Inconel 800
Introdução ao Inconel 800
O Inconel 800 é uma liga níquel-ferro-cromo reforçada por solução sólida, projetada para desempenho superior em ambientes corrosivos e de alta temperatura. É especialmente adequada para componentes estruturais expostos a calor prolongado, oxidação, carburização e tensões — tornando-se um material preferido nos setores de geração de energia, processamento químico e petroquímico.
Diferentemente das superligas endurecidas por precipitação, o Inconel 800 mantém estabilidade dimensional e integridade mecânica por meio do reforço por solução sólida. Sua estrutura austenítica estável, alto teor de níquel (~30–35%) e composição de cromo (~19–23%) proporcionam excelente resistência à corrosão sob tensão por cloretos e ao ataque intergranular. A liga opera de forma confiável em temperaturas de até 800–900°C em ambientes oxidantes e redutores.
Propriedades Químicas, Físicas e Mecânicas do Inconel 800
O Inconel 800 (UNS N08800 / ASTM B409 / ASME SB409) é normalmente fornecido na condição recozida (annealed) ou trefilada a frio e utilizado em componentes fabricados e usinados por CNC em aplicações de serviço em alta temperatura.
Composição Química (Típica)
Elemento | Faixa de Composição (peso %) | Função Principal |
|---|---|---|
Níquel (Ni) | 30,0–35,0 | Elemento base, garante resistência à corrosão sob tensão e à formação de carepa |
Cromo (Cr) | 19,0–23,0 | Resistência à oxidação e à corrosão em temperaturas elevadas |
Ferro (Fe) | 39,5 mín. | Equilibra custo, resistência e integridade estrutural |
Carbono (C) | ≤0,10 | Controlado para reduzir sensibilização e precipitação de carbonetos |
Manganês (Mn) | ≤1,5 | Melhora a trabalhabilidade a quente |
Silício (Si) | ≤1,0 | Favorece a aderência do óxido e a resistência à corrosão |
Alumínio (Al) | 0,15–0,60 | Estabiliza a fase austenítica e melhora a resistência à oxidação |
Titânio (Ti) | 0,15–0,60 | Melhora a resistência mecânica e a estabilidade estrutural |
Enxofre (S) | ≤0,015 | Minimizado para melhorar a soldabilidade |
Propriedades Físicas
Propriedade | Valor (Típico) | Norma/Condição de Ensaio |
|---|---|---|
Densidade | 7,94 g/cm³ | ASTM B311 |
Faixa de Fusão | 1357–1385°C | ASTM E1268 |
Condutividade Térmica | 11,2 W/m·K a 100°C | ASTM E1225 |
Resistividade Elétrica | 1,18 µΩ·m a 20°C | ASTM B193 |
Expansão Térmica | 14,1 µm/m·°C (20–1000°C) | ASTM E228 |
Calor Específico | 460 J/kg·K a 20°C | ASTM E1269 |
Módulo de Elasticidade | 195 GPa a 20°C | ASTM E111 |
Propriedades Mecânicas (Condição Recozida)
Propriedade | Valor (Típico) | Norma de Ensaio |
|---|---|---|
Resistência à Tração | 520–620 MPa | ASTM E8/E8M |
Limite de Escoamento (0,2%) | 210–310 MPa | ASTM E8/E8M |
Alongamento | ≥30% (corpo de prova 25 mm) | ASTM E8/E8M |
Dureza | 140–170 HB | ASTM E10 |
Resistência à Fluência-Ruptura | ≥85 MPa @ 750°C, 1000 h | ASTM E139 |
Principais Características do Inconel 800
Resistência em Alta Temperatura: mantém estabilidade mecânica e capacidade de suportar carga até 800–900°C em serviço.
Excelente Resistência à Oxidação e Carburização: forma camadas de óxido estáveis e resiste à difusão de carbono em ambientes de fornos e reatores.
Estabilidade Estrutural: resiste à fragilização durante exposição térmica de longo prazo devido à matriz Ni-Fe-Cr balanceada.
Usinabilidade CNC: facilmente usinado por CNC na condição recozida com controle dimensional preciso (±0,01–0,02 mm) e excelente acabamento (Ra ≤ 0,8 µm).
Desafios e Soluções de Usinagem CNC para Inconel 800
Desafios de Usinagem
Encruamento Moderado
O Inconel 800 apresenta taxa moderada de encruamento, exigindo avanços adequados e arestas de corte afiadas para evitar danos superficiais.
Formação de Aresta Postiça (BUE)
Tende a formar BUE durante usinagem em baixa velocidade, afetando a integridade superficial e a vida útil da ferramenta se os parâmetros de corte não forem otimizados.
Desgaste de Ferramenta
Usinagem prolongada em temperaturas superficiais elevadas leva ao desgaste do flanco sem revestimentos de alto desempenho ou fornecimento adequado de refrigerante.
Estratégias de Usinagem Otimizadas
Seleção de Ferramentas
Parâmetro | Recomendação | Justificativa |
|---|---|---|
Material da Ferramenta | Ferramentas de metal duro ou cermet com revestimento PVD | Resiste ao encruamento moderado e ao calor |
Revestimento | AlTiN ou TiAlN (2–4 µm) | Reduz atrito e danos térmicos |
Geometria | Ângulo de saída positivo de 10°–12°, aresta brunida | Facilita evacuação de cavacos e reduz BUE |
Parâmetros de Corte (ISO 3685)
Operação | Velocidade (m/min) | Avanço (mm/rev) | DOC (mm) | Pressão do Refrigerante (bar) |
|---|---|---|---|---|
Desbaste | 30–50 | 0,20–0,30 | 2,0–3,0 | 70–100 |
Acabamento | 60–90 | 0,05–0,10 | 0,3–0,8 | 100–150 |
Tratamento de Superfície para Peças de Inconel 800 Usinadas
Prensagem Isostática a Quente (HIP)
HIP pode melhorar as propriedades mecânicas e eliminar defeitos internos em componentes fundidos de Inconel 800 antes do acabamento por CNC.
Tratamento Térmico
Tratamento Térmico estabiliza a microestrutura e garante desempenho mecânico ideal por meio de recozimento a 980–1000°C seguido de resfriamento ao ar.
Soldagem de Superligas
Soldagem de Superligas é adequada para Inconel 800 usando processos TIG ou MIG com materiais de adição controlados para reduzir a sensibilização em contornos de grão.
Revestimento de Barreira Térmica (TBC)
Revestimento TBC prolonga a vida em fadiga térmica ao aplicar camadas cerâmicas de YSZ (até 250 µm) para resistir à exposição a gases quentes.
Usinagem por Descarga Elétrica (EDM)
EDM é ideal para formar recursos complexos como roscas, bolsões e furos cegos com tolerância de ±0,01 mm em peças endurecidas ou de paredes espessas.
Furação Profunda
Furação Profunda permite canais internos precisos de refrigeração e fluxo de gás com relações L/D de até 50:1 em componentes que retêm pressão.
Ensaios e Análise de Materiais
Ensaios de Materiais incluem ensaio de corrosão intergranular (ASTM G28), ensaios mecânicos (ASTM E8) e avaliação da estrutura de grão.
Aplicações Industriais de Componentes em Inconel 800
Reatores Nucleares
Tubos de geradores de vapor, cestos do núcleo e grades de suporte.
Resiste à corrosão sob tensão por cloretos e ao ataque intergranular sob condições irradiadas.
Processamento Químico e Petroquímico
Carcaças de trocadores de calor, manifolds de saída de reformadores e tubulações de transferência.
Suporta ambientes carburizantes e oxidantes em altas temperaturas.
Fornos Industriais
Bandejas, dispositivos e muflas para operações de tratamento térmico e carburização.
Mantém estabilidade dimensional e resistência ao longo de ciclos térmicos repetidos.
Aeroespacial
Componentes de exaustão, bainhas de termopares e revestimentos de turbinas a gás.
Opera de forma confiável sob choque térmico e formação de carepa em ambientes de até 900°C.
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