Inconel 800HT
Introducción al Inconel 800HT
Inconel 800HT es una aleación de níquel-hierro-cromo reforzada por solución sólida y de alta resistencia, diseñada para un rendimiento óptimo en entornos de alta temperatura y alto esfuerzo. Como la variante más avanzada de la serie Inconel 800, Inconel 800HT combina la resistencia a la oxidación y a la corrosión del Inconel 800 con una resistencia superior a la rotura por fluencia y una estabilidad dimensional a largo plazo por encima de 600°C.
La aleación se produce con un control más estricto de los contenidos de carbono (0.06–0.10%), aluminio (0.25–0.60%) y titanio (0.25–0.60%) que el Inconel 800H, lo que permite mejorar la fiabilidad estructural en servicio térmico cíclico o de carga base. Se utiliza ampliamente en intercambiadores de calor de alta eficiencia, tubos de calderas de potencia, sistemas de reformado y componentes estructurales de hornos. El mecanizado CNC de piezas de Inconel 800HT garantiza tolerancias de precisión y una alta integridad mecánica para conjuntos críticos.
Propiedades químicas, físicas y mecánicas del Inconel 800HT
Inconel 800HT (UNS N08811 / ASTM B409 / ASME SB409 / DIN 1.4959) se entrega en condición recocida en solución y se utiliza en aplicaciones que requieren un rendimiento mecánico mejorado a temperaturas altas sostenidas.
Composición química (típica)
Elemento | Rango de composición (en % en peso) | Función clave |
|---|---|---|
Níquel (Ni) | 30.0–35.0 | Aleación base; proporciona resistencia a la oxidación y a la carburización |
Cromo (Cr) | 19.0–23.0 | Favorece la formación de capa de óxido y la resistencia a la corrosión a alta temperatura |
Hierro (Fe) | Balance (≥39.5%) | Matriz estructural y estabilidad térmica |
Carbono (C) | 0.06–0.10 | Mejora la resistencia a la rotura por fluencia |
Aluminio (Al) | 0.25–0.60 | Refuerza la fase γ′ y mejora la resistencia a la oxidación |
Titanio (Ti) | 0.25–0.60 | Estabilización de límites de grano y formación de γ′ |
Manganeso (Mn) | ≤1.5 | Apoya la trabajabilidad en caliente |
Silicio (Si) | ≤1.0 | Resistencia a la oxidación a altas temperaturas |
Azufre (S) | ≤0.015 | Se minimiza para mejorar la soldabilidad y la integridad superficial |
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 | 11.0 W/m·K a 100°C | ASTM E1225 |
Resistividad eléctrica | 1.18 µΩ·m a 20°C | ASTM B193 |
Expansión térmica | 14.5 µm/m·°C (20–1000°C) | ASTM E228 |
Capacidad calorífica específica | 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 | 520–650 MPa | ASTM E8/E8M |
Límite elástico (0.2%) | 230–320 MPa | ASTM E8/E8M |
Elongación | ≥30% (longitud de referencia 25 mm) | ASTM E8/E8M |
Dureza | 160–190 HB | ASTM E10 |
Resistencia a la rotura por fluencia | ≥110 MPa @ 815°C, 1000h | ASTM E139 |
Características clave del Inconel 800HT
Resistencia superior a la rotura por fluencia: Mejorada mediante un control más estricto de carbono, aluminio y titanio para aumentar la resistencia a cargas térmicas a largo plazo a 750–950°C.
Resistencia a la oxidación y a la carburización a alta temperatura: Mantiene la integridad superficial y la resistencia mecánica en entornos de hornos, reformadores y calderas de potencia.
Estabilidad frente a fatiga térmica: Resistente a la fragilización y al debilitamiento de los límites de grano bajo exposición térmica cíclica.
Mecanizabilidad CNC: La condición recocida permite mecanizado con tolerancias estrechas (±0.01 mm) y valores de acabado de Ra ≤ 0.8 µm.
Desafíos y soluciones de mecanizado CNC para Inconel 800HT
Desafíos de mecanizado
Endurecimiento térmico y tenacidad de la aleación
La alta resistencia y el contenido de fase γ′ incrementan las fuerzas de corte y el desgaste rápido del filo si las herramientas y los avances no están optimizados.
Endurecimiento por deformación
Sensible a avances bajos o a acabados en múltiples pasadas, lo que provoca endurecimiento superficial y reduce la precisión dimensional.
Baja conductividad térmica
Genera acumulación localizada de calor en la punta de la herramienta, aumentando el desgaste sin sistemas de refrigerante a alta presión.
Estrategias de mecanizado optimizadas
Selección de herramienta
Parámetro | Recomendación | Justificación |
|---|---|---|
Material de herramienta | Carburo con recubrimiento PVD o cerámica (SiAlON) | Mantiene la integridad del filo de corte a altas temperaturas |
Recubrimiento | AlTiN o AlCrN (2–5 µm) | Reduce la adhesión y la oxidación en la interfaz herramienta-pieza |
Geometría | Ángulo de desprendimiento positivo de 10–12°, preparación de filo reforzada | Favorece un corte más suave y el control de viruta |
Parámetros de corte (ISO 3685)
Operación | Velocidad (m/min) | Avance (mm/vuelta) | DOC (mm) | Presión del refrigerante (bar) |
|---|---|---|---|---|
Desbaste | 25–40 | 0.20–0.30 | 2.0–3.0 | 80–100 |
Acabado | 45–70 | 0.05–0.10 | 0.3–0.8 | 100–150 |
Tratamiento superficial para piezas de Inconel 800HT mecanizadas
Prensado isostático en caliente (HIP)
HIP elimina la microporosidad y mejora la resistencia a la fluencia en piezas fundidas o de gran sección para equipos de potencia y de proceso.
Tratamiento térmico
Tratamiento térmico implica recocido en solución a 1120–1150°C seguido de enfriamiento rápido al aire para optimizar las propiedades mecánicas y la estructura de grano.
Soldadura de superaleaciones
Soldadura de superaleaciones utiliza GTAW y alambres de aporte equivalentes (ERNiCr-3) para garantizar compatibilidad metalúrgica y resistencia al ataque intergranular.
Recubrimiento barrera térmica (TBC)
Recubrimiento TBC aplica 125–250 µm de cerámicas YSZ mediante APS o EB-PVD para proteger las superficies del calor radiativo extremo en reformadores y calderas radiantes.
Mecanizado por descarga eléctrica (EDM)
EDM proporciona contorneado y ranurado de tolerancia estrecha con precisión de hasta ±0.01 mm, especialmente en secciones de Inconel 800HT envejecidas o endurecidas.
Taladrado de agujeros profundos
Taladrado de agujeros profundos permite conductos internos con L/D ≥ 40:1 para tubos de intercambiadores de calor y sistemas de distribución de colectores.
Ensayos y análisis de materiales
Ensayos de materiales incluye simulación de fluencia a largo plazo, examen de microestructura (ASTM E112) y validación de rotura bajo tensión.
Aplicaciones industriales de componentes de Inconel 800HT
Reactores petroquímicos
Tubos radiantes, colectores de salida, tuberías de transferencia.
Opera bajo condiciones de 800–1000°C con gases ricos en hidrógeno o carburizantes.
Generación de energía
Componentes de caldera, serpentines de recalentador y tubos de sobrecalentador.
Ofrece una larga vida útil bajo esfuerzo de fluencia y fatiga térmica.
Procesamiento químico
Recipientes a presión de alta temperatura y tubos de craqueo de etileno.
Mantiene la resistencia a la corrosión y la integridad estructural en entornos de doble fase.
Nuclear y tratamiento térmico
Internos del núcleo, bandejas, cestas y vainas termométricas.
Aporta resistencia a la corrosión bajo tensión en aplicaciones ricas en haluros y con ciclos térmicos.
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