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Procédé permettant de diminuer la tendance à rouiller de la fonte ou de l'acier.
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'acier et de fonte ayant une tendance réduite à rouiller, en particulier par l'attaque de l'eau, surtout de l'eau de mer, et de la terre humide. l'objet de l'invention est une variante de l'acier et de la fonte également résistants à l'eau de mer et à la terre humide, qui sont décrits dans le brevet belge No. 370 153 du 9 Mai 1930 au nom de la Demanderesse.
Le procédédécrit dans ce brevet repose sur des phénomènes
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électrolytiques particuliers qui sont provoqués par l'ad- dition de deux groupes d'éléments d'alliage. Le premier de ces deux groupes doit posséder un potentiel éleotroly- tique qui est inférieur au potentiel constant d'oxyda- tion de l'agent de corrosion mais supérieur à celui de l'acier et de la fonte.
Par l'addition de tels éléments en quantités relativement faibles, on obtient pendant le processus de corrosion la formation d'une couche fortement adhéren- te qui empêche la corrosion. Parmi ces éléments, il y a lieu de considérer particulièrement les suivants pris isolément ou conjointement : cuivre, jusqu'à environ
1%; l'antimoine, l'arsenic et l'étain en proportions d'environ 0.05 à 5%.
En plus d'une ou plusieurs des additions du genre précité, on utilise dans le procédé sus-mentionné d'autres additions de métaux dont les produits de cor- rosion sont cohérents, ont une consistance gélatineuse, fortement collante, durcissent facilement, adhérent aux crevasses et aux solutions de continuité qui se forment dans la pellicule d'hydroxyde et barrent ainsi le passa- ge à l'agent de corrosion vers la matière à protéger.
Parmi ces éléments, on utilisait en particulier le magné- sium, le nickel et l'aluminium.
D'autres travaux ont permis d'établir depuis que les éléments titane et vanadium agissent de la même manière que les éléments magnésium, nickel et aluminium mentionnés en seconde ligne d'après le prooédé précité, et que le titane et le vanadium sont non seulement équi- valents à ces éléments, en particulier à l'aluminium, mais même supérieurs.
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Cette constatation permet donc de remplacer par du titane ou du vanadium l'aluminium ainsi que le magnésium et le nickel. L'influence favorable de ces deux éléments ne pouvait pas être prévue d'après leurs propriétés chimiques et électro-chimiques.
La présente invention a donc pour objet un procédé permettant de diminuer la tendance à rouiller de la fonte ou de l'acier, notamment par l'attaque de l'eau et de la terre humide, ce procédé consistant à allier à la matière un élément au moins dont le potentiel électroly- tique est inférieur au potentiel constant d'oxydation de l'agent de corrosion (Eh = + 0.5 volt) mais supérieur à celui de l'acier et de la fonte, et en outre au moins un des éléments suivants : en proportion d'environ 0.1 à 1% et vanadium d'environ 0.1 à 0.5%.
Comme éléments de la première série, il y a lieu de considérer particulièrement: le cuivre jusqu'à 1%.environ; l'arsenic, l'antimoine et l'étain en proportion d'environ 0. 05 à 5%. Les éléments peuvent être utilisés soit isolément soit conjointement.
Les aciers alliés à ces éléments se distinguent enoore des aciers contenant de l'aluminium par une autre influenoe du titane et du vanadium, avantageuse au point de vue économique; l'aptitude des aciers au titane ou au vanadium à opposer une résistance accrue à l'attaque de leau se manifeste déj peu de temps après le début de la corrosion par une diminution considérable de la vitesse de corrosion. Ainsi, la vitesse de corrosion est déjà diminuée au bout de 14 jours, par rapport à celle des aciers cuivre-nickel avec addition d'aluminium, d'enAviron 20% dans l'eau de mer et 40% dans .l'eau douce.
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Les aciers selon l'invention se caractérisent en outre par un rouillage absolument uniforme des surfaces de l'acier exposées à l'agent de corrosion. Les corrosions locales, les endroits rongés en forme d'ondes et de trous, ou les creusures en forme d'encoches qui oausent un abaissement des propriétés mécaniques de l'acier, ne se produisent pas.
De même, au point de vue de la technique de fonderie et de la métallurgie, la possibilité de remplacer l'aluminium par du titane ou du vanadium présente des avantages car les aciers au titane et au vanadium sont plus faciles à travailler que les aciers à l'aluminium.
Les deux éléments exercent déjà l'action mentionnée pour de très faibles teneurs, même lorsque l'un de ces métaux ou les deux en commun existent dans une proportion de.0.1%. A partir de cette teneur, la quantité des métaux est illimitée en égard à leur influenoe anti-corrosive. Toutefois, il y a avantage à ne pas dépasser 1% pour une addition de titane et 0.5% pour une addition de vanadium. Une addition plus importante n'offre aucun avantage particulier.
Le tableau ci-après donne des examples de l'effet produit par des additions de titane et de vanadium:
EMI4.1
<tb>
<tb> Composition <SEP> de <SEP> l'acier <SEP> Perte <SEP> de <SEP> poids <SEP> en <SEP> mg <SEP> par <SEP> om2 <SEP> et <SEP> par <SEP> jour
<tb> Cu <SEP> Ni <SEP> Al <SEP> Ti <SEP> Va <SEP> Eau <SEP> de <SEP> mer <SEP> Eau <SEP> de <SEP> rivière
<tb> % <SEP> % <SEP> % <SEP> % <SEP> 14 <SEP> mois <SEP> 14 <SEP> mois
<tb> jours <SEP> 22 <SEP> 33 <SEP> jours <SEP> 1 <SEP> 22 <SEP> 33
<tb>
EMI4.2
Yn,lwwflnwy,rrrYirrwr ......-----.. """"'111 \IIIIIf-""-'" --- ¯.....,.
---r-..C 0,15 - - --- - 0 22 0,19 0, 205 0,165 0, 23 0,21 I 0,18 0,19
EMI4.3
<tb>
<tb> 0,35 <SEP> 0,5 <SEP> 0,47 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,202 <SEP> 0,165 <SEP> 0,13 <SEP> 0,122 <SEP> 0,21 <SEP> 0,19 <SEP> 0,13 <SEP> 0,125
<tb> 0,35 <SEP> 0,6 <SEP> - <SEP> 0,25 <SEP> - <SEP> 0,159 <SEP> 0,140 <SEP> 0,10 <SEP> 0,08 <SEP> 0,19 <SEP> 0,11 <SEP> 0,08 <SEP> 0,075
<tb> 0,35 <SEP> 0,6 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0. <SEP> 20 <SEP> 0,165 <SEP> 0,150 <SEP> 0,11 <SEP> 0,095 <SEP> 0,204 <SEP> 0,16 <SEP> 0,09 <SEP> 0,09
<tb>
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Ce tableau donne, pour différentes durées de séjourdans l'eau de mer et dans l'eau douce, les vitesses de corrosion d'aciers au cuivre-nickel avec addition de titane ou de vanadium par comparaison avec un acier au cuivre-nickel-aluminium et aveo un acier doux au carbone sans addition.
Comme on peut le constater, l'addition de titane ou de vanadium au lieu d'aluminium diminue considérablement la vitesse de corrosion dans l'eau de mer de 34 et de 22% respectivement par rapport à l'acier à l'aluminium et de 43 et 48% par rapport à l'acier. sans addition.
Dans l'eau de rivière, les chiffres sont encore plus favorables. La diminution de la vitesse de corrosion, @ exprimée en %, est ici de 40 environ pour l'acier au cuivre-nickel-titane et de 28 environ pour l'acier au cuivre-nickel-vanadium par comparaison avec un acier au cuivre-nickel avec alliage d'aluminium. Les deux aciers dépassent l'aoier sans alliage de 60 et de 52% respectivement.
Le tableau suivant montre l'influence du titane et du vanadium sur les alliages qui oontiennent de l'arsenic, de l'antimoine et de l'étain comme élément de premier groupe selon le procédé décrit au brevet antérieur précité.
EMI5.1
<tb>
<tb>
Composition <SEP> de <SEP> l'acier <SEP> Perte <SEP> de <SEP> poids <SEP> en <SEP> mg <SEP> par <SEP> cm2 <SEP> et <SEP> par <SEP> jour
<tb> Sb <SEP> 22 <SEP> 33 <SEP> 14 <SEP> 3 <SEP> 22 <SEP> 33
<tb> jours <SEP> mois <SEP> 1 <SEP> mois <SEP> mois <SEP> jours <SEP> pois <SEP> mois <SEP> ois
<tb> 0,27 <SEP> - <SEP> 0,2 <SEP> 0,19 <SEP> - <SEP> 0,15 <SEP> 0,135 <SEP> 0,115 <SEP> 0,1 <SEP> 0,18 <SEP> 0,16 <SEP> 0,13 <SEP> 0,11
<tb> 0,52 <SEP> 0,22 <SEP> 0,16 <SEP> 0,15 <SEP> 0,125 <SEP> 0,09 <SEP> 0,17 <SEP> 0,14 <SEP> 0,13 <SEP> 0,12
<tb> 0,45 <SEP> - <SEP> 0,25 <SEP> 0,15 <SEP> 0,135 <SEP> 0,11 <SEP> 0,085 <SEP> 0,18 <SEP> 0,13 <SEP> 0,11 <SEP> 0,085
<tb> 0,60 <SEP> - <SEP> 0,18 <SEP> 0,14 <SEP> 0,13 <SEP> 0,11 <SEP> 0,08 <SEP> 0,19 <SEP> 0,14 <SEP> 0,11 <SEP> 0,10
<tb> 0,35 <SEP> 0,20 <SEP> - <SEP> 0,145 <SEP> 0,12 <SEP> 0,10 <SEP> 0,08 <SEP> 0,17 <SEP> 0,145 <SEP> 0,09 <SEP> 0,
080
<tb> - <SEP> 0,32 <SEP> 0,22 <SEP> 0,140 <SEP> 0,1500,19 <SEP> 0,08 <SEP> 0,15 <SEP> 0,12 <SEP> 0,10 <SEP> 0,09 <SEP>
<tb>
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La composition des alliages est pour le reste, abstraction faite des éléments sus-mentionnés, la oomposition usuelle. Ainsi, l'alliage peut contenir pour d'autres raisons, comme on l'a exposé dans le brevet antérieur précité, les quantités ordinaires d'éléments tels que le manganèse, le silicium, le phosphore, le chrome, le tungstène, le molybdène, le vanadium, le cobalt, le titane, le bore, le zirconium, le glucinium.
Dans les aciers, les éléments secondaires peuvent se trouver par exemple dans les proportions suivantes:
EMI6.1
<tb>
<tb> Carbone <SEP> traces <SEP> jusqu'à <SEP> 1%
<tb> Silicium <SEP> " <SEP> " <SEP> 0,5%
<tb> Manganèse <SEP> de <SEP> 0.1 <SEP> à <SEP> 1%
<tb> Soufre <SEP> traces <SEP> jusqu'à <SEP> 0.12%
<tb> Phosphore <SEP> " <SEP> 0.2%
<tb>
et pour la fonte dans les proportions approximatives suivantes
EMI6.2
<tb>
<tb> Carbone <SEP> de <SEP> 2 <SEP> à <SEP> 3,6%
<tb> Silicium <SEP> de <SEP> 0,3 <SEP> à <SEP> 3%
<tb> Manganèse <SEP> de <SEP> 0,3 <SEP> à <SEP> 1,2%
<tb> Soufre <SEP> traces <SEP> jusqu'à <SEP> 0,12%
<tb> Phosphore <SEP> " <SEP> 1,0%.
<tb>
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Process for reducing the tendency to rust of cast iron or steel.
The present invention relates to a method of manufacturing steel and cast iron having a reduced tendency to rust, in particular by attacking water, especially seawater, and wet earth. the object of the invention is a variant of steel and cast iron also resistant to sea water and wet earth, which are described in Belgian patent No. 370 153 of May 9, 1930 in the name of the Applicant.
The procedure described in this patent is based on
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special electrolytics which are caused by the addition of two groups of alloying elements. The first of these two groups must have an electrolytic potential which is lower than the constant oxidation potential of the corrosive agent but higher than that of steel and cast iron.
By adding such elements in relatively small amounts, during the corrosion process the formation of a strongly adherent layer which prevents corrosion is obtained. Among these elements, the following should be particularly considered, taken individually or together: copper, up to approximately
1%; antimony, arsenic and tin in proportions of about 0.05 to 5%.
In addition to one or more of the above-mentioned additions, other additions of metals are used in the above-mentioned process, the corrosion products of which are consistent, have a gelatinous consistency, strongly sticky, harden easily, adhere to materials. crevices and continuity solutions which form in the hydroxide film and thus block the passage of the corrosion agent towards the material to be protected.
Among these elements, magnesium, nickel and aluminum were used in particular.
Other work has since established that the elements titanium and vanadium act in the same way as the elements magnesium, nickel and aluminum mentioned in the second line according to the aforementioned procedure, and that titanium and vanadium are not only equivalent to these elements, especially aluminum, but even higher.
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This finding therefore makes it possible to replace aluminum as well as magnesium and nickel with titanium or vanadium. The favorable influence of these two elements could not be predicted from their chemical and electro-chemical properties.
The subject of the present invention is therefore a method making it possible to reduce the tendency to rust of cast iron or steel, in particular by attacking water and damp earth, this method consisting in combining the material with an element. at least whose electrolytic potential is lower than the constant oxidation potential of the corrosion agent (Eh = + 0.5 volt) but higher than that of steel and cast iron, and in addition at least one of the elements following: in a proportion of approximately 0.1 to 1% and vanadium approximately 0.1 to 0.5%.
As elements of the first series, special consideration should be given to: copper up to approximately 1%; arsenic, antimony and tin in a proportion of about 0.05 to 5%. The elements can be used either singly or together.
Steels alloyed with these elements are further distinguished from steels containing aluminum by another influence of titanium and vanadium, which is advantageous from an economic point of view; the ability of titanium or vanadium steels to provide increased resistance to water attack is already manifested soon after the onset of corrosion by a considerable decrease in the rate of corrosion. Thus, the corrosion rate is already reduced after 14 days, compared to that of copper-nickel steels with the addition of aluminum, by about 20% in sea water and 40% in fresh water. .
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The steels according to the invention are further characterized by absolutely uniform rusting of the surfaces of the steel exposed to the corrosion agent. Local corrosions, corrugated spots in the form of waves and holes, or notch-shaped hollows which cause a lowering of the mechanical properties of the steel, do not occur.
Likewise, from the point of view of foundry technique and metallurgy, the possibility of replacing aluminum with titanium or vanadium has advantages because titanium and vanadium steels are easier to work than carbon steels. aluminum.
The two elements already exert the mentioned action for very low contents, even when one of these metals or both in common exists in a proportion of 0.1%. From this content, the quantity of metals is unlimited with regard to their anti-corrosive influence. However, there is an advantage in not exceeding 1% for an addition of titanium and 0.5% for an addition of vanadium. A larger addition offers no particular advantage.
The table below gives examples of the effect produced by additions of titanium and vanadium:
EMI4.1
<tb>
<tb> Composition <SEP> of <SEP> steel <SEP> Loss <SEP> of <SEP> weight <SEP> in <SEP> mg <SEP> by <SEP> om2 <SEP> and <SEP> by <SEP> day
<tb> Cu <SEP> Ni <SEP> Al <SEP> Ti <SEP> Va <SEP> Water <SEP> from <SEP> sea <SEP> Water <SEP> from <SEP> river
<tb>% <SEP>% <SEP>% <SEP>% <SEP> 14 <SEP> months <SEP> 14 <SEP> months
<tb> days <SEP> 22 <SEP> 33 <SEP> days <SEP> 1 <SEP> 22 <SEP> 33
<tb>
EMI4.2
Yn, lwwflnwy, rrrYirrwr ......----- .. "" "" '111 \ IIIIIf - "" -' "--- ¯ .....,.
--- r - .. C 0.15 - - --- - 0 22 0.19 0, 205 0.165 0.23 0.21 I 0.18 0.19
EMI4.3
<tb>
<tb> 0.35 <SEP> 0.5 <SEP> 0.47 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0.202 <SEP> 0.165 <SEP> 0.13 <SEP> 0.122 <SEP> 0.21 <SEP> 0.19 <SEP> 0.13 <SEP> 0.125
<tb> 0.35 <SEP> 0.6 <SEP> - <SEP> 0.25 <SEP> - <SEP> 0.159 <SEP> 0.140 <SEP> 0.10 <SEP> 0.08 <SEP> 0 , 19 <SEP> 0.11 <SEP> 0.08 <SEP> 0.075
<tb> 0.35 <SEP> 0.6 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0. <SEP> 20 <SEP> 0.165 <SEP> 0.150 <SEP> 0.11 <SEP> 0.095 <SEP> 0.204 <SEP> 0.16 <SEP> 0.09 <SEP> 0.09
<tb>
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This table gives, for different durations of stay in seawater and in fresh water, the corrosion rates of copper-nickel steels with the addition of titanium or vanadium in comparison with a copper-nickel-aluminum steel. and with a mild carbon steel without addition.
As can be seen, the addition of titanium or vanadium instead of aluminum considerably decreases the corrosion rate in seawater by 34 and 22% respectively compared to steel to aluminum and 43 and 48% compared to steel. without addition.
In river water, the figures are even more favorable. The reduction in the corrosion rate, @ expressed in%, is here about 40 for copper-nickel-titanium steel and about 28 for copper-nickel-vanadium steel in comparison with a copper-steel. nickel with aluminum alloy. The two steels exceed unalloyed steel by 60 and 52% respectively.
The following table shows the influence of titanium and vanadium on the alloys which oontent arsenic, antimony and tin as element of the first group according to the process described in the aforementioned prior patent.
EMI5.1
<tb>
<tb>
Composition <SEP> of <SEP> steel <SEP> Loss <SEP> of <SEP> weight <SEP> in <SEP> mg <SEP> by <SEP> cm2 <SEP> and <SEP> by <SEP> day
<tb> Sb <SEP> 22 <SEP> 33 <SEP> 14 <SEP> 3 <SEP> 22 <SEP> 33
<tb> days <SEP> month <SEP> 1 <SEP> month <SEP> month <SEP> days <SEP> peas <SEP> month <SEP> on
<tb> 0.27 <SEP> - <SEP> 0.2 <SEP> 0.19 <SEP> - <SEP> 0.15 <SEP> 0.135 <SEP> 0.115 <SEP> 0.1 <SEP> 0 , 18 <SEP> 0.16 <SEP> 0.13 <SEP> 0.11
<tb> 0.52 <SEP> 0.22 <SEP> 0.16 <SEP> 0.15 <SEP> 0.125 <SEP> 0.09 <SEP> 0.17 <SEP> 0.14 <SEP> 0 , 13 <SEP> 0.12
<tb> 0.45 <SEP> - <SEP> 0.25 <SEP> 0.15 <SEP> 0.135 <SEP> 0.11 <SEP> 0.085 <SEP> 0.18 <SEP> 0.13 <SEP > 0.11 <SEP> 0.085
<tb> 0.60 <SEP> - <SEP> 0.18 <SEP> 0.14 <SEP> 0.13 <SEP> 0.11 <SEP> 0.08 <SEP> 0.19 <SEP> 0 , 14 <SEP> 0.11 <SEP> 0.10
<tb> 0.35 <SEP> 0.20 <SEP> - <SEP> 0.145 <SEP> 0.12 <SEP> 0.10 <SEP> 0.08 <SEP> 0.17 <SEP> 0.145 <SEP > 0.09 <SEP> 0,
080
<tb> - <SEP> 0.32 <SEP> 0.22 <SEP> 0.140 <SEP> 0.1500.19 <SEP> 0.08 <SEP> 0.15 <SEP> 0.12 <SEP> 0 , 10 <SEP> 0.09 <SEP>
<tb>
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The composition of the alloys is for the rest, apart from the aforementioned elements, the usual composition. Thus, the alloy can contain for other reasons, as was explained in the aforementioned prior patent, the ordinary amounts of elements such as manganese, silicon, phosphorus, chromium, tungsten, molybdenum. , vanadium, cobalt, titanium, boron, zirconium, glucinium.
In steels, the secondary elements can be found for example in the following proportions:
EMI6.1
<tb>
<tb> Carbon <SEP> traces <SEP> up to <SEP> 1%
<tb> Silicon <SEP> "<SEP>" <SEP> 0.5%
<tb> Manganese <SEP> from <SEP> 0.1 <SEP> to <SEP> 1%
<tb> Sulfur <SEP> traces <SEP> up to <SEP> 0.12%
<tb> Phosphorus <SEP> "<SEP> 0.2%
<tb>
and for cast iron in the following approximate proportions
EMI6.2
<tb>
<tb> Carbon <SEP> from <SEP> 2 <SEP> to <SEP> 3.6%
<tb> Silicon <SEP> from <SEP> 0.3 <SEP> to <SEP> 3%
<tb> Manganese <SEP> from <SEP> 0.3 <SEP> to <SEP> 1.2%
<tb> Sulfur <SEP> traces <SEP> up to <SEP> 0.12%
<tb> Phosphorus <SEP> "<SEP> 1.0%.
<tb>