'alliage et contribuent peu à favoriser la résistance à température élevée en cours d'utilisation. La suppression du titane dans ce type d'alliage permet d'éviter l'appauvrissement en azote de la solution solide, de la manière déjà décrite, mais n'assure pas un renforcement optimum. On a trouvé qu'en présence de columbium, de vanadium ou de tantale dans l'alliage, une très faible quantité de titane exerce des effets avantageux de renforcement de la résistance, pour autant qu'elle ne soit pas supérieure à 0,20% de Ti. En conséquence, il est prévu que l'alliage selon l'invention renferme jusqu'à 0,20% de titane. Comme l'expert en la matière peut le concevoir, du colombium, du vanadium ou du tantale, éléments présentant une affinité un peu plus grande pour le carbone que pour l'azote, peut être ajouté à ce type d'alliage pour accroître la solubilité dans l'azote, sans qu'il y ait appauvrissement de la majorité de l'azote sous forme dé particules grossières de nitrure ou de carbonitrure riche en azote. A des teneurs supérieures à 2,0%, le colombium est indésirable, du fait qu'il a tendance à former des phases nuisibles, telles que la phase de laves FezCb ou la phase orthorhombique NisCb. Pour cette raison, il est prévu d'avoir un rapport colombium/ carbone d'au moins 9 à 1, mais généralement inférieur à 2,0%. En l'absence de colombium ou d'une quantité équivalente de vanadium ou de tantale, l'addition d'azote ne fournirait pas une résistance aussi élevée. Pour obtenir des résultats similaires, la moitié, en poids, du vanadium, ou le double, en poids, du tantale, devrait être utilisé chaque fois qu'ils remplacent le colombium.

Le silicium peut être ajouté jusqu'à 3,0% pour optimiser la résistance à l'oxydation. Toutefois, la résistance mécanique diminue de façon notable au-dessus d'environ 1% de Si. On pourra donc utiliser jusqu'à 1% de Si si l'on veut avoir une excellente résistance mécanique, ou prévoir de 1% à 3% de Si, si l'on veut obtenir moins de résistance mécanique, mais une meilleure résistance à l'oxydation. Des générateurs de nitrure efficaces, tels que l'aluminium et le zîrconium, sont limités en vue d'éviter la formation excessive de nitrure grossier durant la fabrication de l'alliage et, par conséquent, une perte de résistance lors de l'utilisation. Le chrome est présent à des teneurs supérieures à 12% pour assurer à la fois une résistance à l'oxydation appropriée et une solubilité dans l'azote appropriée.

Exemple I

Pour déterminer l'influence du colombium dans cet alliage, on a préparé un alliage présentant une composition nominale de 33% Ni, 21% Cr, 0,7% Mn, 0,5% Si, 0,3% Al, plus du carbone, de l'azote, du titane et du colombium, comme spécifiée au tableau 1, le fer constituant la reste. Ces alliages furent soumis à un essai destiné à déterminer le temps requis pour un fluage de 1% sous trois conditions de température et de contrainte. Les résultats de cet essai sont indiqués au tableau 1.

Ces résultats montrent que le Ti se lie à l'azote, de préférence au carbone, avec formation de TiN et, éventuellement, de Ti (C, N). Cb se lie à C de préférence à N, pour autant que le rapport C/Cb demeure relativement constant, N est disponible pour former des précipités de renforcement Cr2N et CbN, ou pour fournir un renforcement de solution solide. Ainsi, les niveaux de résistance présentés par les alliages C, D et E sont sensiblement les mêmes. Il y a lieu de noter que l'addition d'azote pour remplacer le carbone par plus de 2:1 sans Cb contribue peu à améliorer la résistance, comme on peut le constater par les alliages A et F par rapport à l'alliage E. De même, une simple addition de Cb à l'alliage contenant Ti n'améliore pas sensiblement la résistance, comme on peut le constater en comparant l'alliage G à l'alliage A. En définitive, les alliages à teneurs en titane se situant à 0,40 et 0,45 ne sont que médiocrement performants, ce qui conduit à penser que des teneurs en titane aussi élevées ne présentent pas d'intérêt.

3

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

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Exempte II

L'influence exercée par l'azote et le carbone est mise en évidence dans des essais faisant intervenir plusieurs alliages ayant la même teneur en nickel, en chrome, en manganèse, en silicium et en aluminium que les alliages à base de fer de l'exemple I, et la teneur en carbone, en azote, en titane et en colombium Indiquée au tableau 2 et au tableau 2 A.

Les résultats du tableau 2 montrent que la résistance augmente lorsque (C+N) s'accroît. Au-delà de 0,14%, (C+N) «libre» est nécessaire pour une bonne résistance à haute température. A une teneur en colombium de 0,20%, une teneur en carbone de 0,05% et une teneur en azote de 0,02% (les valeurs minimales indiquées par Bellot et Hugo), le (C+N) «libre» = 0,05%, ce qui n'est pas approprié pour une bonne résistance. Pour obtenir le minimum requis de 0,14%, (C+N) «libre» avec 0,05% de carbone; au moins 0,11% d'azote est nécessaire. A une teneur en colombium de 0,50% et une teneur en carbone de 0,05%, une teneur en azote supérieure à 0,15% est nécessaire pour obtenir un (C+N) «libre" supérieur à 0,14%. Si le carbone est porté à 0,10%, avec la même teneur en colombium, plus de 0,10% d'azote est encore nécessaire pour obtenir la teneur désirée de (C+N) «libre». En définitive, pour une troisième teneur en colombium de 1,0%, on observe encore une relation entre le carbone et l'azote. Avec 0,05% de carbone, une teneur en azote supérieure à 0,20% est nécessaire pour qu'un (C+N) libre soit supérieur à 0,14%. Pour C = 0,10%, il est alors nécessaire que N soit supérieur à 0,15%, et, pour C = 0,15%, il sera nécessaire que N soit supérieur à 0,10%. En conséquence, pour obtenir des valeurs acceptables de la résistance, (C+N) doit être supérieur à

0,14% + .

Le tableau 2A montre que la stabilité thermique des compositions à haute teneur (C+N) peut être faible. Pour maintenir une stabilité appropriée, (C+N) «libre» devrait être inférieur à 0,29%. II s'ensuit que (C+N) doit être inférieur à

0,29% + •— .

Il en résulte que les plages critiques de (C+N) pour les quatre teneurs de Cb sont les suivantes:

Cb (%) (C + N) min. (%) (C + N) max.(%)

0,15

0,17

0,32

0,50

0,20

0,35

0,75

0,22

0,37

1,00

0,25

0,40

Exemple III

Le caractère critique du titane peut être constaté au vu des résultats de fluage pour les alliages I, K, L et M, lesquels présentent des matériaux de base identiques aux autres alliages soumis aux essais. Les résultats relatifs au fluage pour les alliages soumis aux essais à 1400°F et à 13 ksi sont indiqués au tableau 3. Dans ce tableau, les alliages sont indiqués dans l'ordre des teneurs croissantes en titane. Les résultats font ressortir que le titane est avantageux. Toutefois, les résultats du tableau 1 font apparaître une limite supérieure se situant à 0,40%.

4

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

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Tableau 1 -Cb parrapportàTi

Nominai (%): Fe - 33% Ni-21% Cr-0,7% Mn-0,5% Si -0,3% Al Alliage % autres éléments Temps pour un fluage de 1 %

(en heures pour 2 échantillons)

C

N

Ti

Cb

1400°F/13 ksi

1500°F/10 ksi

1600°F/7ksi

A

0,07

0,01

0,40

0,05

1,1

1,2

B

0,06

0,20

0,31

0,05

4,5

—

C

0,05

0,20

0,01

0,46

12,18

9,10

34,55

D

0,09

0,19

0,01

1,00

13,15

7,8

34,41

E

0,02

0,19

0,01

0,26

7,14

9,11

32,32

F

0,01

0,19

0,01

0,05

2,4

1,2

8,10

G

0,08

0,04

0,45

0,48

—

1,2

2,5

Tableau 2

- Influence de (C + N) et de (G + N)

«libre» sur la résistance

Chaleur

C

N

Cb

Ti

C + N

Nombre d'heures (C+N)

pour fluage de 1%

libre*

1600°F/7 ksi

7984-1

0,08

0,47

0,07

0,16

0,09

12

20883

0,04

0,12

0,48

0,01

0,16

0,10

8

21283

0,09

0,14

0,98

0,01

0,23

0,12

9

7483

0,08

0,14

0,51

0,17

0,22

0,11

19

5785

0,08

0,14

0,51

0,07

0,22

0,14

25

5485

0,06

0,18

0,52

0,08

0,24

0,16

33

8784

0,07

0,16

0,49

0,05

0,23

0,16

40

8284

0,08

0,16

0,48

0,02

0,24

0,18

35

8884

0,09

0,27

0,51

0,07

0,36

0,28

88

8984

0,09

0,40

0,50

0,05

0,49

0,42

94

5

O)

Ol

ChaJ

22584

7984-

7483

5785

5485

8784

8284

8884

5885

8984

Ol Ol ik Cü 03 l\5 K) -j- -i. (j.

Olo (JIOc^cpa^oo1o'',

Tableau 2A

Influence de (C+N) et de (C+N) "libre" sur la stabilité thermique

Exposition à 1400°P/1000 heures (C+N) RT résiduel

Cb Ti c+N libre* Allongement à la rupture(%)

N

0,08

0,04

0,48

0,45

0,12

0,00

40

0,05

0,07

0,48

0,20

0,12

0,01

38

0, 08

0,08

0,47

0,07

0,16

0,09

34

0,08

0,14

0,51

0,17

0,22

0,11

29

0,08

0,14

0,51

0,07

0,22

0,14

32

0,06

0,18

0,52

0,08

0,24

0,16

32

0,07

0,16

0,49

0,05

0,23

0,16

24

0,08

0,16

0,48

0,02

O IO

0,18

24

0,09

0,27

0,51

0,07

0,36

0,28

25

0,08

0*29

0,49

O

O CD

0,37

0,29

11

0,09

0,40

0,50

0,05

0,49

0,42

14

*(C+N) libre

-!?-

Til 3,5J

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

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Tableau 3 - Aspect critique du Ti

Nominal

(%): Fe-33% Ni -

-21% Gr-

• 0,7% Mn — 0,5% Si •

-0,3% AI -

■0,05% B

Alliage

% autres éléments

Heures, en moyenne,

C

N

Ti

Cb pour un fluage de 1% à 1400°F/13 ksi (heures)

K

0,08

0,18

nul

0,49

35

L

0,08

0,16

0,02

0,48

47

I

0,08

0,14

0,07

0,51

92

M

0,08

0,14

0,17

0,51

59

Exemple IV

Le silicium est un composant important de l'alliage. Son influence est illustrée au tableau 4. Les résultats figurant sur ce tableau font ressortir que le silicium doit être soigneusement contrôlé en vue d'obtenir des propriétés optimales. De faibles teneurs en silicium se situent dans des limites étroites. Toutefois, lorsque les teneurs en silicium atteignent et dépassent environ 2%, la performance décroît très nettement. Ceci est dû vraisemblablement au nitrure de silicium qui se forme en quantités croissantes lorsque la teneur en silicium augmente.

Exemple V

Les résultats indiqués au tableau 5 font apparaître que la présence de zîrconium à 0,02% réduit considérablement le temps de fluage. On notera également qu'on obtient un résultat identique lorsque la teneur en aluminium est voisine de 1,0%.

Tableau 4 - Aspect critique de Si

Nominal (%): Fe - 33% Ni - 21 % Cr- 0,7% Mn - 0,5% Si - 0,3% Al - 0,005% B

Alliage % autres éléments Temps pour un fluage de 1% (heures)

C N Ti Si 1400°F/13 ksi 1600°F/7ksî 1800°F/2,5ksi

1% R 1% R 1% R

1

0,08

0,14

0,07

0,57

81

951

23

179

43

160

104

948

27

214

160

402

N

0,07

0,12

0,02

1,40

61

592

25

321

216

672

40

640

10

227

O

0,08

0,15

0,06

1,96

3

73

3

58

112

315

4

79

4

56

206

547

P

0,08

0,14

0,08

2,41

4

55

2

47

138

470

2

49

2

48

137

512

7

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

fin

CH676 607 A5

Tableau 5 - Influence défavorable de Al et Zr

Nominal

T

(D

33% Ni-21% Cr-

0,5% Cb

- 0,7% Mn

—0,05% B

Alliage

% autres éléments C N

Si

Al

. Zr

Heures, en moyenne, pour un fluage de 1% à 1400°F/13 ksi (heures)

Q

0,08

0,14

0,60

0,24

nul

59

R

0,08

0,14

0,61

0,86

nul

13

S

0,07

0,12

1,40

0,28

nul

49

T

0,07

0,21

1,48

0,28

0,02

7

En se basant sur les résultats des tableaux 1 à 5, on a sélectionné les alliages I ainsi que deux autres alliages, U et V, et l'on obtient, pour le fluage, les résultats indiqués au tableau 6.

Les alliages I et V sont très comparables, quant à leurs propriétés mécaniques, aux alliages de la technique connue, comme cela ressort des tableaux 7,8 et 9.

Tableau 6 - Gb par rapport à Ti

Nominal (%): Fe - 0,5% Cb - 0,7% Mn - 0,5% Si - 0,3% Al - 0,005% B

Alliage % autres éléments Temps pour un fluage de 1% (heures)

Ni Cr G N 1400°F/13 ksi ' 1600^/7 ksi 1800°F/2,5 ksi l

34,0

20,8

0,08

0,14

92

25

83

U

40,3

20,9

0,06

0,18

60

33

119

V

39,8

30,0

0,07

0,16

77

40

274

«

Tableau 7-

- Propriétés comparatives (tôle)

Limite d'élasticité (ksi)

Alliage!

Alliage V

800 H

253 MA

601

310

316

RT

41

49

35

51

42

32

38

1200°F

26

27

22

24

38

17

21

1400°F

24

28

20

22

39

15

18

1600°F

20

25

13

16

12

11

1800°F

11

10

8

—

9

6

Allongement à la rupture (%)

RT

42

45

46

51

47

46

—

1200°F

42

50

45

48

50

39

—

1400°F

45

40

62

44

41

73

—

1600°F

61

35

56

—

65

69

—

1800°F

56

66

83

-

86

54

-

8

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

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Tableau 8 - Propriétés comparatives (tôle)

Propriétés à la température ambiante après exposition de 1000 heures à la température indiquée Température d'exposition Alliage! Alliage V 800 H 601 310

1200°F

UTS

98

116

88

127

86

YS

41

57

38

76

37

EL

35

30

38

31

41

1400°F

UTS

94

121

83

106

100

YS

39

62

34

51

41

EL

32

24

41

37

21

1600°F

UTS

90

108

78

91

84

YS

35

48

30

38

•35

EL

33

32

39

45

23

Comme pour le recuit

UTS

99

108

82

95

81

YS

41

49

36

42

32

EL

42

45

46

47

46

Tableau 9- Propriétés comparatives (tôle)

Durée d'application de la charge de rupture (heures)

Alliage I

I Alliage V

800 H

I 253 MA

601

310

316

1400°F/13 ksi 949

551

104

110

205

10

95

1600°F/7 ksi 196

194

88

40

98

5

21

Durée du fluage (heures pour un fluage de 1%)

140Q°F/13 ksi 92

77 •

3

18

46

1

1600° F/7 ksi 25

40

8

10

29

1

-

Il ressort des résultats qui viennent d'être présentés, qu'un alliage comprenant 25 à 45% de nickel, environ 12% à 32% de chrome, au moins l'un des trois composants suivants, à savoir, 0,1% à 2,0% de colombium, 0,2% à 4,0% de tantale et 0,05% à 1,0% de vanadium, jusqu'à environ 0,20% de carbone, et environ 0,05% à 0,50% d'azote, le reste étant constitué par du fer et des impuretés, présente une bonne aptitude à être travaillé et fabriqué à chaud, à condition que (C+N)f soit supérieur à 0,14% et inférieur à 0,29%. Comme spécifié précédemment,

(C+N)F =C + N - .

Dans les formes de cet alliage où la totalité ou une partie du colombium est remplacée, séparément ou en combinaison, par le vanadium et le tantale, (C+N)f est défini par

C + n - ^ --2 38L

U + M 9 4,5 18 *

Du silicium peut être ajouté à l'alliage, mais il ne dépassera pas, de préférence, 3% en poids. Jusqu'à 1% de silicium,l'alliage présente une excellente résistance, tandis que pour 1% à 3% de silicium, l'alliage présente une résistance moindre, mais une meilleure résistance à l'oxydation. Du titane peut également être ajouté pour améliorer la résistance au fluage. On ne devrait toutefois utiliser pas plus de 0,20% de titane. Le manganèse et l'aluminium peuvent être ajoutés, en principe, pour accroître la résistance à l'environnement, les quantités ajoutées devant toutefois être généralement limitées, respectivement, à moins de 2,0% et de 1,0%.

Le bore, le molybdène, le tungstène et le cobalt peuvent être ajoutés en quantités modérées pour améliorer encore la résistance aux températures élevées. Une teneur en bore jusqu'à 0,02% améliore la résistance au fluage, mais de plus hautes teneurs compromettront de façon notable la soudabilité. Le

9

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

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molybdène et le tungstène confèrent à l'alliage une résistance mécanique supplémentaire, sans déficit notable de la stabilité thermique, pour des teneurs jusqu'à environ 5%. Des teneurs plus élevées entraînent une certaine perte mesurable de stabilité thermique, mais peuvent procurer un renforcement notable supplémentaire, jusqu'à une teneur combinée d'environ 12%.

Bien que certaines formes d'exécutions préférées de l'invention aient été décrites, il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à celles-ci, mais qu'elle pourra prendre des formes d'exécution variées entrant dans lé cadre des revendications ci-après.

Claims

Revendications

1. Alliage métallique comprenant, en pourcentage en poids, 25% à 45% de nickel, 12% à 32% de chrome, au moins l'un des trois composants suivants, à savoir, 0,1% à 2,0% de colombium, 0,2% à 4,0% de tantale et 0,05% à 1,0% de vanadium, jusqu'à environ 0,20% de carbone, 0,05% à 0,50% d'azote, le reste étant constitué par du fer et des impuretés, et dans lequel (C+N)f est supérieur à 0,14% et inférieur à 0,29%,(C+N)f étant} défini comme ci-après:

*/- TSTI /"* KT Ct> Y Ta

{C+N)F " C+N 9 4,5 18 *

2. Alliage selon la revendication 1, comprenant en outre, au moins l'un des composants suivants:

jusqu'à 1 % d'aluminium, jusqu'à 0,2% de titane, jusqu'à 3% de silicium, jusqu'à 2% de manganèse, jusqu'à 5% de cobalt, jusqu'à 5%, au total, de molybdène et de tungstène, jusqu'à 0,02% de bore, jusqu'à 0,2% de zirconium, et jusqu'à 0,1%, au total, d'yttrium, de lanthane, de cérium et d'autres métaux des terres rares.

3. Alliage selon la revendication 1, contenant 30% à 42% de nickel, 20% à 32% de chrome, l'un des composants suivants:

0,2% à 1,0% de colombium, 0,2% à 4,0% de tantale et 0,05% à 1,0% de vanadium, 0,02% à 0,15% de carbone.

4. Alliage selon la revendication 3, comprenant en outre, au moins l'un des composants suivants:

jusqu'à 1% d'aluminium, jusqu'à 3% de silicium, jusqu'à 2% de manganèse, jusqu'à 0,02% de bore, jusqu'à 0,2% de zîrconium, jusqu'à 5,0% de cobalt, jusqu'à 2,0%, au total, de molybdène et de tungstène, et jus-qu' 0,1%, au total, d'yttrium, de lanthane, de cérium et d'autres métaux des terres rares.

5. Alliage selon la revendication 3, comprenant en outre une quantité efficace de titane jusqu'à 0,20%.

6. Alliage selon la revendication 3, comprenant également du molybdène et du tungstène, à un pourcentage en poids combiné compris entre 2,0% et 12%.

7. Alliage selon la revendication 3, comprenant également au moins l'un des composants suivants: jusqu'à 0,5% d'aluminium, jusqu'à 0,1% de titane, 0,25% à 1,0% de silicium, 0,35% à 1,2% de manganèse, jusqu'à 0,015% de bore et jusqu'à 0,1%, au total, d'yttrium, de lanthane, de cérium et d'autres métaux des terres rares.

8. Alliage selon la revendication 3, comprenant également 1,0% à 3,0% de silicium.

9. Alliage selon la revendication 1 .comprenant également du molybdène et du tungstène, à un pourcentage en poids combiné compris entre 2,0% et 12%.

10. Alliage selon la revendication 1, comprenant également 1,0% à 3,0% de silicium.

11. Alliage selon la revendication 1, comprenant également 0,25% à 1,0% de silicium.

12. Alliage selon la revendication 1, se présentant sous forme de pièce moulée.

13. Alliage métallique selon la revendication 1, comprenant, en pourcentage en poids, 30% à 42% de nickel, 20% à 32% de chrome, au moins l'un des trois composants suivants:

0,2% à 1,0% de colombium, 0,2% à 4,0% de tantale et 0,05% à 1,0% de vanadium, jusqu'à 0,2% de carbone, 0,05% à 0,50% d'azote, comprenant en outre jusqu'à 0,2% de titane, te reste étant constitué par du fer et des impuretés, dans lequel (C+N)f est supérieur à 0,14% et inférieur à 0,29%, (C+N)f étant défini comme ci-après:

(C+N) s G - —^ ^ + u _

~ 9 4r5 -fé 3,5 *

14. Alliage selon la revendication 13, comprenant en outre, au moins l'un des composants suivants: jusqu'à 1% d'aluminium, jusqu'à 3% de silicium, jusqu'à 2% de magnésium, jusqu'à 0,02% de bore, jusqu'à 0,2% de zîrconium, jusqu'à 5,0% de cobalt, jusqu'à 2,0%, au total, de molybdène et de tungstène, et jusqu'à 0,1%, au total, d'yttrium, de lanthane, de cérium et d'autres métaux des terres rares.

15. Alliage selon la revendication 13, comprenant également du molybdène et du tungstène, à un pourcentage en poids combiné compris entre 2,0% et 12%.

10

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

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16. Alliage selon la revendication 13, comprenant jusqu'à 0,1% de titane, comprenant en outre au moins l'un des composants suivants:

jusqu'à 0,5% d'aluminium, de 0,25% à 1,0% de silicium, de 0,35% à 1,2% de manganèse, jusqu'à 0,015% de bore et jusqu'à 0,1%, au total, d'yttrium, de lanthane, de cérium et d'autres métaux des terres rares.

17. Alliage selon la revendication 13, comprenant également 1,0% à 3,0% de silicium.

11