Brevet FR2526046A1 — publié le 19831104

La présente invention se rapporte à des alliages du type fer-nickel- chrome-aluminium-terre rare résistants à l'oxydation à chaud et à des arti- cles, notamment des résistances électriques, moulés ou forgés à partir de tels alliages. On connatt déjà des alliages Fe-Ni-Cr-Al-terre rare, par exemple seloi le brevet français de la demanderesse n O 78-01172 Ces alliages contiennent, en poids, 20 à 60 e de nickel, 15 à 27 % de chrome, 20 à 60 % de fer, 4 à 6 5 d'aluminium, 0,001 % à 0,04 % d'au moins un métal du groupe formé par les tel res rares et les métaux assimilés Ces alliages peuvent etre forgés et ont une bonne résistance à l'oxydation à chaud. La présente invention a pour but d'améliorer la résistance à l'oxyda- tion et à la corrosion sulfureuse de tels alliages du type Fe-Ni-Cr-Alterre rare. Les alliages selon l'invention contiennent en poids, 10 à 60 % de ni" ckel, 15 à 30 % de chrome, 20 à 70 % de fer, 4 à 6 % d'aluminium, 0,001 à 0,1 % d' au moins un métal du groupe formé par les terres rares et les mé- taux assimilés, et ils sont caractérisés par le fait qu'ils contiennent 0, 001 à 0,19 % de zirconium. Selon une autre caractéristique, ils contiennent moins de 0,03 % de manganèse. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante qui se réfère aux dessins annexés. La figure 1 représente un graphique qui donne la variation de poids par unité de surface (AM en mg cm -2) en fonction du nombre N de cycles d'o- xydation (un cycle correspond à un chauffage à 13000 C pendant 15 heures suivi d'un refroidissement à l'air). La figure 2 représente un graphique donnant la variation de poids par -2 unité de surface (NM en mg cm 2) en fonction du temps T en heures de cycl. S ges thermiques entre 260 et 12000 C. La figure 3 représente un graphique donnant la variation de poids par unité de surface (&M en mg cm 2) en fonction du temps T en heures lors de chauffages isothermes à 12000 C. Les alliages selon l'invention ont une structure austénitique ou aust ferritique. Ils contiennent en poids 10 à 60 % de nickel De préférence, ils con- tiennent entre 20 et 60 % de nickel de manière que la structure soit entière- ment austénitique. Les alliages contiennent en poids entre 15 et 30 % de chrome qui fa- vorise la tenue à la corrosion et contrarie l'oxydation interne. Les alliages contiennent en poids 4 à 6 7 d'aluminium qui forme une couche continue d'oxyde A 12 03 en surface des articles formés avec ces allia- ges. L'addition d'aluminium seul ne permet pas d'obtenir une couche suffi- samment protectrice pour empêcher l'oxydation interne et l'alliage contient entre 0,001 % et 0,1 % d'au moins un métal du groupe formé par les terres rares et par les métaux assimilés tels que l'yttrium et le scandium Les mé- taux qui sont particulièrement appropriés sont outre l'yttrium les métaux des terres rarestels que le cérium et le lanthane. Les alliages selon l'invention contiennent au moins 0,001 % d'un métal du groupe formé par les terres rares et les métaux assimilés pour que l'effet de cette addition soit sensible De préférence la teneur en ce métal du grou- pe des terres rares et des métaux assimilés est supérieure à 0,01 % pour que la résistance à l'oxydation soit améliorée. La limite supérieure de la teneur en métal des terres rares et métaux assimilés est critique lorsque l' liage doit Jtre forgeable Cette limite est alors de 0,03 Z. Les alliages contiennent en poids 0,005 % à 0,19 % de zirconium La limite supérieure de 0,19 % est une teneur critique si l'on veut éviter la formation de brûlures locales. Le tableau I ci-dessous donne la composition d'un alliage selon l'in- vention. TABLEAU I C Si S P Mn Ni r CrAl Y Zr Fe YZ 1 0,037 0,13 0,003 0,005 0,15 36,86 20, 38 5,3 0,0209 0,046 Solde Les alliages selon l'invention ont été étudiés en ce qui concerne l'oxy- dation et la corrosion en comparaison avec des alliages du type Fe-Ni-CrAl-Y- (références Y) et du type Fe-Ni-Cr-Al-Zr (référencés Z) Les compositions de ces alliages sont données dans le tableau Il ci-dessous TABLEAU II C Si S P Mn Ni Cr Ai Y Zr Fe Z 1 0,037 0,14 0,003 0,003 0,12 37,09 20,05 5,3 0,047 Solde Z 2 0,034 0,14 0,003 0,004 0,12 36,57 19,98 5,2 0,184 Yl 0,004 0,03 0,001 0,003 0,02 37,13 20,11 5,0 0,0118 Y 2 0,035 0,14 0,003 0,003 0,15 37,50 20,00 5,0 0,0195 L'addition de zirconium seul,à des alliages Fe-Ni-Cr-Al, n'est pas très efficace conmme le montrent les courbes Z 1 et Z 2 sur les figures 1, 2 et 3 Lor que le zirconium est présent en mtme temps que l'yttrium dans les alliages ré férencés YZ il y a une synergie du point devwe de la résistance à l'oxydation comme le montrent les courbes YZ des figures 1, 2 et 3. Une addition trop élevée de zirconium est défavorable du point de vue de la résistance à l'oxydation comme le montre l'alliage YZ 2 du type Fe-NiCr-Al Y-Zr dont la composition est donnée dans le tableau III ci-dessous qui contien 0,2 % de zirconium. TABLEAU III Les alliages selon l'invention comportent une faible teneur en mamgané: (moins de 0,03 % en poids) La figure 1 montre le bon comportement de l'alliagi Y 1 à bas Mn, Si et C qui forme dès le début de l'essai une couche d'Al 2 O 3 com- pacte et adhérente. L'addition de zirconium et la limitation de la teneur en manganèse sont intéressantes vis à vis de la corrosion sulfureuse. Il est bien entendu que l'on peut sans sortir du cadre de l'invention envisager l'emploi de moyens équivalents. C Si S P Mn Ni Or A 1 Y Zr Pe YZ 2 0,037 0,12 0,003 0,003 0,16 36,87 20, 36 5,3 0,0193 0,2 t _ _ REVENDICATIONS 1. Alliages du type fer-nickel-chrome-aluminium-terre rare résis- tants à l'oxydation à chaud, contenant en poids 10 à 60 % de nickel, 15 à 30 % de chrome, 20 à 70 7 de fer, 4 à 6 % d'aluminium, 0,001 % à 0,1 % d'au moins un métal du groupe formé par les terres rares et les métaux assimilés, carac- térisés par le fait qu'ils contiennent O,005 à 0,19 % de zirconium. 2. Alliages selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'ils contiennent en poids moins de 0,03 % de marianèse. 3. Alliages selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisespar le fait qu'ils contiennent moins de 0,03 % d'au moins un métal du groupe formé par les terres rares et les métaux assimilés.