Influence sur la résistance à la chaleur des alliages
Effet de la taille des grains sur la résistance au fluage
L’acier à gros grains présente une meilleure résistance au fluage que l’acier laminé à chaud à grains fins. Une température élevée entraîne une recristallisation de l’alliage. L’acier à gros grains présente une meilleure résistance au fluage. Les mêmes résultats ont été obtenus en testant l’acier chrome-nickel 20X23n18 à gros grains, qui présente une meilleure résistance à la chaleur mais une faible ductilité. Dans le segment des aciers et alliages résistants à la chaleur.
Influence de la taille des grains sur la résistance à la chaleur
Les propriétés de résistance des alliages à grains fins sont très élevées à basse température et à température ambiante. Lorsque la température augmente, les alliages à gros grains présentent une meilleure résistance à la chaleur mais n’ont pas une ductilité suffisante. Cela vaut pour les alliages à structure austénitique et ferritique.
Influence des alliages étrangers sur la résistance à la chaleur
Il a été constaté que de petites portions de S, Pb, Bi, Sn, Sb réduisent considérablement les propriétés de résistance à la chaleur. La présence de dix millièmes de plomb dans un alliage de nickel-chrome-titane 75−20−2,5 Ti avec 0,7% Al, réduit considérablement la résistance à la chaleur de l’alliage. Lors de la solidification de l’alliage, les grains réfractaires cristallisent en premier et les impuretés à bas point de fusion, qui ne se dissolvent pas, s’accumulent dans les zones limites. Elles ont un impact significatif sur la qualité des alliages coulés. Dans les matériaux déformables, la résistance diminue avec l’augmentation de la température… Mais il existe un groupe d'éléments (tungstène, molybdène, niobium, bore) dont l’ajout, à faible dose, augmente la résistance des couches limites. Il faut également tenir compte des changements possibles de la concentration des éléments d’alliage dans la couche limite après diffusion ou formation de nouvelles phases, ce qui entraîne une perte de résistance à la chaleur et une réduction de la ductilité. Les différences de taille de grain ont un effet sur la précipitation du carbure de chrome aux joints de grain et sur la tendance de l’acier à former une corrosion intergranulaire. Des variations similaires de la concentration de solutions solides aux joints de grains se produisent dans d’autres éléments.
Durcissement par dispersion
Ce processus est directement lié à la formation de phases intermétalliques et de carbures et dépend de la taille des grains. Il se produit très fortement dans les aciers austénitiques qui sont durcis à haute température et qui ont une structure à gros grains. L’action simultanée de la déformation plastique et de la température élevée accélère le durcissement par dispersion.
Distribution granulométrique du matériau
Toutes les propriétés de résistance à la chaleur des alliages et des aciers fortement alliés sont gravement compromises par la présence d’un matériau à grains multiples, dans lequel des cristaux à grains fins et grossiers sont présents simultanément dans l'échantillon. Un tel mélange peut se produire dans les produits pressés à chaud lorsque le métal est soumis à des degrés critiques de déformation. Une structure à gros grains se forme en raison du refroidissement inégal du métal pendant la déformation. Les échantillons présentant une structure unique auront une résistance à la chaleur plus élevée que ceux présentant une structure à grains multiples. Pour l’alliage ZI437 à t° 700 °C avec une structure homogène et a=36 kG/mm2, la durée de la charge jusqu'à la rupture = 72 heures. La plupart des échantillons ne se rompent pas avant 150−200 heures. Si le matériau a une structure hétérogène, les échantillons se briseront dans les 6 à 30 heures. En respectant le régime d’emboutissage exact, il est possible d'éviter l’apparition d’hétérogénéité dans les pièces. La multigranularité conduit à des propriétés instables et à une moindre résistance à la chaleur.
Poinçonnage
La plupart des échantillons présentent de fines cassures dans les limites du grain. Dans la zone de gros grains, les fissures apparaissent plus fréquemment. L'étude a montré que les piqûres se produisent bien avant la rupture de l'échantillon. Après l’apparition des premières fractures, la viabilité du matériau diminue considérablement après avoir atteint 700−800°C et une contrainte de 36/15 kG/mm2. On observe d’abord une fracture peu profonde à la surface du métal. En général, le site de la fracture ne coïncide pas avec les premières déchirures.
Environnement gazeux
On a supposé que la formation de fissures dans l’alliage résultait de l’exposition à l’environnement gazeux. Afin de vérifier cette hypothèse, la surface a été protégée par une couche de nickel de 10 µm d'épaisseur. Le nickelage des échantillons a été effectué par voie galvanique. Les essais ont montré que les fissures dues au nickel ne différaient pas de celles des échantillons non protégés par du nickel.
Particularités du traitement des alliages
La propreté de l’exécution est d’une grande importance, ce qui a été vérifié par des tests. La formation d’entailles se produit plus tôt en raison de concentrations locales de contraintes. La macrostructure et la microstructure sont formées par les forces de déformation pendant le travail à chaud. La surchauffe provoque un élargissement de la structure ainsi qu’une oxydation intergranulaire et, en fin de compte, une perte de résistance dans les alliages complexes résistants à la chaleur. Par conséquent, la température de production doit être strictement respectée. Lors du travail à chaud sous pression, la structure est pulvérisée. Le matériau laminé à chaud présente une structure à grains fins et un état de contrainte. Si le matériau est vieilli, il devient résistant aux chocs thermiques, mais perd sa résistance à la chaleur à des températures très élevées. Grâce à un processus de production optimisé, les alliages réfractaires peuvent désormais être achetés au meilleur prix.
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