Brevet FR2748493A1 — publié le 19971114

SUPERALLIAGES A BASE DE NICKEL AYANT UNE USINABILITE AMELIOREE La présente invention a pour objet l'usinage amélioré d'objets en superalliages à base de nickel. Plus spécifiquement, la présente invention a pour objet l'amélioration des caractéristiques d'usinabilité du superalliage, par contrôle de sa composition. Les superalliages à base de nickel jouent un rôle important afin de satisfaire les exigences en ce qui concerne les températures et les contraintes élevées des composants utilisés dans les turbines à gaz et engins de propulsion modernes. Généralement. on considère que l'on se situe dans le domaine des températures et contraintes élevées lorsque le composant est soumis à des températures d'au moins 537,7 C (1000 F), et des contraintes d'au moins 5440 kg/cm2 (80 KSI). Bien que ces superalliages à base de nickel puissent supporter des expositions à de telles tempéra- tures et contraintes élevées ou relativement élevées, les rendant idéaux pour de telles 2 0 applications, ils sont difficiles à usiner puisque les superalliages sont quasiment aussi durs que les outils classiquement utilisés pour les usiner. Pendant un certain temps, les fabriquants ont essayé de fabriquer des composants à partir de pièces moulées réalisées en superalliages à base de nickel, en supprimant ainsi la nécessité de devoir procéder à un forgeage. Ainsi le moulage d'un objet présentant une forme très proche de la forme finale du composant est réalisé à partir du superalliage à base de nickel. Ensuite, après des traitements thermiques appropriés qui améliorent les propriétés du matériau, nécessaires pour l'application à une température et une contrainte élevées, le composant est usiné, à partir de l'objet moulé aux spécifications dimensionnelles finales. 3 0 Par contraste, la première étape impliquant un procédé de forgeage consiste à couler un lingot. C'est-à-dire, le moulage d'une forme générale appropriée pour être travaillée en une forme proche de la forme finale du composant. Le lingot est travaillé par chauffage du lingot à une température élevée et application de forces de compression qui déforment le lingot vers la forme du composant. Ensuite, après des 3 5 traitements thermiques appropriés, qui suppriment les contraintes internes dues à la déformation de l'article soumis au travail, et le traitement thermique qui améliore les propriétés du matériau nécessaires pour des applications à des températures et des R,;1o 1 4 I- 2 I>1)('- 25 t hr 197 - 1'30 contraintes relativement élevées, le composant est usiné, à partir de l'article travaillé, aux spécifications dimensionnelles finales. Il y a deux avantages principaux à produire un composant uniquement par moulage, à l'exclusion de tout procédé de forgeage. Tout d'abord. des composants monoblocs ayant une géométrie nettement plus complexe peuvent être produits, par comparaison avec les composants produits par un procédé qui implique un forgeage. La première raison pour laquelle des composants monoblocs, plus importants, peuvent être produits par un procédé de moulage excluant le forgeage est que les capacités de presse de forgeage sont limitées. De plus, il est difficile de travailler un objet à partir d'un lingot unique en une forme creuse, telle qu'une chambre de diffusion pour un moteur à turbine à gaz. Aussi, le procédé de forgeage est laborieux, par comparaison au procédé de moulage qui exclut le forgeage. A partir d'un procédé de moulage excluant le forgeage, on procède immédiatement au traitement à chaud suivi par l'usinage. Avec le forgeage, l'objet doit tout d'abord être travaillé vers une forme proche de la forme recherchée du composant, puis ensuite traité à chaud et usiné. De plus, un usinage plus important est requis pour le forgeage, par rapport au procédé de moulage excluant le forgeage, puisque dans le dernier procédé le moulage se fait vers une forme sensiblement proche des tolérances dimensionnelles finales du composant à produire, au début du procédé d'usinage. Cependant, le procédé consistant à utiliser des superalliages à base de nickel pour produire des articles moulés qui ne requièrent pas de forgeage, présente des problèmes importants lors de l'usinage des objets en les composants finaux, puisque l'usinage d'un article moulé est sensiblement plus difficile que l'usinage d'un objet forgé. La demanderesse pense, sans toutefois être liée par aucune théorie, que les raisons qui font qu'un objet en superalliage à base de nickel forgé est plus facile à usiner sont dues à une dimension de grains plus fines, une microstructure plus homogène et des carbures plus petits. De façon élaborée, le procédé de forgeage casse les carbures de dimension importante dans les superalliages, produisant des carbures plus petits et améliorant l'usinage. Par comparaison, un article moulé qui n'est pas soumis à un procédé de forgeage présentera des carbures de dimensions plus importantes et une dimension de grains plus grosse puisque ces éléments n'ont pas été affinés dans le procédé de forgeage. Le problème de l'usinabilité est par ailleurs exacerbé par le procédé de pressage isostatique à chaud (HIP). dans lequel les articles moulés sont soumis à une température et à une pression pour diminuer la porosité et pour diminuer la ségrégation du superalliage pour former un objet présentant une intégrité élevée. L'expérience indique que le pressage isostatique à chaud précédent affecte de manière négative l'usinabilité. Il doit être noté que certaines références de l'art anté- R:\14310\14392 [)O(' 25 fvrier I9)-7 - 2/31 rieur, bien que contraires à l'expérience dans le développement selon la présente invention, indiquent qu'il n'y a pas d'effet négatif sur l'usinabilité à cause du pressage isostatique à chaud. La présente invention résout sensiblement les problèmes précédents liés à l'usinabilité difficile des articles moulés en superalliages à base de nickel par réduction de la teneur en carbone dans le superalliage jusqu'à un niveau ultra faible. Jusqu'à présent, la présente invention est restée secrète vis-à-vis des autres, apparemment parce que toutes les investigations selon l'art antérieur qui concernent les teneurs ultra faibles de carbone dans les superalliages à base de nickel ont été entreprises uniquement dans l'optique des objets forgés. Ainsi, les investigations selon l'art antérieur n'ont pas: 1) conduit à produire un article moulé en superalliage à base de nickel présentant une teneur en carbone ultra-faible, en une forme proche de la forme finale de l'objet à produire; 2) tenté d'usiner un composant à partir d'un tel objet moulé; ou 3) tenté d'usiner un composant à partir d'un tel objet moulé après que l'objet ait été soumis à une pression isostatique à chaud. Ainsi, les chercheurs de l'art antérieur n'ont pas découvert les caractéristiques d'usinabilité améliorées présentes dans un objet moulé obtenu à partir de superalliage 2 0 à base de nickel présentant une teneur en carbone à un niveau ultra faible. De plus, les références selon l'art antérieur éloignent l'homme de l'art de l'utilisation de superalliages à base de nickel présentant un taux de carbone ultra- faible pour quatre raisons principales: Premièrement, les références selon l'art antérieur telles que Conaway, "Machining the High-Nickel Alloys", page 254, et Zlatin et ai., "Machining Characteristics of Difficult to Machine Materials" pages 300 et 305 à 307, dans "Influence of Metallurgy on Machinability (American Society for Metals), indiquent que l'augmentation de la dureté diminue l'usinabilité. Des tests dans le dévelop- pement de la présente invention indiquent que la réduction de la teneur en carbone 3 o augmente en fait la dureté (tableau III). Ainsi, l'homme de l'art s'attendrait à ce que la diminution de la teneur en carbone entraîne une diminution de l'usinabilité, mais dans la présente invention, c'est le contraire qui a lieu. Deuxièmement, les références selon l'art antérieur. telles que Conaway aux pages 247-248 enseignent que l'augmentation de la résistance diminue l'usinabilité. 3 5 Les tests dans le développement de la présente invention indiquent que la réduction de la teneur de carbone augmente la résistance (tableaux IV et V). Ainsi, à nouveau, l'homme de l'art s'attendrait à ce que la diminution de la teneur en carbone conduise à une diminution de l'usinabilité, alors que c'est le contraire qui a lieu dans la présente invention. Troisièmement, les références selon l'art antérieur rapportent qu'une teneur en carbone réduite diminue les caractéristiques de rupture à la contrainte. Un exemple d'une telle référence selon l'art antérieur est de Stroup et ai., "How Low Carbon Contents Affect Superalloys", Metal Progress (février 1968). Stroup et al. rapportent qu'une teneur en carbone faible dans l."Inconel 718" qui est le standard industriel pour les applications à température et contrainte élevées, diminue les propriétés de rupture à la contrainte. Moyer, dans "Extra Low Carbon Alloy 718", Superalloys 1984 (The Metallurgical Society of AIME, 1984). rapporte aussi un effet négatif sur les propriétés de rupture à la contrainte, sauf à compenser par l'addition de magnésium. La référence selon l'art antérieur la plus récente qui ait été localisée, Banix et al.. "Ultra Fine Grain/Ultra Low Carbon 718" dans Superalloys 718, 625 and Various Derivatives (The Minerals, Metals and Materials Society, 1991), continue à écarter l'homme de l'art de l'utilisation de teneurs en carbone ultra-faibles dans un superalliage à base de nickel. Non seulement Banix et al. enseignent qu'une teneur en carbone réduite diminue les caractéristiques de rupture à la contrainte, mais la référence enseigne aussi que la réduction de la teneur en carbone pourrait ne pas être économiquement faisable puisque le coût de la réduction de la teneur en carbone contre-balance tous les bénéfices. Finalement, au moins un fournisseur principal d'objets moulés en superalliage à base de nickel a émis la préoccupation que la réduction de la teneur en carbone jusqu'à un niveau ultra-faible diminue la fluidité du superalliage à l'état fondu avant le moulage, augmentant ainsi probablement la porosité jusqu'à un niveau inacceptable à la coulée de l'objet moulé. Alors que les chercheurs de l'art antérieur ont produit des articles forgés ayant une chimie similaire à celle de la présente invention, les objets forgés selon l'art antérieur sont physiquement distincts de ceux de la présente invention de trois façons 3 0 au moins. Tout d'abord, les objets forgés sont produits par l'art antérieur. C'est-à-dire que des lingots sont produits, plutôt qu'un objet moulé avant une forme proche de la forme finale du composant à produire. Un objet forgé a une taille de grain moyenne qui est sensiblement inférieure en aire, d'au moins un ou deux ordres d'amplitude. que la taille de grain moyenne d'un objet moulé. Deuxièmement, les objets forgés ne présentent sensiblement aucune ségrégation ou porosité puisque le procédé de forgeage élimine virtuellement celles- ci. Par comparaison, un objet moulé présente au moins une certaine ségrégation ou porosité, même si l'objet moulé a été soumis à une pression isostatique à chaud. qui R \143)0\143)>2 DO)( - 2;, liie I19'7 - 4!i4 réduit typiquement la ségrégation et la porosité. Dans ce domaine, les objets moulés, pour la fabrication des composants appropriés pour des applications à des températures et contraintes relativement élevées, sont soumis à une pression isostatique à chaud si le procédé exclut le forgeage, tandis que les objets forgés ne sont habituellement pas soumis à une pression isostatique à chaud. Troisièmement, les objets forgés ne contiennent sensiblement aucun carbure de dimension importante puisque le procédé de forgeage casse les carbures de dimension importante en des particules plus petites. Par comparaison, l'objet moulé selon la présente invention contient des carbures de grande dimension puisque le procédé de forgeage a été éliminé. Finalement, comme il sera apparent à l'homme de l'art, les objets moulés selon la présente invention sont distincts des objets moulés selon l'art antérieur en superalliage à base de nickel, qui sont moulés en une forme proche de la forme finale de l'objet à produire, puisque par comparaison avec les objets coulés selon l'art antérieur, la présente invention fournit: une teneur en carbone réduite dans le superalliage utilisé et une amélioration significative de l'usinabilité. La présente invention fournit un objet moulé en superalliage à base de nickel ayant des caractéristiques d'usinabilité améliorées, ayant une composition, en pourcentage en poids, de jusque: 0,014% de carbone, de 0 à 0,015% de phosphore, de 0 à 0,015% de soufre, de 17,00 à 21,00% de chrome, de 50,00 à 55,00% de nickel, de 2,80 à 3,30% de molybdène, de 4, 40 à 5,50% de niobium et de tantale combinés, de 0,30 à 0,80% d'aluminium, de 0,65 à 1,15% de titane, de 0 à 0,006% de bore, de 0 à 0,35% de manganèse, de 0 à 1,00% de cobalt, de 0 à 0,35% de sili- cium, de 0 à 0,30% de cuivre, de 0 à 0,10% de Zirconium, la balance étant constituée de fer. Selon la présente invention, l'objet moulé peut être soumis à une pression isostatique à chaud à une température et à une pression suffisantes pour réduire sensiblement la ségrégation et la porosité dans le superalliage à base de nickel. Ensuite, l'objet moulé peut être traité à chaud pour obtenir une précipitation totale dans les conditions de traitement à chaud, qui augmente sensiblement la résistance du superalliage. Suite au traitement de pressage isostatique à chaud et au traitement thermique, l'objet moulé présente un taux d'usinabilité standard d'au moins 13% lorsqu'il est comparé à un acier AMS5010. Un objet forgé comparable aurait un taux d'usinage de 14 à 18%. 3 5 De préférence, la teneur maximale en carbone en % en poids du superalliage est de 0,013 et l'objet moulé présente un taux d'usinabilité standard d'au moins 14%. De préférence, la teneur maximale en carbone en % en poids du superalliage est de 0,008 et l'objet moulé présente un taux d'usinabilité standard d'au moins 15%. De préférence, la teneur maximale en carbone en % en poids du superalliage est de 0,0057 et l'objet moulé présente un taux d'usinabilité standard d'au moins 16%. Selon une variante l'objet moulé présente une pluralité de particules de carbure d'un diamètre moyen d'au moins 5 microns, avantageusement dans lequel il y a quatre fois plus de particules présentes en moyenne. ayant un diamètre moyen d'au moins 5 microns, dans un objet moulé sensiblement en un superalliage à base de nickel à l'exception d'une teneur en carbure en % en poids d'au moins 0, 042%. Selon une autre variante l'objet moulé présente une aire de diamètre de grain d'au moins 0,0001 inch carré (0,000645 cm2). Un procédé multi-étapes est aussi fourni pour produire un composant usiné d'un superalliage à base de nickel ayant une usinabilité améliorée. La première étape du procédé est la production d'un superalliage à base de nickel ayant une composition, en % en poids, de jusque 0.014% de carbone, de 0 à 0.015% de phosphore, de 0 à 0,015% de soufre, de 17, 00 à 21,00% de chrome, de 50,00 à ,00% de nickel, de 2,80 à 3,30% de molybdène, de 4,40 à 5,50% de niobium et tantale combinés, de 0.30 à 0, 80% d'aluminium, de 0,65 à 1,15% de titane, de 0 à 0,006% de bore, de 0 à 0,35% de manganèse, de 0 à 1,00% de cobalt, de 0 à 0.35% de silicium, de 0 à 0,30% de cuivre. de 0 à 0,10% de Zirconium, la balance étant constituée de fer. Ensuite, un objet coulé du superalliage à base de nickel est obtenu, suivi par l'étape finale de l'usinage de l'objet moulé pour produire le composant usiné. Le procédé peut inclure d'autres étapes, principalement le pressage isostatique à chaud de l'objet moulé, suivi par le traitement à chaud de l'objet coulé sous une condition consistant en une précipitation complète avant l'usinage de l'objet moulé pour produire le composant usiné. De préférence, dans le procédé selon l'invention, la teneur maximale en carbone, en % en poids, du superalliage est de 0,013%. De préférence, dans le procédé selon l'invention, la teneur maximale en 3 0 carbone, en % en poids, du superalliage est de 0,009%. De préférence, dans le procédé selon l'invention, la teneur maximale en carbone, en % en poids, du superalliage est de 0,008%. De préférence, dans le procédé selon l'invention, la teneur maximale en carbone, en % en poids, du superalliage est de 0,0057%. De plus, la présente invention fournit un composant usiné produit par un procédé particulier. De plus, le composant usiné est approprié pour une utilisation dans des applications o le composant est soumis à des températures supérieures à 537,7 C (1000 F) sous contrainte. ayant un taux d'usinabilité standard d'au moins R '14300\14392 [XDOC -25 ftr- 1997 - /10 13% lorsqu'il est comparé à un acier AMS5010. Le procédé de production du composant usiné inclut en tant que première étape, la préparation d'un superalliage à base de nickel comprenant, en % en poids: jusque 0,014% de carbone, de 0 à 0,015% de phosphore, de 0 à 0, 015% de soufre, de 17,00 à 21,00% de chrome, de 50,00 à 55,00% de nickel, de 2,80 à 3,30% de molybdène, de 4,40 à 5,50% de niobium et tantale combinés, de 0.30 à 0,80% d'aluminium, de 0,65 à 1,15% de titane, de 0 à 0,006% de bore, de 0 à 0,35% de manganèse, de 0 à 1,00% de cobalt, de 0 à 0,35% de silicium, de 0 à 0,30% de cuivre,de 0 à 0,10% de Zirconium, la balance étant constituée de fer. Ensuite, un objet moulé du superalliage à base de nickel est obtenu puis traité à chaud pour obtenir une condition de précipitation totale, suivie par l'usinage de l'objet moulé pour produire le composant usiné. Précédemment au traitement à chaud, l'objet moulé peut être soumis à une pression isostatique à chaud. De préférence, dans le composant usiné la teneur maximale en carbone. en % en poids du superalliage de nickel, est de 0,013%, et le composant usiné présente un taux d'usinabilité standard, après traitement à chaud du superalliage à base de nickel. d'au moins 14%. De préférence, dans le composant usiné la teneur maximale en carbone, en % en poids du superalliage à base de nickel, est de 0,008%, et le composant usiné présente un taux d'usinabilité standard, après traitement à chaud du superalliage à base de nickel, d'au moins 15%. De préférence, dans le composant usiné la teneur maximale en carbone. en % en poids du superalliage à base de nickel, est de 0,0057%, et le composant usiné présente un taux d'usinabilité standard, après traitement à chaud du superalliage à 2 5 base de nickel, d'au moins 16%. Selon une variante, le composant usiné présente une dimension de grain moyenne en aire d'au moins 0,0001 inch carré (0,000645 cm2).Selon une variante, le composant usiné contient une pluralité de particules de carbure ayant un diamètre moyen d'au moins 5 microns. 3 0 De préférence, dans le composant usiné l'objet moulé présente une pluralité de particules de carbure ayant un diamètre moyen d'au moins 5 microns, dans lequel il y a quatre fois plus de particules de carbure présentes en moyenne, ayant un diamètre moyen d'au moins 5 microns, dans un objet moulé substantiellement identique en un second superalliage à base de nickel, identique à l'exception de la teneur en carbone. 3 5 en % en poids, d'au mois 0,042%. La présente invention fournit de plus un objet en superalliage à base de nickel présentant des caractéristiques d'usinabilité améliorées, ayant une composition. en o 1 1'l-ilt12 ID)O) - 2 vricr 1997 - 7/)30 en poids: jusque 0,014 de carbone, de 0 à 0,015% de phosphore. de 0 à 0.01 5% de soufre, de 17,00 à 21,00% de chrome, de 50,00 à 55,00% de nickel. de 2.80 à 3.30% de molybdène. de 4,40 à 5,50% de niobium et tantale combinés. de 0,30 à 0.8M0% d'aluminium, de 0,65 à 1,15% de titane. de 0 à 0,006% de bore, de 0 à 0.35% cle manganèse, de 0 à 1,00% de cobalt, de 0 à 0,35% de silicium. de 0 à 0,30% clé cuivre, de 0 à 0,10% de Zirconium, la balance étant constituée de fer. L'objet moulé présente des caractéristiques physiquement distinctes en ce qu'il ne présente un taux d'usinabilité sensiblement supérieur que si le superalliage à base de nickel présente une teneur en carbone, en pourcentage en poids. d'au moins 0,038%. De préférence dans ledit objet moulé, la teneur maximale en carbone, en % en poids, du premier superalliage à base de nickel est de 0.013%. De préférence, dans ledit objet moulé, la teneur maximale en carbone, en % en poids, du premier superalliage à base de nickel est de 0.009%. De préférence, dans ledit objet moulé, la teneur maximale en carbone, en % en poids, du premier superalliage à base de nickel est de 0.008%. De préférence, dans ledit objet moulé, la teneur maximale en carbone, en % en poids, du premier superalliage à base de nickel est de 0.0057%. Selon une variante. le premier objet moulé est pressé isostatiquement à chaud à une température et une pression suffisantes pour réduire sensiblement la ségrégation dans le superalliage à base de nickel, et après quoi il est traité à chaud pour obtenir une précipitation totale dans les conditions de traitement à chaud, augmentant substantiellement la résistance du superalliage à base de nickel. Finalement, la présente invention fournit un objet moulé en superalliage à base de nickel ayant des caractéristiques d'usinabilité améliorées et présentant une population de carbure réduite, ayant une formulation en % en poids inférieure à 0,014% de carbone. De plus, il inclut un ou plusieurs des éléments suivants: titane. niobium, tantale ou hafnium. La quantité de n'importe lequel de ces éléments du groupe précédent, soit seul, soit en combinaison avec d'autres éléments du groupe, est suffisante dans le superalliage pour promouvoir la formation de carbure. L'objet 3 0 moulé présente un taux d'usinabilité sensiblement supérieur à celui d'un objet moulé sensiblement identique d'un second superalliage à base de nickel ayant une teneur en carbone, en pourcentage en poids, d'au moins 0,030%. La présente invention est décrite plus en détail dans la description qui suit. prise en référence aux dessins qui suivent, dans lesquels: la figure I est une photomicrographie avec un grossissement 100 du superalliage "INCONEL 718" standard corrodé qui a été forgé et traité à chaud jusqu'à une condition de précipitation totale; R:\14300\143>12 I)OC - 2S -, 10 la figure 2 est une photomicrographie avec un grossissement 100 du superalliage "INCONEL 718" standard moulé à la cire perdue et corrodé qui a été traité à chaud jusqu'à une condition de précipitation totale; la figure 3 est une photomicrographie avec un grossissement 100 du superalliage "INCONEL 718" standard moulé à la cire perdue et corrodé qui a été soumis à une pression isostatique à chaud et traité à chaud jusqu'à une condition de précipitation totale: la figure 4 est une photomicrographie avec un grossissement 50 du superalliage "INCONEL 718" standard moulé à la cire perdue. non corrodé (avec une teneur en % en poids de carbone d'environ 0,38 à 0,042%) testé dans le développement de la présente invention; la figure 5 est une photomicrographie avec un grossissement 100 du superalliage "INCONEL 718" standard coulé à la cire perdue, et corrodé (avec une teneur en % en poids de carbone d'environ 0,38 à 0,042%) S testé dans le développement de la présente invention; la figure 6 est une photomicrographie avec un grossissement 50 du superalliage "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra faible, coulé à la cire perdue, et non corrodé (avec une teneur en % en poids de carbone d'environ 0,009 à 0,013%) testé dans le développement de la présente invention; la figure 7 est une photomicrographie avec un grossissement 100 du superalliage "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra faible, coulé à la cire perdue, et corrodé (avec une teneur en % en poids de carbone d'environ 0,009 à 0, 013%) testé dans le développement de la présente invention; la figure 8 est une photomicrographie avec un grossissement 50 du superalliage "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra faible, coulé à la cire perdue, et non corrodé (avec une teneur en % en poids de carbone d'environ 0,0057 à 0.008%) testé dans le développement de la présente invention; et 3 0 la figure 9 est une photomicrographie avec un grossissement 100 du superalliage "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra faible, coulé à la cire perdue, et corrodé (avec une teneur en % en poids de carbone d'environ 0,0057 à 0,008%) testé dans le développement de la présente invention. Un paramètre clé de la présente invention est la réduction de la teneur en carbone dans les superalliages à base de nickel pour améliorer les caractéristiques d'usinabilité. Comme il est connu dans l'art. la teneur en carbone peut être réduite i l' I;1 1 '' 1 -) 1-i), 1'?7 -I il) dans un superalliage par chauffage du superalliage dans des conditions de pression contrôlées, ce qui conduit le carbone à s'échapper de la composition sous forme d'un gaz ou en utilisant des matériaux élémentaires d'une pureté élevée. Dans la mesure o on s'attend à ce que la présente invention s'applique à tous les superalliages à base de nickel. les tests ont seulement été mis en oeuvre avec un superalliage à base de nickel sensiblement identique à un superalliage vendu par International Nickel Company sous la marque "INCONEL 718", à l'exception du fait que la teneur en carbone a été significativement réduite, produisant une forme améliorée du superalliage, qui est désignée ci-après en tant que superalliage "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra faible (les teneurs représentatives de carbone, dans le superalliage "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra-faible en termes de son pourcentage en poids dans la composition, sont données cidessous). Les efforts initiaux de développement de la présente invention ont été focalisés sur le superalliage "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra faible puisque le superalliage "INCONEL 718" est devenu le standard industriel pour les applications à température élevée et sous contrainte élevée. Les principaux utilisateurs du superalliage "INCONEL 718" spécifient que la teneur en carbone en pourcentage en poids doit être d'au moins 0,02 à 0,03. Bien que ce qui précède indique un intervalle minimal extrême pour la teneur en carbone généralement considérée comme acceptable pour le superalliage "INCONEL 718" selon l'art antérieur, la teneur en carbone typique dans le superalliage "INCONEL 718" utilisé en industrie est quasiment toujours supérieure à la quantité minimale spécifiée. Par exemple, les tests mis en oeuvre durant la présente invention ont indiqué qu'un fournisseur du superalliage "INCONEL 718" fournit le superalliage 2 5 "INCONEL 718" présentant une teneur en carbone en pourcentage en poids d'environ 0,042 (l'analyse du fournisseur indique quela teneur en % en poids est de 0,038), alors qu'on demande de fournir un superalliage "INCONEL 718" ayant une teneur en carbone minimale en % en poids de 0,003. Le tableau I indique l'intervalle des éléments pour le superalliage "INCONEL 718" qui est spécifié comme étant acceptable par un utilisateur principal du superalliage "INCONEL 718". et l'analyse de laboratoire réelle du superalliage "INCONEL 718" standard donnée par le fournisseur, lorsque l'on demande à celui-ci de fournir du superalliage "INCONEL 718" en accord avec les intervalles acceptables spécifiés. De plus, le tableau I montre les composants dans trois compositions de superalliage "INCONEL 718" à teneur en 3 5 carbone ultra faible testées durant le développement de la présente invention. R \14300\141Q2 DOC 2 ' P)7 - I (I/l) ll TABLEAU I Composants du superalliage Inconel 718 et des superalliages Inconel 718 à teneur en carbone ultra faible testés "INCONEL 718" Composition standard Elé- Interval-le "INCONE échantil- échan- échan- accepta- L 718" Ion I tillon II tillon III ment ble pour standard fournisfournis- (valeur % en un utilisa- fournis- seur seur mesurée) e o teur seur (valeur (valeur (valeur poids) principal mesurée) mesurée) mesurée) C 0,03-0,08 0,038 0,014 0,009 0,0057 (0,042) (0,017) (0,013) (0,008) P 0-0,015 n/r n/r n/r n/r S 0-0,015 n1/r n/r n/r n/r Cr 17,00- 19.45 19,40 19,44 19,46 21,00 Ni+Co 50,00- 53,09* 53,14* 53,35* 53,25* ,00 Mo 2,80-3,30 3,06 3,07 3,07 3,09 Nb+Ta 4,75-5,50 5,05 5,04 5,06 5,16 AI 0,40-0,80 0,5 0,51 0,52 0,52 Ti 0,65-1,15 0,9 0,89 0,88 0,91 B 0-0,006 0,0028 0,0037 0,0027 0,0032 Zr 0-0,10 0,001 0,001 0,002 0,001 Mn 0-0,35 0,02 0,02 0,02 0,02 Si 0-0, 35 0,02 0,02 0,02 0,02 Co 0-1,00 0,01 0,01 0,03 0,01 Cu 0-0,10 n/r n/r n/r n/r Pb 0-0,0010 n/r n/r n/r n/r Bi 0-0,00005 n/r n/r n/r n/r Se 0-0,0003 n/r n/r n/r n/r Fe balance balance balance balance balance n/r = non reporté * nickel seulement entre parenthèses analyse en laboratoire, le reste étant des analyses du fournisseur Il faut noter que Nb+Ta (niobium + tantale) indiquent ci- après que le poids total combiné de niobium et de tantale ensemble doit être dans l'intervalle spécifié. En d'autres termes, il n'est pas suffisant que simplement le niobium et le tantale soit chacun individuellement dans l'intervalle spécifié. Un autre utilisateur principal requiert des fournissent qu'ils fournissent le superalliage "INCONEL 718" selon l'art antérieur selon les intervalles suivants pour les éléments, en % en poids: 0,02 à 0,08% de carbone, 0 à 0,015% de phosphore. () à 0,015% de soufre, 17,00 à 21,00% de chrome, 50.00 à 55,00% de nickel. 2.80 à 3,30% de molybdène, 4,40 à 5.40% de niobium + tantale. 0,30 à 0,70% d'aluminium, 0.65 à 1, 15% de titane, 0 à 0,006% de bore, 0 à 0,35% de manganèse, 0 à 1,00% de cobalt, 0 à 0,35% de silice, 0 à 0,30% de cuivre. la balance étant constituée de fer. Comme on le voit. il y a une légère variation dans les intervalles acceptables donnés par les deux utilisateurs principaux du superalliage "INCONEL 718" standard de l'art antérieur. Par exemple, dans le tableau I. le niobium et le tantale combinés peuvent varier de 4.75 à 5,50% en poids. tandis que l'autre utilisateur principal du superalliage "INCONEL 718" spécifie que les mêmes éléments combinés soit dans un intervalle de 4,40 à 5,40% en poids. Dans le premier mode de réalisation préféré de la présente invention, le superalliage "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra faible présente une composition, à l'exception du carbone, telle qu'indiquée dans la seconde colonne du tableau I. Dans des modes de réalisation alternatifs, le superalliage "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra faible présente une composition. à nouveau à l'exception du 2 5 carbone, telle que selon le paragraphe immédiatement précédent. La quantité minimale de carbone dans soit le mode de réalisation préféré. soit les modes de réalisation alternatifs, pour un superalliage à base de nickel selon la présente invention, tel que le superalliage "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra faible, n'est pas clairement définie, mais peut être inférieure à 0,005%. Cependant. la teneur en carbone maximale doit être inférieure à 0.020% en poids. Tel qu'indiqué avant, à des fins de comparaison, les tests de laboratoire réels ont seulement été mis R \I430)0\14192 DO(' - 2R lcx ier IP9'7 - 12/3) en oeuvre avec un superalliage à base de nickel sensiblement identique au superalliage "INCONEL 718", à l'exception de la teneur en carbone réduite, et avec le superalliage "INCONEL 718" industriel standard. qui présente une teneur en carbone en % en poids d'environ 0,038 à 0.042%. (Ainsi qu'il sera discuté ci-après, des tests de production ont aussi été mis en oeuvre avec un superalliage "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra faible présentant une teneur en carbone en % en poids d'environ 0,007%). L'analyse de laboratoire indique que les niveaux de carbone les plus élevés présents dans le superalliage "INCONEL 718" à teneur en carbone réduite qui aient été testés sont de 0,017% en poids, tandis que l'analyse du fournisseur du superalliage "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra faible indique que la teneur la plus élevée de carbone en % en poids est de 0.014%. De manière similaire, l'analyse en laboratoire indique que les niveaux les plus faibles de carbone présents dans le superalliage "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra faible sont de 0, 008% en poids, tandis que l'analyse du fournisseur du superalliage "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra faible indique que le niveau le plus faible de carbone présent est de 0,0057% en poids. Les tests montrent que la réduction du carbone dans le superalliage "INCONEL 718" jusqu'alors inférieure à celle du superalliage selon l'art antérieur améliorent de manière significative les caractéristiques d'usinabilité. La composition du superalliage "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra faible, testée dans le cadre de la présente invention, qui présente la teneur en carbone la plus faible, présente une teneur en carbone dans l'intervalle de 0,0057 à 0,008% en poids. Ainsi, les données ne sont pas disponibles en ce qui concerne l'usinabilité du superalliage "INCONEL 718" à teneur en carbone réduite présentant une teneur en carbone en % en poids inférieure à 0,0057%. Néanmoins, il est clair que des améliorations significatives dans l'usinabilité peuvent être obtenues avec une teneur en carbone réduite inférieure à la quantité minimale de 0,020% en poids pour le superalliage "INCONEL 718" qui est spécifiée par au moins un utilisateur principal du superalliage "INCONEL 718". En fait, une amélioration continue dans les caractéristiques d'usinabilité du superalliage "INCONEL 718" est observée lorsque sa teneur en carbone est réduite sur l'intervalle allant de 0,042 à 0,008% en poids. Ainsi. il est quasiment certain qu'une réduction dans la teneur en carbone jusqu'à une valeur inférieure à 0,0057 ou 0,008% en poids montrera encore d'autres améliorations dans l'usinabilité. L'amélioration continue de l'usinabilité avec la décroissance de la teneur en carbone est illustrée dans le tableau II. R '.4IIln': I' k 2S Ic',,li)7 - 1 3/10 TABLEAU II TAUX D'USINABILITE Superalliage Carbone Taux d'usinabilité (% en poids) (%) "INCONEL 718" 0,038 (0.042) 12*/8** standard Composition I 0,014 (0,017) 14 Composition II 0,009 (0,013) 18 Composition III 0,0057 (0,008) 19 entre parenthèses analyse en laboratoire, le reste étant des analyses du fournisseur * taux le plus élevé mesuré en laboratoire ** plus faible mesure de production. le reste du taux d'usinabilité étant les moyennes d'analyse en laboratoire Il doit être noté, à partir du tableau II, sur la base de l'analyse de la teneur en carbone donnée par le fournisseur, qu'une amélioration continue de 1' usinabilité a lieu sur l'intervalle, lorsque la teneur en carbone est réduite d'environ 0. 038 à 0,0057% en poids. De plus, des tests en production, en opposition aux analyses de laboratoire. d'un superalliage à base de nickel à teneur en carbone ultra faible, ont été mis en oeuvre dans le cadre de la présente invention. Les tests de production sont mis en oeuvre sur un superalliage qui présente une composition selon les intervalles du premier mode de réalisation préféré de la présente invention, dans lequel la teneur en 2 0 carbone est réduite jusqu'à 0,007% en poids. Les tests de production, définis ci- après dans la description, indiquent que le superalliage "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra faible précédent donne un taux d'usinabilité testé en production standard qui varie de 20 à 30%. Par opposition, le superalliage "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra faible précédent est comparé avec le superalliage "INCONEL 718" standard qui présente une teneur en carbone de 0,050% en poids, et qui présente un taux d'usinabilité moyen testé selon une production standard, de 8 à 13%. Il peut être utile à ce point de discuter comment les taux d'usinabilité sont déterminés objectivement. Un acier AMS5010 est utilisé comme standard pour la mesure de l'usinabilité. A une vitesse de référence constante. un outil utilisé pour forer un trou dans de l'acier AMS5010 est hors d'usage après percement d'un trou R 143(00\141'2 1)DO(' -2' IvS l 1M'"7 - 14/11 totalisant approximativement 38,10 cm (15 inch) dans l'acier. Typiquement, plutôt que de forer un unique trou qui présente 38, 10 cm de longueur, de multiples trous sont forés, les profondeurs combinées étant environ égales à 38,10 cm linéaire (15 inch). Un outil sensiblement identique est utilisé pour forer des trous dans le superalliage pour mresurer son usinabilité. A un certain pourcentage de la vitesse de référence, l'outil est hors d'usage après percement d'un total de 38,10 cm (15 inch linéaire). Le pourcentage de la vitesse de référence requise pour forer 38,10 cm li- néaire dans le superalliage est le taux d'usinabilité standard du superalliage. Les taux d'usinabilité sont habituellement basés sur des pourcentages de vitesse puisque les ingénieurs travaillent avec des durées de vie d'outils en terme de temps et non avec des quantités de superalliage qui ont été éliminés par l'outil. D'autres types de taux d'usinabilité sont utilisés dans l'industrie. Par exemple, un taux d'usinabilité fréquemment rencontré est le temps pendant lequel un outil peut être utilisé avant que l'outil ne soit hors d'usage à une certaine vitesse dans un alliage de référence, tel que dans Gorsler. "The Effect of HIP Densification on the Machinability of Cast Inconel 718" (American Society of Metals 1983) à la page 205, et Cook, "What is Machinability" (Influence of Metallurgy on Machinability) à la page 13. Des alliages facilement usinables, tels que ceux contenant des quantités substantielles d'aluminium, ont des taux d'usinabilité typiques sensiblement supérieurs à 100%. 2 0 tandis que des superalliages à base de nickel ont généralement des taux sensiblement inférieurs à 100%. Tel que mentionné précédemment, un test de production a été mis en oeuvre avec un superalliage "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra faible, présentant une teneur en carbone d'environ 0,007% en poids. Le test consiste en la fabrication d'une chambre de diffusion, qui est un composant soumis à des conditions de température et de contrainte élevées dans les engins à turbine à gaz modernes, en utilisant un moulage à la cire perdue. Le test en production indique que le taux d'usinabilité varie avec le type d'usinage. Par exemple, le taux d'usinabilité pour le tournage est d'environ 25%. et d'environ 18% pour le fraisage. Cependant, le taux d'usinabilité standard pour le perçage est en moyenne de 25%. En comparaison, le taux d'usinabilité pour le superalliage "INCONEL 718" standard avec une teneur en carbone d'environ 0,050% en poids, est de 8 à 13% pour le perçage. Les taux d'usinabilité donnés au tableau II sont basés sur des tests de laboratoire et non sur des tests en production, effectués sur un moulage à la cire 3 5 perdue pour chaque superalliage qui a été soumis à un traitement à chaud standard pour obtenir une condition. lors du traitement à chaud, de précipitation totale. Le traitement à chaud jusqu'à une condition de précipitation totale est mis en oeuvre après le pressage isostatique à chaud. Sinon, le traitement isostatique à chaud réduit R S 1,110,141J2 I)O( - 2S tcvricr 1997 - IS/3J} de façon significative les propriétés du matériau qui sont importantes pour les applications à température et contrainte élevées qui sont améliorées par le traitement à chaud jusqu'à la condition de précipitation totale. De manière similaire, les tests en production précédents, qui impliquent la fabrication de champ de diffusion avec l'utilisation de moulage à la cire perdue, incluent le pressage isostatique à chaud de moulage à la cire perdue et ensuite, le traitement à chaud jusqu'à la condition de précipitation totale. Ainsi qu'il est connu dans l'art, la condition de précipitation totale, lors d'un traitement à chaud, de précipitation totale est obtenue en soumettant le superalliage à un procédé de chauffage qui conduit à la formation de précipités tels que des précipités y' et y", qui rendent le superalliage plus dur. Ainsi. les taux d'usinage au tableau II sont donnés pour des super-alliages dans leurs formes la plus dure connue, telle que mesurée par un test de dureté Rockwell standard ou par n'importe quel standard généralement accepté pour la mesure de la dureté. Comme on peut le voir d'après le tableau II, la réduction de la teneur en carbone paraît conduire à une augmentation de la dureté, ce qui, sur la base des références selon l'art antérieur telles que Conaway et Zlatin et al., conduirait à une diminution de l'usinabilité. Cependant, c'est le contraire qui a lieu dans la présente invention. Typiquement, le pressage isostatique à chaud est mis en oeuvre par chaufhfage du superalliage à une température de 1190,5 C +4 C (2175 F +25 F) à une pression de 1020 kg/cm2 (15 KSI) pendant 3 à 4 heures. De plus. au moins certains utilisateurs de superalliage "INCONEL 718" soumettent généralement le moulé à la cire perdue à un traitement thermique initial, avant le pressage isostatique à chaud. qui est connu sous le nom de traitement d'homogénéisation préisostatique à chaud. Le traitement d'homogénéisation préisostatique à chaud de l'un des utilisateurs majoritaires de superalliage "INCONEL 718" est mis en oeuvre en plaçant l'objet moulé sous un vide partiel et en chauffant l'objet moulé à approximativement 1135 C (2075 F) pendant 8 heures, suivi par un chauffage à environ 1149 C (2100 F) pendant 16 heures. Après le pressage isostatique à chaud, un traitement thermique standard pour obtenir une condition de précipitation totale peut être appliqué à l'objet moulé à la cire perdue, généralement dans un procédé multi-étapes. De manière classique, la condition de précipitation totale est un procédé en deux étapes, dans lequel la première étape requiert le traitement thermique de la solution par chauffage du superalliage à une température de 954,5 C+4 C (1750+25 F) pendant 1 heure, puis refroidissement à l'air. Ensuite. dans la seconde étape. la condition de précipitation totale est obtenue par chauffage du superalliage à une température de 732 C+4 C (1350+25 F) pendant 8 heures. suivi par iun refroidissement à environ 37,7 C/hr (100 F par heure) jusqu'à une température R.\1431 1)14312 [D)( 2S ixrcl l))7 - 1(6/31 d'environ 663 C (1225 F) pendant 8 heures, puis ensuite par refroidissement à l'air du superalliage. L'expérience antérieure indique que les superalliages à base de nickel classiques soumis au traitement antérieur ont des taux d'usinabilité très faibles. Ainsi qu'il a déjà été indiqué, un objet moulé à la cire perdue à partir d'un superalliage à base de nickel est plus difficile à usiner qu'un article forgé obtenu à partir du même superalliage. Encore plus difficile à usiner est un objet moulé à la cire perdue en superalliage qui a été traité à chaud jusqu'à une condition de précipitation totale. Finalement, l'expérience indique que le plus difficile à usiner de tous est l'objet moulé à la cire perdue précédent qui a été traité à chaud et a été soumis à une pression isostatique à chaud avant le traitement thermique jusqu'à une condition de précipitation totale, bien que certaines références selon l'art antérieur indiquent que le traitement de pression isostatique à chaud n'a pas d'effet négatif sur l'usinabilité. L'expérience indique aussi que généralement un traitement d'homogénéisation préisosta-tique à chaud. antérieurement à la pression isostatique à chaud, n'affecte pas de manière significative l'usina- bilité d'un objet moulé à la cire perdue à partir d'un superalliage. L'analyse de laboratoire du superalliage standard "INCONEL 718" dans la condition de précipitation totale et soumis à un traitement isostatique à chaud, indique que le taux d'usinabilité standard le plus élevé susceptible d'être obtenu est d'environ 12%. L'expérience de production avec le superalliage précédent indique des taux d'usinabilité standard aussi faibles que 6%. Par contraste, le taux d'usinabilité standard moyen de l"'INCONEL 718" à teneur en carbone ultra faible ayant une teneur en carbone en % en poids de 0,0057 à 0,008 dans la condition, après traitement à chaud, de précipitation totale et soumis à une pression isostatique 2 5 à chaud, donne une usinabilité moyenne de 18%. L'expérience de production avec le superalliage précédent "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra-faible indique des taux d'usinabilité de 18 à 25%, avec une moyenne d'environ 20%. L'amélioration des taux d'usinabilité avec le superalliage "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra-faible est tellement significative que les taux d'usinabilité 3 0 pour les objets moulés de ce superalliage entrent dans les intervalles des taux d'usinabilité pour des objets forgés comparables obtenus à partir du superalliage "INCONEL 718" standard. Par exemple, un objet forgé en superalliage "INCONEL 718" standard qui a été traité à chaud jusqu'à une condition de précipitation totale présente typiquement un taux d'usinabilité standard de 14 à 18%. Ainsi qu'on peut le voir du tableau II, cet intervalle précédent est en superposition avec les taux d'usinabilité pour les compositions de superalliage "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra-faible testées dans le laboratoire, qui présentent des taux d'usinabilité standard de 14 à 19%. 1,1;014 1,1 92 D)i * 2S Cvll 1997 - 171;1) Les comparaisons des photomicrographies des super-alliages à base de nickel qui ont été forgés moulés à la cire perdue, et à la fois moulés à la cire perdue et pressés isostatiquement à chaud. montrent des différences structurelles. La figure I est une photomicrographie avec un grossissement de 100 du superalliage "INCONEL 718" standard sous forme forgée, à des fins d'opposition, la figure 2 est une photomicrographie avec un grossissement de 100 du superalliage "INCONEL 718" standard moulé à la cire perdue. Le premier point important de contraste est que le superalliage "INCONEL 718" présente une grande taille de grain tandis que le superalliage "INCONEL 718" forgé présente une structure de grain fine. Sur la figure 1. de nombreux grains sont visibles; cependant, pas un seul grain complet n'est visible à la figure 2. Les tailles des grains dans les superalliages à base de nickel moulés sont au moins d'un ordre d'amplitude et habituellement d'au moins 3 à 4 ordres d'amplitude et supérieures en aire à celles du même superalliage sous forme corroyée. Ainsi qu'on peut le voir à la figure 1, les grains ont approximativement la forme de polygones irréguliers. Typiquement, le diamètre efficace des grains varie de 76 à 127 Itm (0, 003 à 0,005 inch) dans des objets forgés à partir de superalliage "INCONEL 718", ce qui correspond généralement à un nombre de taille de grain ASTM de 3 à 5. Par comparaison, le diamètre efficace des grains dans les articles moulés à partir de superalliage "INCONEL 718" varie de 2.03 à 6,35 mm (0,08 à 0,25 inch). correspondant à un nombre de taille de grain ASTM supérieure à 00, représentant la mesure la plus grande de la taille de grain fournie par le système ASTM. Ainsi, l'aire moyenne des grains dans les articles moulés en superalliage "INCONEL 718" est d'environ 0,00387 cm2 (0,00006 inch2) comparée à une aire de surface de grain moyenne de 0,1355 cm2 (0,021 inch2) dans les articles moulés en superalliage "INCONEL 718". Habituellement, l'aire du grain dans les articles moulés est d'au moins 0,00065 cm2 (0,0001 inch2). La figure 3 est une photomicrographie avec un grossissement de 100 d'un superalliage "INCONEL 718" moulé à la cire perdue, qui a été pressé isostatiquement à chaud. En comparant la figure 3 et la figure 2. on peut observer que le pressage isostatique à chaud réduit la ségrégation, c'est-à-dire que le superalliage devient plus homogène. De façon plus élaborée, un objet moulé à la cire perdue à base d'un superalliage à base de nickel qui n'a pas été soumis à une pression isostatique à chaud présente des concentrations plus élevées d'un élément ou d'éléments uniques présents dans des ségrégations non homogènes, tout en étant distribué de façon plus uniforme dans le superalliage. De plus, les articles forgés en superalliage à base de nickel sont de façon plus significative plus homogène qu'un objet moulé à la cire perdue à partir du même RM4100 143192 D()( - 2S t:vricl I19'7 - I8/I) superalliage. Par exemple, en comparant la figure I avec la figure 2, il y a des aires clairement plus grandes et plus foncées (indiquant la ségrégation) à la figure 2. En comparant encore la figure 1 avec la figure 3, il est apparent que si la pression isostatique à chaud a réduit la ségrégation de la figure 2 par rapport à la figure 3, les aires sombres de ségrégation de la figure 3 sont toujours, en moyenne, sensiblement plus grandes en taille que les aires sombres de ségrégation de la figure 1. Dans le superalliage "INCONEL 718", la ségrégation comprend principalement le niobium. Le traitement d'homogénéisation préisostatique à chaud, décrit précédemment, tend aussi à réduire la ségrégation. Pour déterminer si oui ou non un moulage à la cire perdue a été proprement pressée isostatiquement à chaud, l'utilisateur de superalliage compare typiquement une photomicrographie de l'article moulé avec une série de photomicrographies définissant un standard acceptable et indiquant divers degrés de ségrégation. Il peut être noté que bien que les figures 1 à 3 représentent des micrographies de superalliage "INCONEL 718" standard, celles-ci ne sont pas des micrographies représentant la composition de superalliage "INCONEL 718" standard qui a été testée dans la présente invention. De plus, les figures 1 à 3 représentent le superalliage "INCONEL 718" qui a été traité à chaud sous une condition de précipitation totale. Finalement, la figure 3 est une photomicrographie du superalliage "INCONEL 718" qui a été traité isostatiquement à chaud et soumis à un traitement d'homogénéisation préisostatique à chaud, tel que décrit précédemment, qui tend à réduire la ségrégation dans un superalliage à base de nickel. Les photomicrographies des superalliages testés selon la présente invention sont données aux figures 4 à 11. Les figures 4 à 11 représentent les superalliages 2 5 testés dans la condition de traitement à chaud conduisant à une précipitation totale et après que les superalliages aient été pressés isostatiquement à chaud. Cependant, les superalliages testés ne sont pas soumis à un traitement d'homogénéisation préisostatique à chaud. En conséquence, les figures 4 à 11 montrent une ségrégation légèrement supérieure à celle qui aurait eu lieu si les superalliages avaient été soumis 3 0 à un traitement d'homogénéisation préisostatique à chaud avant la mise sous pression isostatique à chaud. Les figures 5, 7. 9 et 11 sont des photomicrographies des superalliages corrodés représentés aux tableaux I à IV qui ont été testés en laboratoire dans le cadre de la présente invention. L'acide utilisé pour corroder les superalliages attaque 3 5 différentes phases des superalliages de façon différente, révélant ainsi la micro- structure de chaque superalliage. La figure 5 montre la microstructure typique du superalliage "INCONEL 718" standard avec une teneur en carbone en % en poids de 0,038 à 0,042%, tandis que les figures 7, 9 et 11 montrent la microstructure typique 1.1;'9II 1 2 1(KI - 2 IcKsier 1997 19/30) des superalliage "INCONEL 718" avec une teneur en carbone ultra faible, ayant des teneurs en carbone en % en poids de 0,014 à 0, 017%, 0,009 à 0.0013% et 0.0057 à 0,008%, respectivement. En contraste, les figures 4. 6. 8 et 10 sont des photomicrographies des superalliages non corrodés référencés aux tableaux I à IV qui ont été traités en laboratoire, dans le cadre de la présente invention. Pour préparer les photomicrographies, la surface des superalliages est polie avec un abrasif fin. Comme les carbures dans les superalliages sont relativement plus résistants à l'usure que le reste du superalliage, les photomicrographies des superalliages non corrodés illustrent le mieux la présence de carbure. La figure 4 est une photomicrographie d'un superalliage "INCONEL 718" standard non corrodé, tandis que les figures 6. 8 et 10 sont des photomicrographies de superalliages "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra faible non corrodés ayant des teneurs en carbone, en % en poids, de 0,014 à 0,017, de 0,009 à 0,013% et de 0,0057 à 0.008%, respectivement. En comparant la figure 10. qui est le superalliage "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra faible avec une teneur en carbone en % en poids de 0,0057 à 0,008%. avec la figure 4, qui est un superalliage "INCONEL 718" standard, il est évident que la quantité de carbure a été réduite de manière significative dans le superalliage "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra faible. Spécifiquement, à la figure 10 (le superalliage "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra-faible (environ 2 particules sont visibles, tandis qu'à la figure 4 (le superalliage "INCONEL 718" standard). approximativement 21 particules de carbure sont visibles. L'aire représentée dans chacune des figures 4, 6, 8 et 10 est approximativement de 0,0388 cm2 (0,006016 inch2). Les particules de carbure visibles aux figures 4, 6. 8 et 10 présentent un diamètre moyen qui varie typiquement en taille de 5 à 15 microns. Ainsi, à la figure 10 (le superalliage "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra faible), on compte environ 333 particules de carbure par inch2 (environ 51,6 particules de carbure par cm2) qui présentent un diamètre moyen d'au moins 5 microns. En comparaison, à la figure 4 (le superalliage "INCONEL 718" standard), on compte approximativement 3491 particules de carbure par inch2 (541,1 particules de carbure par cm2) qui présentent un diamètre moyen d'au moins 5 microns. Une tendance similaire peut être observée en comparant les figures 6 et 8. toutes deux relatives aux superalliages "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra faible, avec la figure 4 du superalliage "INCONEL 718" standard. Parexemple. à la figure 8, le superalliage "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra-faible avec une teneur en carbone en % en poids de 0,009 à 0.013%, trois particules de carbure sont visibles, ou environ 499 particules de carbure par inch2 (77,35 particules par cm2) ayant un diamètre moyen d'au moins 5 microns. A la figure 6, le superalliage R i43t0\143'2 I)O(' - 2q Ivri lu7 - 201/3 "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra faible avec une teneur en carbone en % et en poids de 0, 014 à 0,017%, 16 particules de carbure sont visibles. soit environ 2660 particules de carbure par inch2 (412,3 particules par cm2) ayant un diamètre moyen d'au moins 5 microns. * Il doit être noté que ceci n'est pas une estimation standard de la quantité de particules de carbure typiquement présente dans le superalliage. Une façon standard d'estimer la quantité de particules de carbure présente serait d'utiliser un échantillonnage d'au moins 50 vues de chaque superalliage, plutôt que de sélectionner de façon aléatoire une vue représentative. De plus, chaque vue est une photomicrographie standard, telle que préparée par l'homme de l'art. En relation avec ce sujet, les carbures dans un article forgé en superalliage à base de nickel sont sensiblement plus petits que les carbures présents dans un objet moulé à la cire perdue à partir du même superalliage. A la figure 1, par exemple, qui est le superalliage "INCONEL 718" standard forgé, aucune particule de carbure n'est visible à un grossissement de 100. Au contraire, les figures 2 et 3 montrant des moulées à la cire perdue du même superalliage, de nombreux carbures sont visibles, qui sont les petites aires blanches entre les aires noires de ségrégation. Typiquement, les particules de carbure dans un objet moulé tel que ceux donnés aux figures 2 à 11, présentent un diamètre moyen qui varie de 5 à 15 microns. Les particules de carbure dans l'article forgé tel qu'à la figure 1. cependant, sont cassées à une dimension nettement inférieure. De plus. les investigations préliminaires dans le développement de la présente invention, avec un superalliage "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra faible ayant une teneur en carbone en % en poids d'environ 0,01, montrent une réduction de carbure d'environ 75% par rapport au superalliage "INCONEL 718" standard, qui a une teneur en carbone en % en poids d'environ 0,06%. La réduction approximative de 75% est basée sur 40 à 60 vues du superalliage "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra- faible, comparé au superalliage "INCONEL 718" standard. Dans les investigations préliminaires, les taux d'usinabilité standard ne sont pas déterminés pour les superalliages. cependant, il a été trouvé que la durée de vie des outils est environ trois fois plus longue pour les superalliages "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra faible, par rapport aux superalliages "INCONEL 718" standard. Ainsi, le taux d'usinabilité pour le superalliage "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra faible est sensiblement supérieur à celui pour le superalliage "INCONEL 718" standard. Les élément qui tfavorisent la formation de carbure dans les superalliages sont habituellement le titane. le niobium, le tantale et l'hafnium. Le niobium est l'élément dans le superalliage "INCONEL 718" qui est principalement responsable de la formation des carbures. Tel que précédemment discuté, le pressage isostatique à chaud réduit la porosité dans un objet moulé à la cire perdue, ainsi que la ségrégation. Cependant. la quantité de porosité dans un objet moulé à la cire perdue est fonction de la dimension du moule de coulée. Des objets mnoulés plus petits tendent à avoir une porosité réduite, et le contraire est vrai pour des objets moulés de plus grande dimension. La pression isostatique à chaud tend à n'avoir qu'un effet insignifiant sur la taille des grains dans les superalliages à base de nickel moulés à la cire perdue. tel qu'on peut le voir en comparant le superalliage "INCONEL 718" de la figure 3 pressé isostatiquement à chaud et moulé à la cire perdue, avec le même objet, moulé à la cire perdue qui n'a pas été pressé isostatiquement à chaud de la figure 2. Dans les deux figures 2 et 3, les tailles des grains sont tellement grandes qu'un grain unique entier n'est pas complètement visible dans chaque micrographie. Le tableau III donne les duretés Rockwell moyennes et les tailles de grains pour plusieurs alliages qui ont été pressés isostatiquement à chaud et moulés à la cire perdue et qui ont été traités thermiquement jusqu'à une condition de précipitation totale. 2 0 TABLEAU III Dureté et taille des grains Superalliage Dureté (Rc) taille des grains [Inches, (cm)] "INCONEL 718" 40,8 0.28xl 1 (0.71x0,279) Standard Composition I 42,0 0.30x0,10 (0,76x0,254) Composition II 43.0 0.30x0,09 (0.76x0,229) Composition III 42,7 0.27x0,09 (0.69x0,229) Telle qu'indiquée avant, la réduction de la teneur en carbone apparaît comme n'ayant aucun effet négatif sur les qualités du superalliage quant à la résistance et la rupture sous contrainte et à température élevée. En fait, les données indiquent une résistance améliorée et des caractéristiques de rupture à la contrainte sensiblement améliorées. Les améliorations sont particulièrement surprenantes pour deux raisons: tout d'abord, la référence de l'art antérieur, telle que conaway aux pages 247 et 248, R U4130i0I4 4t)2 I)DO( 2i [ 0vl 5 7 - 22/;0 enseigne qu'une résistance augmentée fait diminuer l'usinabilité. Ainsi, l'homme de l'art ne s'attendrait pas à avoir une usinabilité améliorée lorsque les caractéristiques de résistance ont été améliorées. Deuxièmement, contrairement à Stroup et ai., Moyer et Banix et al., il y a une amélioration significative des propriétés de contrainte à la rupture avec une teneur en carbone réduite. Le tableau IV montre les propriétés sous tension à 649 C (1200 F) et les propriétés de rupture douce (sans chocs) à 649 C (1200 F) et 6120 kg/cm2 (90 KSI) qui ont été observées pour le superalliage "INCONEL 718" standard, ainsi que les trois compositions de superalliage "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra-faible, pour lesquelles les taux d'usinabilité sont testés en laboratoire. Chaque composition de superalliage "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra-faible et le superalliage "INCONEL 718" standard sont testés trois fois, et une moyenne est prise pour arriver aux données du tableau IV. TABLEAU IV Propriétés sous tension à 649 C (1200 F) et propriétés de rupture douce à 649 C (1200 F)/6120 kg/cm2 (90 KSI) du superalliage standard "INCONEL 718" comparé au superalliage "INCONEL 718" à teneur en carbone ultra faible résistance propriété de rupture douce Super-alliage à la déforma- rupture Durée Allonge- tion [KSI de vie ment [KSI (kg/cm2)] (heures) (o%) (kg/cm2)] INCONEL 718 109,7 117,7 67,0 4,5 standard (7459) (8003) Composition I 111,8 119,8 73,7 2.8 (7602) (8146) Composition II 112,9 123,3 59,9 3.5 (7677) (8384) Composition III 112,8 119,3 87,0+ 4,3+ (7670) (8112) + indique un test qui est arrêté après 100 h de vie et 1,5% d'allongement, alors que 100h de vie et 1.5% d'allongement de test ont été utilisés pour déterminer la moyenne. Les données moyennes des superalliages qui ont été testés en production par la fabrication d'une chambre de diffusion sont données au tableau V. Les donenées du R I[I/ 14; '12 I))( - 2q I 'IIt'I1 7 - 21130 tableau V indiquent aussi qu'il n'y pas d'effet négatif significatif sur les qualités de résistance à la contrainte et à température élevée du superalliage avec une teneur en carbone ultra-faible et corroborent les améliorations de la résistance et les propriétés de contrainte à la rupture du superalliage avec une teneur en carbone réduite. TABLEAU V Propriétés sous tension à 649 C (1200 F) et propriétés de rupture douce à 649 C (1200 F)/6120 kg/cm2 (90 KSI) du superalliage qui ont été testées en production par la fabrication d'une chambre de diffusion Résistance Ductilité Propriétés de rupture douce Super- déforma- rupture El réduc- durée de Allonge- alliage tion [KSI (4D) tion de vie ment [KSI (kg/cm2) l'aire (heures) (o) (kg/cm2)] (%) ] "INCO NEL 718" 104,6 111.9 13. 7.0 48.3 4. 7 standard (7112) (7609) (0,05% en poids de C) "INCO NEL 718" à teneur 112,4 123,5 11,2 18.0 146,3 4, 0 en (7643) (8398) carbone ultra faible (0,007% en poids) Bien que le mode de réalisation préféré de l'invention ait été illustré et décrit, il est à noter que diverses modifications peuvent être apportées sans que l'esprit et la portée de l'invention soient modifiés. R 14130\i4392 D00C- 25 fvlim, I9)17 - 24;0 REVENDICATIONS 1.- Un objet moulé en superalliage à base de nickel ayant des caractéristiques d'usinabilité améliorées. comprenant, en % en poids. jusqu'à 0,014% de carbone, de 0 à 0,015% de phosphore, de 0 à 0,015% de soufre, de 17,00 à 21,00% de chrome, de 50,00 à 55,00% de nickel, de 2, 80 à 3,30% de molybdène, de 4,40 à 5,50% de niobium et de tantale combinés, de 0,30 à 0.80% d'aluminium, de 0,65 à 1,15% de titane, de 0 à 0,006% de bore, de 0 à 0,35% de manganèse, de 0 à 1,00% de cobalt, de 0 à 0,35% de silicium, de 0 à 0,30% de cuivre, de 0 à 0,10% de zirconium la balance étant constituée de fer. 2.- L'objet moulé selon la revendication 1, dans lequel l'objet moulé est pressé isostatiquement à chaud à une température et une pression suffisantes pour réduire sensiblement la ségrégation et pour réduire sensiblement la porosité dans le superalliage à base de nickel, et ensuite traité à chaud pour obtenir une précipitation complète dans la condition de traitement à chaud, en augmentant sensiblement la résistance du superalliage, dans lequel, après avoir été pressé isostatiquement à chaud et traité thermiquement, l'objet moulé présente un taux d'usinabilité standard d'au moins 13% par comparaison avec de l'acier AMS5010. 3.- L'objet moulé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la teneur maximale en carbone en % en poids du superalliage est de 0.013 et l'objet moulé présente un taux d'usinabilité standard d'au moins 14%. 2 5 4.- L'objet moulé selon la revendication I ou 2, dans lequel la teneur maximale en carbone en % en poids du superalliage est de 0,008 et l'objet moulé présente un taux d'usinabilité standard d'au moins 15%. 5.- L'objet moulé selon la revendication I ou 2, dans lequel la teneur maximale 3 o en carbone en % en poids du superalliage est de 0,0057 et l'objet moulé présente un taux d'usinabilité standard d'au moins 16%. 6.- L'objet moulé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, présentant une pluralité de particules de carbure d'un diamètre moyen d'au moins 5 microns, dans lequel il y a quatre fois plus de particules présentes en moyenne, ayant un diamètre moyen d'au moins 5 microns, dans un objet moulé sensiblement en un superalliage à base de nickel à l'exception d'une teneur en carbure en % en poids d'au moins 0,042%. i,: ji '' 2)( - 2S f':e c 1 97 - 2t/) 7.- L'objet moulé selon l'une quelconque des revendications I à 6, dans lequel l'objet moulé présente une surface de grain moyenne d'au moins 0,0001 inch carré (0,000645 cm2). 8.- L'objet moulé selon l'une quelconque des revendications I à 5 et 7, dans lequel l'objet moulé contient une pluralité de particules de carbure ayant un diamètre moyen d'au moins 5 microns. 9.- Un procédé de production d'un composant usiné en un superalliage à base de nickel ayant une usinabilité améliorée, comprenant les étapes de: a) fournir un superalliage à base de nickel comprenant, en % en poids, jusquà 0,017%, de préférence jusqu'à 0,014%, de carbone, de 0 à 0, 015% de phosphore, de 0 à 0,015% de soufre, de 17,00 à 21,00% de chrome, de 50.00 à 55,00% de nickel, de 2,80 à 3,30% de molybdène, de 4, 40 à 5,50% de niobium et tantale combinés, de 0,30 à 0,80% d'aluminium, de 0,65 à 1,15% de titane. de 0 à 0,006% de bore, de 0 à 0,35% de manganèse, de 0 à 1,00% de cobalt, de 0 à 0,35% de silicium, de 0 à 0,30% de cuivre, de 0 à 0,10% de zirconium la J balance étant constituée de fer; b) former un objet moulé à partir du superalliage à base de nickel approprié pour être usiné en un composant usiné; et c) usiner l'objet moulé pour produire le composant usiné. 10.- Le procédé selon la revendication 9, comprenant de plus l'étape de pressage isostatique à chaud de l'objet moulé avant l'usinage de l'objet moulé, pour produire le composé usiné. 11i.- Le procédé selon la revendication 9 ou 10, comprenant de plus l'étape de traitement à chaud du composé moulé pour obtenir une précipitation totale dans la 3 o condition du traitement à chaud, et ensuite l'usinage de l'objet moulé pour produire le composant usiné. 12.- Le procédé selon la revendication 9, 10 ou 11, dans lequel la teneur maximale en carbone, en % en poids, du superalliage est de 0,013%. 13.- Le procédé selon la revendication 9, 10 ou 11, dans lequel la teneur maximale en carbone, en % en poids, du superalliage est de 0,009%. R:\i4300\143'2 I)DO( - 25 Ic'icI)? - 2X, H 14.- Le procédé selon la revendication 9, 10 ou 11, dans lequel la teneur maximale en carbone, en % en poids, du superalliage est de 0,008%. 15.- Le procédé selon la revendication 9, 10 ou 11, dans lequel la teneur maximale en carbone, en % en poids, du superalliage est de 0, 0057%. 16.Un composant usiné approprié pour être utilisé dans les applications o le composant usiné est exposé à des températures supérieures à 1000 F tout en étant sous contrainte et présente un taux d'usinabilité standard d'au moins 13%, par comparaison avec l'acier AMS5010, produit par les étapes de: a) la fourniture d'un superalliage à base de nickel comprenant, en % en poids, jusqu'à 0,017% de carbone, de 0 à 0,015% de phosphore, de 0 à 0,015% de soufre, de 17,00 à 21,00% de chrome, de 50,00 à 55,00% de nickel, de 2,80 à 3,30% de molybdène, de 4,40 à 5,50% de niobium et tantale combinés, de 0,30 à 0,80% d'aluminium, de 0,65 à 1,15% de titane, de 0 à 0,006% de bore, de 0 à 0, 35% de manganèse, de 0 à 1,00% de cobalt, de 0 à 0,35% de silicium, de 0 à 0,30% de cuivre, de 0 à 0,10% de zirconiumJla balance étant constituée de fer; b) la formation d'un objet moulé à partir du superalliage à base de nickel approprié pour l'usinage en le composant usiné; et 2 0 c) traitement à chaud de l'objet moulé pour obtenir une précipitation totale dans la condition du traitement à chaud; et d) l'usinage de l'objet moulé pour produire le composant usiné. 17.- Le composant usiné de la revendication 16, comprenant de plus l'étape de pressage isostatique à chaud de l'objet moulé avant le traitement à chaud de l'objet moulé pour obtenir une précipitation complète dans la condition de traitement à chaud. 18.- Le composant usiné de la revendication 16 ou 17, dans lequel la teneur maximale en carbone, en % en poids du superalliage de nickel. est de 0,013%, et le composant usiné présente un taux d'usinabilité standard, après traitement à chaud du superalliage à base de nickel, d'au moins 14%. 19.- Le composant usiné de la revendication 16 ou 17, dans lequel la teneur 3 5 maximale en carbone, en % en poids du superalliage à base de nickel, est de 0,008%, et le composant usiné présente un taux d'usinabilité standard, après traitement à chaud du superalliage à base de nickel, d'au moins 15%. R 1i4 lO0,1I m2 D1(( - '25 vrtic 197 - 27/30 20.- Le composant usiné de la revendication 16 ou 17, dans lequel la teneur maximale en carbone, en % en poids du superalliage à base de nickel, est de 0,0057%, et le composant usiné présente un taux d'usinabilité standard, après traitement à chaud du superalliage à base de nickel, d'au moins 16%. 21.- Le composant usiné selon la revendication 16 ou 17, dans lequel le composant usiné présente une surface de grain moyenne d'au moins 0,0001 inch carré (0,000645 cm2). 22.- Le composé usiné selon la revendication 16 ou 17, dans lequel le composant usiné contient une pluralité de particules de carbure ayant un diamètre moyen d'au moins 5 microns. 23.- Le composant usiné selon l'une quelconque des revendications 16 à 22, dans lequel l'objet moulé présente une pluralité de particules de carbure ayant unl diamètre moyen d'au moins 5 microns, dans lequel il y a quatre fois plus de parti- cules de carbure présentes en moyenne, ayant un diamètre moyen d'au moins 5 microns, dans un objet moulé substantiellement identique en un second superalliage à base de nickel, identique à l'exception de la teneur en carbone. en % en poids. d'ai mois 0,042%. 24.- Un objet moulé en un superalliage à base de nickel ayant des caractéristiques d'usinabilité améliorées, comprenant, en % en poids, jusqu'à 0,017% de carbone, de 0 à 0,015% de phosphore. de 0 à 0,015% de soufre, de 17.00 à 21,00% de chrome, de 50,00 à 55,00% de nickel, de 2,80 à 3,30% de molybdène. de 4,40 à 5,50% de niobium et tantale combinés, de 0,30 à 0,80% d'aluminium. de 0.65 à 1,15% de titane, de 0 à 0,006% de bore, de 0 à 0,35% de manganèse, de 0 à 1.00% de cobalt, de 0 à 0,35% de silicium, de 0 à 0,30% de cuivre, de 0 à 0,10% de zirconiumI la balance étant constituée de fer; ledit objet moulé ayant un taux 3 0 d'usinabilité sensiblement supérieur si le superalliage à base de nickel présente une teneur en carbone en % en poids, d'au moins 0,038%. 25.- L'objet moulé de la revendication 24, dans lequel la teneur maximale en carbone, en % en poids, du premier superalliage à base de nickel est de 0,014%. 26.- L'objet moulé de la revendication 24, dans lequel la teneur maximale en carbone, en % en poids, du premier superalliage à base de nickel est de 0,013%. R \14300\1439)2 DOC - 25 fvrier I1J97 - 2X131) 27.- L'objet moulé de la revendication 24, dans lequel la teneur maximale en carbone, en % en poids, du premier superalliage à base de nickel est de 0,009%. 28.- L'objet moulé de la revendication 24, dans lequel la teneur maximale en carbone, en % en poids, du premier superalliage à base de nickel est de 0,008%. 29.- L'objet moulé de la revendication 24, dans lequel la teneur maximale en carbone, en % en poids, du premier superalliage à base de nickel est de 0,0057%. 30.- L'objet moulé selon l'une quelconque des revendications 24 à 29, dans lequel le premier objet moulé est pressé isostatiquement à chaud à une température et une pression suffisantes pour réduire sensiblement la ségrégation dans le superalliage à base de nickel, et après quoi il est traité à chaud pour obtenir une précipitation totale dans les conditions de traitement à chaud, augmentant substantiellement la 1.5 résistance du superalliage à base de nickel. 31.- Un objet moulé d'un premier superalliage à base de nickel ayant des caractéristiques d'usinabilité améliorées et une population de carbure réduite, comprenant, en % en poids, moins de 0,020% de carbone, et au moins un élément choisi dans le groupe consistant en titane, niobium, tantale et hafnium, en une quantité suffisante pour promouvoir la formation de carbure, et ayant un taux d'usinabilité sensiblement supérieur qu'un autre objet moulé substantiellement identique en un second superalliage à base de nickel, identique à l'exception de la teneur en carbone, en % en poids, d'au moins 0,030%. 32.- Superalliage à base de nickel comprenant, en % en poids, jusqu'à 0, 014% de carbone. de 0 à 0.015% de phosphore, de 0 à 0,015% de soufre, de 17,00 à 21,00% de chrome, de 50,00 à 55,00% de nickel, de 2,80 à 3,30% de molybdène, de 4,40 à 5,50% de niobium et de tantale combinés, de 0,30 à 0,80% d'aluminium, de 0,65 à 1,15% de titane. de 0 à 0,006% de bore, de 0 à 0,35% de manganèse, de 0 à 1,00% de cobalt, de 0 à 0,35% de silicium, de 0 à 0,30% de cuivre, de 0 à 0,10% de zirconium la balance étant constituée de fer. R 0IlJ1 4 2 1)('- 2S lièvir 1997-29/10