Brevet FR2518578A1 — publié le 19830624

La présente invention concerne un alliage cuivre-nickel, apte au soudage, résistant à la corrosion,et présentant une aptitude au soudage améliorée, un procédé pour traiter à chaud un tel alliage, ainsi qu'un métal d'apport de soudure pour ledit alliage. Des alliages cuivre-nickel comportant environ 90 % de cuivre, et 10 % de nickel sont connus. Ils se distinguent par leur bonne résistance à la corrosion dans les milieux liquides. Pour l'usage en eau de mer, on ajoute du fer dans une proportion de l'ordre de 1,5 %. On exige de ces alliages une bonne aptitude au soudage. Cependant, on note toujours que ces alliages présentent une tendance à se fissurer à chaud. En outre, ils produisent parfois des déviations d'arc électrique, qui peuvent rendre inutilisables les cordons de soudure. On a cherché, en réduisant la proportion des éléments additionnels, en particulier le carbone, le plomb, le soufre, l'antimoine, le bismuth, le tellure, et le cadmium, à améliorer les propriétés de l'alliage, ce qui se révèle cependant très coûteux et ne donne pas toujours les résultats escomptés. La présente invention concerne un alliage résistant à la corrosion, comportant environ 9Q % de cuivre et de 10 % de nickel, dont la tendance à la fissuration à chaud est diminuée et présentant une aptitude au soudage et une déformabilité à chaud améliorées, ainsi qu'un métal d'apport de soudage y approprié. A cette fin, selon l'invention, l'alliage cuivre-nickel apte au soudage et résistant à la corrosion, est composé de 4 à 22 % de nickel, jusqu'à 3 % de manganèse, jusqu'à 3 % de fer, jusqu'à 0,3 % de silice, jusqu'à 4 % de chrome de 0,005 % à 0,2 % de carbone et au moins l'un des éléments titane, vanadium, zirconium, niobium, tantale ou hafnium dans la proportion de 0,1 à 4 %, des résidus de cuivre y compris des impuretés inséparables. De préférence, l'alliage a la composition suivante: de 4 % à 12 % de nickel de 0,2 % à 2 % de manganèse de 1 % à 2,2 % de fer et de0,005%à 0,1 t de carbone. Avantageusement, la teneur en titane correspond à entre quatre et cinq fois la teneur en carbone, et le titane est entièrement ou en partie remplacé par la même quantité de vanadium, ou la double quantité de niobium ou encore par quatre fois la quantité de tantale ou d'hafnium Egalement, la teneur en zirconium correspond à dix fois la teneur en carbone, et le zirconium est remplacé,totale- ment ou en partie, par la quantité moitié de titane ou de vanadium, la même quantité de niobium, ou encore la quantité double de tantale ou d'hafnium. L'invention concerne également un procécé pour le traitement à chaud d'un alliage, remarquable en ce que l'on réalise un recuit d'homogénéisation une témpérature comprise entre7000C et 1050 c C pendant plusieurs heures. De préférence, le recuit d'homogénéisation est effectué entre 8000c et 1000 Oc. Selon une variante,le recuit d'homogénéisation est réalisé immédiatement après la coulée ou après l'usinage à chaud. De manière avantageuse,après le recuit d'homogénéisation, la température est abaissée rapidement de 800 c C à 350 C par refroidissement. Préférentiellement, le refroidissement accéléré est réalisé au moyen d'air pulsé ou par trempage dans l'eau. On réalise, en vue de l'augmentationxde la résistance, une déformation à froid consécutive de plus de 10 %. Plus spécialement, la déformation est de 30 à 40 %. L'invention concerne également l'utilisation de l'alliage comme métal d'apport de soudage. Selon cette utilisation, le métal d'apport de soudage -est remarquable en ce qu'il est ajouté, au delà de la quantité de métal de base, des quantités additionnelles d'agents de désoxydation pour le processus de soudage. Les opérations mentionnées dans le procédé ci-dessus améliorent, en dehors des mesures liées purement à la technique des alliages, l'aptitude au soudage, la déformabilité à chaud et la résistance. L'aptitude au soudage amélioré est prouvée par des tests modernes de résistance a la fissuration à chaud, tels que par exemple le test Varestraint (voir K.Wilken, DVS-Bericht, Bad. 52, S 224-228,3. Intern. Kolloquium 28 u. 29.11.1978: "Schweissen in der Kerntechnik") EXEMPLE 1: Cet exemple se réfère à un alliage connu avec le traitement à chaud usuel. Un alliage comportant 10,5 % nickel, 1,4 % de fer, 1,1 % de manganèse, 0,02 % de carbone, 0,01 % de phosphore, 0,005 % de soufre, 0,025 % de zinc, ainsi que d'autres impuretés résultant de l'élaboration dans la proportion de 0,09 % et des résidus de cuivre, est, de manière connue en soi, laminé à chaud et soumis ensuite à un recuit doux. Il résulte du test Varestraint les dimensions de fissures sui vantes en fonction de l'extension: extension longueur de la fissure jusqu'à 0,4 % 1,4 mm de 1 % 10 mm de 1,8 % 35,4 mm pour une extension supérieure à 20 % : rupture du matériau. EXEMPLE 2 Un alliage conforme à l'invention avec 11 % de nickel, 1,6 % de fer, 0,9 % de manganèse, 0,008 % de carbone, 0,005 % de phosphore, 0,002 % de soufre, 0,01 % de zinc, et d'autres eléments additionnels résultant de l'élaboration dans la proportion de 0,05 %, 0,02 % de titane et 0l2 % de zirconium, des résidus de cuivre, est homogénéisé par recuit à 980 0C pendant sixXheures à l'état de coulée. Par laminage et traitement à chaud usuels, on constate déjà, pour la soudabilité, une déviation d'arc électrique très faible. Une partie de l'alliage ainsi traité, après la déformation à chaud, subit un refroidissement accéléré de 850 C à 350 C par air pulsé. Le matériau ainsi traité est soumis au test Varestraint qui donne les valeurs suivantes: pour une extension de 3,5 % : pas de fissure pour une extension de 4 % : la longueur de la fissure est inférieure à 1 mm. Par une déformation à froid immédiatement postérieure de 30 %, la résistance R augmente en passant de 217 N/mm2 à 235 N/mm2, et la limite R passe de 128 N/mm2 à 160 N/mm2. REVENDICATIONS 1- Alliage cuivre-nickel apte au soudage, résistant à la corrosion, et présentant une bonne déformabilité à chaud et une grande résistance à la traction, caractérisé en ce qu'il comporte: 4 à 22 % de nickel, jusqu'à 3 % de manganèse jusqu'à 3 % de fer jusqu'à 0,3 % de silice jusqu'à 4 % de chrome, de 0,005 % à 0,2 % de carbone, et au moins l'un des éléments titane, vanadium, zirconium, niobium, tantale ou hafnium dans la proportion de 0,1 à 4 %, des résidus de cuivre y compris des impuretés inséparables. 2- Alliage selon la revendication 1, caractérisé par la composition suivante: de 4 % à 12 % de nickel de 0,2 % à 2 % de manganèse de 1 % à 2,2 % de fer et de 0,005 % à 0,1 % de carbone. 3- Alliage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la teneur en titane correspond à entre quatre et cinq fois la teneur en carbone, et en ce que le titane est entièrement ou en partie remplacé par la même quantité de vanadium, ou la double quantité de niobium ou encore par quatre fois la quantité de tantale ou d'hafnium. 4- Alliage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la teneur en zirconium correspond à dix fois la teneur en carbone et le zirconium est remplacé, totalement ou en partie, par la quantité moitié de titane ou de vanadium, la même quantité de niobium, ou encore la quantité double de tantale ou d'hafnium. 5- Procédé pour le traitement à chaudtd'un alliage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on réalise-un recuit d'homogénéisation à une température comprise entre 700 C et 1050 C pendant plusieurs heures. 6- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le recuit d'homogénéisation est effectué entre 800 C et 1000 C. 7- Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le recuit d'homogénéisation est réalisé immédiatement après la coulée ou après l'usinage à chaud. 8- Procédé selon l'une des revendications 5 ou 7, caractérisé en ce que, après le recuit d'homogénéisation, la température est abaissée rapidement de 800 9 C à 350 C par refroidissement. 9- Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le refroidissement accéléré est réalisé au moyen d'air pulsé ou par trempage dans l'eau. 10- Procédé selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que l'on réalise, en-vue de l'augmentation de la résistance, une déformation à froid consécutive de plus de 10 %. 11- Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le déformation est de 30 à 60 %. 12- Application de l'alliage selon l'une des revendications 1 à 4, à la réalisation d'un métal d'apport pour soudure. 13- Métal d'apport pour soudure selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il est ajouté, au delà de la quantité de métal de base, des quantités additionnelles d'agents de désoxydation pour le processus de soudage.