Inconel 800
Introducción al Inconel 800
Inconel 800 es una aleación de níquel-hierro-cromo reforzada por solución sólida, diseñada para ofrecer un rendimiento superior en entornos corrosivos y de alta temperatura. Es especialmente adecuada para componentes estructurales expuestos a calor prolongado, oxidación, carburización y esfuerzos, lo que la convierte en un material preferido en las industrias de generación de energía, procesamiento químico y petroquímica.
A diferencia de las superaleaciones endurecidas por precipitación, Inconel 800 mantiene la estabilidad dimensional y la integridad mecánica mediante el refuerzo por solución sólida. Su estable estructura austenítica, su alto contenido de níquel (~30–35%) y su composición de cromo (~19–23%) proporcionan una resistencia excepcional al agrietamiento por corrosión bajo tensión en presencia de cloruros y al ataque intergranular. La aleación funciona de manera fiable a temperaturas de hasta 800–900°C en entornos oxidantes y reductores.
Propiedades químicas, físicas y mecánicas del Inconel 800
Inconel 800 (UNS N08800 / ASTM B409 / ASME SB409) suele suministrarse en condición recocida o estirada en frío y se utiliza en componentes fabricados y mecanizados por CNC para aplicaciones de servicio a alta temperatura.
Composición química (típica)
Elemento | Rango de composición (en % en peso) | Función clave |
|---|---|---|
Níquel (Ni) | 30.0–35.0 | Elemento base, garantiza resistencia a la corrosión bajo tensión y a la formación de cascarilla |
Cromo (Cr) | 19.0–23.0 | Resistencia a la oxidación y a la corrosión a temperaturas elevadas |
Hierro (Fe) | 39.5 mín. | Equilibra coste, resistencia e integridad estructural |
Carbono (C) | ≤0.10 | Se controla para reducir la sensibilización y la precipitación de carburos |
Manganeso (Mn) | ≤1.5 | Mejora la trabajabilidad en caliente |
Silicio (Si) | ≤1.0 | Favorece la adherencia del óxido y la resistencia a la corrosión |
Aluminio (Al) | 0.15–0.60 | Estabiliza la fase austenítica y la resistencia a la oxidación |
Titanio (Ti) | 0.15–0.60 | Mejora la resistencia mecánica y la estabilidad estructural |
Azufre (S) | ≤0.015 | Se minimiza para mejorar la soldabilidad |
Propiedades físicas
Propiedad | Valor (típico) | Norma/condición de ensayo |
|---|---|---|
Densidad | 7.94 g/cm³ | ASTM B311 |
Rango de fusión | 1357–1385°C | ASTM E1268 |
Conductividad térmica | 11.2 W/m·K a 100°C | ASTM E1225 |
Resistividad eléctrica | 1.18 µΩ·m a 20°C | ASTM B193 |
Expansión térmica | 14.1 µm/m·°C (20–1000°C) | ASTM E228 |
Capacidad calorífica específica | 460 J/kg·K a 20°C | ASTM E1269 |
Módulo elástico | 195 GPa a 20°C | ASTM E111 |
Propiedades mecánicas (condición recocida)
Propiedad | Valor (típico) | Norma de ensayo |
|---|---|---|
Resistencia a la tracción | 520–620 MPa | ASTM E8/E8M |
Límite elástico (0.2%) | 210–310 MPa | ASTM E8/E8M |
Elongación | ≥30% (longitud de referencia 25 mm) | ASTM E8/E8M |
Dureza | 140–170 HB | ASTM E10 |
Resistencia a la rotura por fluencia | ≥85 MPa @ 750°C, 1000h | ASTM E139 |
Características clave del Inconel 800
Resistencia a alta temperatura: Mantiene la estabilidad mecánica y la capacidad portante hasta 800–900°C en servicio.
Excelente resistencia a la oxidación y a la carburización: Forma capas de óxido estables y resiste la difusión de carbono en entornos de hornos y reactores.
Estabilidad estructural: Resiste la fragilización durante exposiciones térmicas prolongadas gracias a su matriz Ni-Fe-Cr equilibrada.
Mecanizabilidad CNC: Se mecaniza fácilmente por CNC en condición recocida con control dimensional preciso (±0.01–0.02 mm) y excelente acabado (Ra ≤ 0.8 µm).
Desafíos y soluciones de mecanizado CNC para Inconel 800
Desafíos de mecanizado
Endurecimiento por deformación moderado
Inconel 800 presenta una tasa moderada de endurecimiento por deformación, por lo que requiere avances adecuados y filos de corte afilados para evitar daños superficiales.
Formación de BUE (arista recrecida)
Tiende a formar BUE durante el mecanizado a baja velocidad, afectando la integridad superficial y la vida útil de la herramienta si los parámetros de corte no están optimizados.
Desgaste de herramienta
El mecanizado prolongado a temperaturas superficiales elevadas provoca desgaste de flanco si no se emplean recubrimientos de alto rendimiento o una correcta entrega de refrigerante.
Estrategias de mecanizado optimizadas
Selección de herramienta
Parámetro | Recomendación | Justificación |
|---|---|---|
Material de herramienta | Herramientas de carburo o cermet con recubrimiento PVD | Soporta el endurecimiento por deformación moderado y el calor |
Recubrimiento | AlTiN o TiAlN (2–4 µm) | Reduce la fricción y el daño térmico |
Geometría | Ángulo de desprendimiento positivo de 10°–12°, filo bruñido | Favorece la evacuación de viruta y reduce la BUE |
Parámetros de corte (ISO 3685)
Operación | Velocidad (m/min) | Avance (mm/vuelta) | DOC (mm) | Presión del refrigerante (bar) |
|---|---|---|---|---|
Desbaste | 30–50 | 0.20–0.30 | 2.0–3.0 | 70–100 |
Acabado | 60–90 | 0.05–0.10 | 0.3–0.8 | 100–150 |
Tratamiento superficial para piezas de Inconel 800 mecanizadas
Prensado isostático en caliente (HIP)
HIP puede mejorar las propiedades mecánicas y eliminar defectos internos en componentes de Inconel 800 fundidos antes del acabado por CNC.
Tratamiento térmico
Tratamiento térmico estabiliza la microestructura y garantiza un rendimiento mecánico óptimo mediante recocido a 980–1000°C seguido de enfriamiento al aire.
Soldadura de superaleaciones
Soldadura de superaleaciones es muy adecuada para Inconel 800 usando procesos TIG o MIG con materiales de aporte controlados para reducir la sensibilización en los límites de grano.
Recubrimiento barrera térmica (TBC)
Recubrimiento TBC prolonga la vida a fatiga térmica aplicando capas cerámicas de YSZ (hasta 250 µm) para resistir la exposición a gases calientes.
Mecanizado por descarga eléctrica (EDM)
EDM es ideal para conformar características complejas como roscas, cavidades y agujeros ciegos con tolerancia de ±0.01 mm en piezas endurecidas o de pared gruesa.
Taladrado de agujeros profundos
Taladrado de agujeros profundos permite canales internos de refrigeración y flujo de gas con alta precisión y relaciones L/D de hasta 50:1 en componentes que retienen presión.
Ensayos y análisis de materiales
Ensayos de materiales incluye ensayos de corrosión intergranular (ASTM G28), ensayos mecánicos (ASTM E8) y evaluación de la estructura de grano.
Aplicaciones industriales de componentes de Inconel 800
Reactores nucleares
Tubería de generadores de vapor, cestas del núcleo y rejillas de soporte.
Resiste la corrosión bajo tensión por cloruros y el ataque intergranular bajo condiciones irradiadas.
Procesamiento químico y petroquímico
Carcasas de intercambiadores de calor, colectores de salida de reformadores y tuberías de transferencia.
Soporta entornos carburizantes y oxidantes a altas temperaturas.
Hornos industriales
Bandejas, utillajes y muflas para operaciones de tratamiento térmico y carburización.
Mantiene la estabilidad dimensional y la resistencia a lo largo de ciclos térmicos repetidos.
Aeroespacial
Componentes de escape, vainas de termopares y revestimientos de turbinas de gas.
Funciona de forma fiable bajo choque térmico y formación de cascarilla hasta 900°C.
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