Deutsch

Inconel 800H

Eine hochfeste, mischungshärtende Nickel-Eisen-Chrom-Legierung mit verbesserter Kriech- und Oxidationsbeständigkeit. Inconel 800H ist für den Langzeiteinsatz in Hochtemperatur-Drucksystemen und thermisch beanspruchten Strukturen optimiert.

Einführung in Inconel 800H

Inconel 800H ist eine Hochleistungsvariante der Inconel-800-Serie, die für verbesserte mechanische Eigenschaften bei hohen Temperaturen entwickelt wurde. Es behält die grundlegende chemische Zusammensetzung von Inconel 800 bei – Nickel, Eisen und Chrom – wird jedoch durch einen kontrollierten Kohlenstoffgehalt (0,05–0,10 %) sowie Aluminium- und Titananteile modifiziert, um die Kriechbruchfestigkeit und die strukturelle Integrität bei langfristiger Beanspruchung im Bereich von 650–1000 °C zu erhöhen.

Diese Legierung eignet sich besonders für thermisch belastete Umgebungen wie Kohlenwasserstoff-Reformer, Wärmetauscher und Kraftwerkskesselrohre. Die vergrößerte Korngröße und die vorteilhaften Spannungsrelaxationseigenschaften machen sie geeignet für drucktragende Bauteile, die unter zyklischen thermischen Lasten betrieben werden. Die CNC-Bearbeitung erfolgt typischerweise nach Lösungsglühen und Stabilisieren, um Präzision und mechanische Zuverlässigkeit sicherzustellen.

Chemische, physikalische und mechanische Eigenschaften von Inconel 800H

Inconel 800H (UNS N08810 / ASTM B409 / ASME SB409 / DIN 1.4958) wird im lösungsgeglühten Zustand geliefert und in druckgeräteregelwerkskonformen Anwendungen (code-stamped) eingesetzt, die eine Leistungsfähigkeit bei erhöhten Temperaturen erfordern.

Chemische Zusammensetzung (typisch)

Element	Zusammensetzungsbereich (Gew.-%)	Hauptfunktion
Nickel (Ni)	30,0–35,0	Basismetall für Oxidations- und Aufkohlungsbeständigkeit
Chrom (Cr)	19,0–23,0	Fördert stabile Oxidbildung als Hochtemperaturschutz
Eisen (Fe)	Rest (≥39,5 %)	Verbessert die Matrixstruktur und die Festigkeit
Kohlenstoff (C)	0,05–0,10	Erhöht Kriech- und Bruchfestigkeit
Mangan (Mn)	≤1,5	Unterstützt die Warmumformbarkeit
Silizium (Si)	≤1,0	Verbessert das Oxidationsverhalten
Aluminium (Al)	0,15–0,60	γ′-Bildung und Oxidationsbeständigkeit
Titan (Ti)	0,15–0,60	Stabilisiert die Mikrostruktur
Schwefel (S)	≤0,015	Minimiert zur verbesserten Schweißbarkeit

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert (typisch)	Prüfnorm/Bedingung
Dichte	7,94 g/cm³	ASTM B311
Schmelzbereich	1357–1385 °C	ASTM E1268
Wärmeleitfähigkeit	11,2 W/m·K bei 100 °C	ASTM E1225
Elektrischer spezifischer Widerstand	1,18 µΩ·m bei 20 °C	ASTM B193
Wärmeausdehnung	14,4 µm/m·°C (20–1000 °C)	ASTM E228
Spezifische Wärmekapazität	460 J/kg·K bei 20 °C	ASTM E1269
Elastizitätsmodul	190 GPa bei 20 °C	ASTM E111

Mechanische Eigenschaften (lösungsgeglühter Zustand)

Eigenschaft	Wert (typisch)	Prüfnorm
Zugfestigkeit	520–620 MPa	ASTM E8/E8M
Streckgrenze (0,2 %)	210–310 MPa	ASTM E8/E8M
Bruchdehnung	≥30 % (25-mm-Messlänge)	ASTM E8/E8M
Härte	150–180 HB	ASTM E10
Kriechbruchfestigkeit	≥95 MPa @ 815 °C, 1000 h	ASTM E139

Wesentliche Merkmale von Inconel 800H

Hohe Kriechbruchfestigkeit: Der Kohlenstoffgehalt (0,05–0,10 %) gewährleistet eine hervorragende Beständigkeit gegen langfristige thermische Verformung und Bruch bei ≥800 °C.
Thermische Stabilität: Bewahrt die metallurgische Integrität bei Spannungsrelaxation in zyklischen oder grundlastnahen thermischen Umgebungen.
Sehr gute Schweißbarkeit: Titan- und Aluminiumzusätze verringern das Risiko von Sensibilisierung und Korngrenzenangriffen beim Fügen.
CNC-Bearbeitbarkeit: Bearbeitung im lösungsgeglühten Zustand zur Erreichung von Maßtoleranzen von ±0,01 mm und Oberflächenrauheit Ra ≤ 0,8 µm.

Herausforderungen und Lösungen bei der CNC-Bearbeitung von Inconel 800H

Bearbeitungsherausforderungen

Neigung zur Kaltverfestigung

Der hohe Nickel- und Eisengehalt erhöht den Kaltverfestigungsexponenten und erfordert eine konstante Schnitttiefe, um Werkzeugrattern und Aufbauschneiden (BUE) zu vermeiden.

Werkzeugverschleiß bei erhöhten Schnitttemperaturen

Lokale Wärmeakkumulation an der Werkzeug-Werkstück-Schnittstelle beschleunigt Flanken- und Kolkverschleiß, insbesondere bei unterbrochenen Schnitten.

Schwefelfreie Bearbeitungsumgebung

Aufgrund der Empfindlichkeit der Legierung gegenüber Schwefel müssen Kühlschmierstoffe sorgfältig ausgewählt werden, um Oberflächenversprödung oder chemischen Angriff zu verhindern.

Optimierte Bearbeitungsstrategien

Werkzeugauswahl

Parameter	Empfehlung	Begründung
Werkzeugmaterial	Hartmetallwerkzeuge mit PVD-Beschichtungen (TiAlN, AlCrN)	Hervorragende Warmhärte und Oxidationsbeständigkeit
Beschichtung	3–5 µm TiAlN oder AlTiN	Reduziert Reibung und verhindert Aufbauschneiden
Geometrie	Positiver Spanwinkel (10–12°) mit verrundeten Schneidkanten	Fördert Spanfluss und senkt Schnittkräfte

Schnittparameter (ISO 3685)

Operation	Geschwindigkeit (m/min)	Vorschub (mm/U)	Schnitttiefe (mm)	Kühlschmierstoffdruck (bar)
Schruppen	30–50	0,20–0,30	2,0–3,0	80–100
Schlichten	60–90	0,05–0,10	0,3–0,8	100–150

Oberflächenbehandlung für bearbeitete Inconel-800H-Teile

Heißisostatisches Pressen (HIP)

HIP verbessert die strukturelle Dichte und die Kriechfestigkeit durch das Eliminieren von Porosität in gegossenen oder gefertigten Teilen – entscheidend für die langfristige Leistungsfähigkeit von Druckbehältern.

Wärmebehandlung

Wärmebehandlung umfasst Lösungsglühen bei 1100–1150 °C, gefolgt von schneller Luftkühlung, um die Korngröße zu stabilisieren und die Kriechleistung zu optimieren.

Superlegierungs-Schweißen

Superlegierungs-Schweißen verwendet GTAW mit geringer Wärmeeinbringung und passenden Zusatzwerkstoffen, um Heißrisse und interkristalline Korrosion zu minimieren.

Wärmedämmschicht (TBC)

TBC-Beschichtung trägt 125–250 µm YSZ auf, um Strahlungswärme zu widerstehen und die Lebensdauer von Komponenten in Reformer- und Ofenumgebungen zu verlängern.

Funkenerodieren (EDM)

EDM ermöglicht die Herstellung feiner Schlitze, Nuten und eng tolerierter Merkmale mit einer Genauigkeit von bis zu ±0,01 mm.

Tieflochbohren

Tieflochbohren ermöglicht die Herstellung präziser L/D > 40:1-Strömungskanäle in Wärmetauscher- und Reformerkomponenten.

Werkstoffprüfung und -analyse

Werkstoffprüfung umfasst Korngrößenanalyse (ASTM E112), Zug-/Korrosionsprüfungen sowie zerstörungsfreie Prüfungen gemäß ASME-Normen.

Industrieanwendungen von Inconel-800H-Komponenten

Petrochemische Öfen

Reformer-Auslasssammler, Ethylen-Cracking-Rohre und Verteiler-/Manifolds-Systeme.
Erhält Kriechfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit bei 800–1000 °C in Mischgasumgebungen.

Energieerzeugung (Kesselsysteme)

Überhitzer-/Zwischenüberhitzerrohre, Wasserwand-Sammler und drucktragende Bereiche.
Lange Lebensdauer unter Kriech- und thermischer Ermüdung.

Kernkraft-Dampferzeuger

Kernstützstrukturen, Brennstoffhüllrohre und Rohrleitungen des Sekundärkreislaufs.
Hervorragende Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion in chloridreichen und strahlenbelasteten Bedingungen.

Wärmebehandlungsanlagen

Vorrichtungen, Muffeln, Körbe und Trays.
Widersteht Aufkohlung, Zunderbildung und Maßänderungen bei wiederholten Zyklen.