Inconel 800HT
Inconel 800HTの概要
Inconel 800HTは、高温・高応力環境で最適な性能を発揮するよう設計された、高強度の固溶強化型ニッケル-鉄-クロム合金です。Inconel 800シリーズの中で最も先進的なバリアントとして、Inconel 800が持つ耐酸化性・耐食性に加え、600°C超での優れたクリープ破断強度と長期寸法安定性を兼ね備えています。
本合金は、Inconel 800Hよりも炭素（0.06～0.10%）、アルミニウム（0.25～0.60%）、チタン（0.25～0.60%）の含有量をより厳密に管理して製造され、繰り返し運転またはベースロードの高温サービスにおける構造信頼性を向上させます。高効率熱交換器、発電用ボイラーチューブ、改質装置システム、炉の構造部材に広く使用されています。Inconel 800HT部品のCNC加工により、ミッションクリティカルなアセンブリに求められる精密公差と高い機械的健全性を確保できます。
Inconel 800HTの化学的・物理的・機械的特性
Inconel 800HT（UNS N08811 / ASTM B409 / ASME SB409 / DIN 1.4959）は固溶化焼鈍状態で供給され、持続的な高温下でより高い機械的性能が求められる用途に使用されます。
化学成分（代表値）
元素 | 含有範囲（wt.%） | 主な役割 |
|---|---|---|
ニッケル（Ni） | 30.0–35.0 | 母合金成分。耐酸化性・耐浸炭性を付与 |
クロム（Cr） | 19.0–23.0 | 酸化スケール形成を促進し、高温耐食性を向上 |
鉄（Fe） | 残部（≥39.5%） | 構造マトリクスと熱的安定性 |
炭素（C） | 0.06–0.10 | クリープ破断強度を向上 |
アルミニウム（Al） | 0.25–0.60 | γ′相を強化し、耐酸化性を改善 |
チタン（Ti） | 0.25–0.60 | 粒界の安定化およびγ′相形成 |
マンガン（Mn） | ≤1.5 | 熱間加工性をサポート |
ケイ素（Si） | ≤1.0 | 高温下での耐酸化性 |
硫黄（S） | ≤0.015 | 溶接性と表面健全性のため低減 |
物理的特性
特性 | 代表値 | 試験規格/条件 |
|---|---|---|
密度 | 7.94 g/cm³ | ASTM B311 |
融点範囲 | 1357–1385°C | ASTM E1268 |
熱伝導率 | 11.0 W/m·K（100°C） | ASTM E1225 |
電気抵抗率 | 1.18 µΩ·m（20°C） | ASTM B193 |
熱膨張 | 14.5 µm/m·°C（20–1000°C） | ASTM E228 |
比熱容量 | 460 J/kg·K（20°C） | ASTM E1269 |
弾性率 | 190 GPa（20°C） | ASTM E111 |
機械的特性（固溶化焼鈍状態）
特性 | 代表値 | 試験規格 |
|---|---|---|
引張強さ | 520–650 MPa | ASTM E8/E8M |
耐力（0.2%） | 230–320 MPa | ASTM E8/E8M |
伸び | ≥30%（標点距離25mm） | ASTM E8/E8M |
硬さ | 160–190 HB | ASTM E10 |
クリープ破断強度 | ≥110 MPa（815°C、1000h） | ASTM E139 |
Inconel 800HTの主要特性
優れたクリープ破断強度：炭素、アルミニウム、チタンをより厳密に管理することで、750～950°Cにおける長期熱荷重耐性を向上。
高温での耐酸化性・耐浸炭性：炉、改質装置、発電用ボイラー環境で表面健全性と機械的強度を維持。
熱疲労安定性：繰り返し熱曝露下での脆化および粒界弱化に耐性。
CNC加工性：焼鈍状態により、厳しい公差加工（±0.01 mm）が可能で、表面粗さRa ≤ 0.8 µmを実現。
Inconel 800HTのCNC加工における課題と対策
加工上の課題
熱硬化および合金の靭性
高強度とγ′相含有により切削抵抗が増大し、工具および送り条件が最適化されていない場合、刃先摩耗が急速に進行します。
加工硬化
低送りや多段仕上げに敏感で、表面硬化を招き、寸法精度が低下する可能性があります。
低い熱伝導率
工具先端で局所的な熱蓄積が発生しやすく、高圧クーラントシステムがない場合、工具摩耗が増加します。
最適化された加工戦略
工具選定
項目 | 推奨 | 根拠 |
|---|---|---|
工具材質 | PVDコーティング付き超硬またはセラミック（SiAlON） | 高温下でも刃先の健全性を維持 |
コーティング | AlTiNまたはAlCrN（2–5 µm） | 工具-被削材界面での凝着と酸化を低減 |
形状 | 10–12°のポジすくい角、強化された刃先処理 | より滑らかな切削と切りくず制御を促進 |
切削条件（ISO 3685）
加工 | 速度（m/min） | 送り（mm/rev） | 切込み（mm） | クーラント圧（bar） |
|---|---|---|---|---|
荒加工 | 25–40 | 0.20–0.30 | 2.0–3.0 | 80–100 |
仕上げ加工 | 45–70 | 0.05–0.10 | 0.3–0.8 | 100–150 |
Inconel 800HT切削部品の表面処理
熱間等方圧加圧（HIP）
HIPは、石油化学および発電・プロセス機器向けの鋳造品または厚肉部品において、微細な気孔を除去し、クリープ耐性を向上させます。
熱処理
熱処理は、1120～1150°Cでの固溶化焼鈍の後、急速空冷を行い、機械的特性と結晶粒組織を最適化します。
超合金溶接
超合金溶接は、冶金学的適合性と粒界腐食に対する耐性を確保するため、GTAWおよびマッチング溶加材（ERNiCr-3）を使用します。
遮熱コーティング（TBC）
TBCコーティングは、APSまたはEB-PVDにより125～250 µmのYSZセラミックスを適用し、改質炉や放射ボイラーにおける極端な放射熱から表面を保護します。
放電加工（EDM）
EDMは、特に時効または硬化したInconel 800HT部材において、±0.01 mmの精度で高公差の輪郭加工やスロット加工を提供します。
深穴加工（ディープホールドリリング）
深穴加工は、熱交換器チューブおよびマニホールド分配システム向けに、L/D ≥ 40:1の内部流路を形成できます。
材料試験・分析
材料試験には、長期クリープシミュレーション、微細組織観察（ASTM E112）、および応力破断の検証が含まれます。
Inconel 800HTコンポーネントの産業用途
石油化学リアクター
放射管、出口マニホールド、移送配管。
水素リッチまたは浸炭性ガス下の800～1000°C条件で運転可能。
発電
ボイラー部品、再熱コイル、過熱器チューブ。
クリープ応力および熱疲労下で長寿命を実現。
化学プロセス
高温圧力容器およびエチレン分解管。
二相環境下でも耐食性と構造健全性を維持。
原子力・熱処理
炉内構造物、トレイ、バスケット、温度計保護管。
ハロゲンリッチ環境および熱サイクル用途で応力腐食耐性を提供。
