Inconel 800H
Introducción al Inconel 800H
Inconel 800H es una variación de alto rendimiento de la serie Inconel 800, diseñada para ofrecer mejores propiedades mecánicas a altas temperaturas. Mantiene la composición química base del Inconel 800—níquel, hierro y cromo—pero se modifica con un contenido de carbono controlado (0.05–0.10%) y aluminio + titanio para mejorar la resistencia a la fluencia-rotura y la integridad estructural durante exposiciones prolongadas a 650–1000°C.
Esta aleación destaca en entornos de esfuerzo térmico como reformadores de hidrocarburos, intercambiadores de calor y tubos de calderas de potencia. Su mayor tamaño de grano y sus propiedades de relajación de tensiones la hacen adecuada para componentes sometidos a presión que operan bajo cargas térmicas cíclicas. El mecanizado CNC suele aplicarse después del recocido en solución y la estabilización para garantizar precisión y fiabilidad mecánica.
Propiedades químicas, físicas y mecánicas del Inconel 800H
Inconel 800H (UNS N08810 / ASTM B409 / ASME SB409 / DIN 1.4958) se suministra en condición recocida en solución y se utiliza en aplicaciones de presión con marcado de código que requieren rendimiento a temperaturas elevadas.
Composición química (típica)
Elemento | Rango de composición (en % en peso) | Función clave |
|---|---|---|
Níquel (Ni) | 30.0–35.0 | Metal base que aporta resistencia a la oxidación y a la carburación |
Cromo (Cr) | 19.0–23.0 | Favorece la formación de óxidos estables para protección a alta temperatura |
Hierro (Fe) | Balance (≥39.5%) | Refuerza la matriz estructural y la resistencia |
Carbono (C) | 0.05–0.10 | Aumenta la resistencia a la fluencia y a la rotura |
Manganeso (Mn) | ≤1.5 | Mejora la trabajabilidad en caliente |
Silicio (Si) | ≤1.0 | Mejora el comportamiento frente a la oxidación |
Aluminio (Al) | 0.15–0.60 | Formación de γ′ y resistencia a la oxidación |
Titanio (Ti) | 0.15–0.60 | Estabiliza la microestructura |
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 | 14.4 µm/m·°C (20–1000°C) | ASTM E228 |
Calor específico | 460 J/kg·K a 20°C | ASTM E1269 |
Módulo elástico | 190 GPa a 20°C | ASTM E111 |
Propiedades mecánicas (condición recocida en solución)
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 | 150–180 HB | ASTM E10 |
Resistencia a la rotura por fluencia | ≥95 MPa @ 815°C, 1000h | ASTM E139 |
Características clave del Inconel 800H
Alta resistencia a la fluencia-rotura: El nivel de carbono (0.05–0.10%) garantiza una resistencia superior a la deformación térmica prolongada y a la rotura a ≥800°C.
Estabilidad térmica: Conserva la integridad metalúrgica durante la relajación de tensiones en entornos térmicos cíclicos o de carga base.
Soldabilidad superior: Las adiciones de titanio y aluminio reducen el riesgo de sensibilización y ataque en los límites de grano durante la unión.
Mecanizabilidad CNC: Se mecaniza en condición recocida en solución para lograr tolerancias dimensionales de ±0.01 mm y acabado superficial Ra ≤ 0.8 µm.
Desafíos y soluciones de mecanizado CNC para Inconel 800H
Desafíos de mecanizado
Tendencia al endurecimiento por deformación
El alto contenido de níquel y hierro incrementa el exponente de endurecimiento por deformación, lo que requiere una profundidad de corte constante para evitar vibración de la herramienta y BUE (arista recrecida).
Desgaste de herramienta a temperaturas de corte elevadas
La acumulación local de calor en la interfaz herramienta-pieza acelera el desgaste de flanco y de cráter, especialmente en cortes interrumpidos.
Entorno de mecanizado libre de azufre
Debido a la sensibilidad de la aleación al azufre, los fluidos de corte deben seleccionarse cuidadosamente para evitar fragilización superficial o ataque químico.
Estrategias de mecanizado optimizadas
Selección de herramienta
Parámetro | Recomendación | Justificación |
|---|---|---|
Material de herramienta | Herramientas de carburo con recubrimientos PVD (TiAlN, AlCrN) | Excelente dureza en caliente y resistencia a la oxidación |
Recubrimiento | TiAlN o AlTiN de 3–5 µm | Reduce la fricción y evita la arista recrecida |
Geometría | Ángulo de desprendimiento positivo (10–12°) con filos bruñidos | Favorece el flujo de viruta y reduce la resistencia al corte |
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 | 80–100 |
Acabado | 60–90 | 0.05–0.10 | 0.3–0.8 | 100–150 |
Tratamiento superficial para piezas de Inconel 800H mecanizadas
Prensado isostático en caliente (HIP)
HIP mejora la densidad estructural y la resistencia a la fluencia al eliminar la porosidad en piezas fundidas o fabricadas, lo cual es crítico para el rendimiento de recipientes a presión a largo plazo.
Tratamiento térmico
Tratamiento térmico incluye recocido en solución a 1100–1150°C seguido de enfriamiento rápido al aire para estabilizar el tamaño de grano y optimizar el rendimiento a la fluencia.
Soldadura de superaleaciones
Soldadura de superaleaciones utiliza GTAW de bajo aporte térmico con metales de aporte equivalentes para minimizar el agrietamiento en caliente y la corrosión intergranular.
Recubrimiento barrera térmica (TBC)
Recubrimiento TBC aplica 125–250 µm de YSZ para resistir el calor radiativo y prolongar la vida útil del componente en entornos de reformadores y hornos.
Mecanizado por descarga eléctrica (EDM)
EDM permite crear ranuras finas, canales y características de tolerancia estrecha con una precisión de hasta ±0.01 mm.
Taladrado de agujeros profundos
Taladrado de agujeros profundos permite la creación de canales de flujo precisos con relación L/D > 40:1 en componentes de intercambiadores de calor y reformadores.
Ensayos y análisis de materiales
Ensayos de materiales incluye análisis de tamaño de grano (ASTM E112), ensayos de tracción/corrosión y examen no destructivo conforme a las normas ASME.
Aplicaciones industriales de componentes de Inconel 800H
Hornos petroquímicos
Cabezales de salida de reformadores, tubos de craqueo de etileno y sistemas de colectores.
Mantiene la resistencia a la fluencia y a la corrosión a 800–1000°C en entornos de gases mixtos.
Generación de energía (sistemas de caldera)
Tuberías de sobrecalentador/recalentador, colectores de paredes de agua y límites de presión.
Larga vida útil bajo condiciones de fluencia y fatiga térmica.
Generadores de vapor nucleares
Estructuras de soporte del núcleo, revestimiento de combustible y tuberías del circuito secundario.
Excelente resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión en condiciones ricas en cloruros y radiación.
Equipos de tratamiento térmico
Utillajes, muflas, cestas y bandejas.
Resiste la carburación, la formación de cascarilla y la deriva dimensional durante ciclos repetidos.
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