Inconel 800H
Introdução ao Inconel 800H
O Inconel 800H é uma variação de alto desempenho da série Inconel 800, projetada para propriedades mecânicas superiores em altas temperaturas. Mantém a composição química básica do Inconel 800 — níquel, ferro e cromo — mas é modificado com teor de carbono controlado (0,05–0,10%) e conteúdo de alumínio + titânio para melhorar a resistência à fluência-ruptura e a integridade estrutural durante exposição prolongada a 650–1000°C.
Esta liga se destaca em ambientes de tensão térmica, como reformadores de hidrocarbonetos, trocadores de calor e tubos de caldeiras de geração de energia. Seu tamanho de grão aumentado e as propriedades de relaxamento de tensões a tornam adequada para componentes submetidos a pressão que operam sob cargas térmicas cíclicas. A usinagem CNC é tipicamente aplicada após solubilização (solution annealing) e estabilização para garantir precisão e confiabilidade mecânica.
Propriedades Químicas, Físicas e Mecânicas do Inconel 800H
O Inconel 800H (UNS N08810 / ASTM B409 / ASME SB409 / DIN 1.4958) é fornecido na condição solubilizada e é utilizado em aplicações de pressão com certificação (code-stamped) que exigem desempenho em temperaturas elevadas.
Composição Química (Típica)
Elemento | Faixa de Composição (peso %) | Função Principal |
|---|---|---|
Níquel (Ni) | 30,0–35,0 | Metal base que fornece resistência à oxidação e à carburização |
Cromo (Cr) | 19,0–23,0 | Promove formação estável de óxidos para proteção em altas temperaturas |
Ferro (Fe) | Balanço (≥39,5%) | Melhora a matriz estrutural e a resistência |
Carbono (C) | 0,05–0,10 | Aumenta a resistência à fluência e à ruptura |
Manganês (Mn) | ≤1,5 | Apoia a trabalhabilidade a quente |
Silício (Si) | ≤1,0 | Melhora o comportamento à oxidação |
Alumínio (Al) | 0,15–0,60 | Formação de γ′ e resistência à oxidação |
Titânio (Ti) | 0,15–0,60 | Estabiliza a microestrutura |
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 | 14,4 µm/m·°C (20–1000°C) | ASTM E228 |
Calor Específico | 460 J/kg·K a 20°C | ASTM E1269 |
Módulo de Elasticidade | 190 GPa a 20°C | ASTM E111 |
Propriedades Mecânicas (Condição Solubilizada)
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 | 150–180 HB | ASTM E10 |
Resistência à Fluência-Ruptura | ≥95 MPa @ 815°C, 1000 h | ASTM E139 |
Principais Características do Inconel 800H
Alta Resistência à Fluência-Ruptura: o teor de carbono (0,05–0,10%) garante excelente resistência à deformação térmica de longo prazo e à ruptura a ≥800°C.
Estabilidade Térmica: mantém a integridade metalúrgica durante relaxamento de tensões em ambientes térmicos cíclicos ou de carga contínua.
Excelente Soldabilidade: adições de titânio e alumínio reduzem o risco de sensibilização e ataque em contornos de grão durante a união.
Usinabilidade CNC: usinado na condição solubilizada para atingir tolerância dimensional de ±0,01 mm e acabamento superficial Ra ≤ 0,8 µm.
Desafios e Soluções de Usinagem CNC para Inconel 800H
Desafios de Usinagem
Tendência ao Encruamento
O alto teor de níquel e ferro aumenta o expoente de encruamento por deformação, exigindo profundidade de corte consistente para evitar vibração e aresta postiça (BUE).
Desgaste de Ferramenta em Temperaturas Elevadas de Corte
O acúmulo de calor local na interface ferramenta–peça acelera o desgaste do flanco e do cráter, especialmente em cortes interrompidos.
Ambiente de Ferramentas Livre de Enxofre
Devido à sensibilidade da liga ao enxofre, os fluidos de corte devem ser selecionados cuidadosamente para evitar fragilização superficial ou ataque químico.
Estratégias de Usinagem Otimizadas
Seleção de Ferramentas
Parâmetro | Recomendação | Justificativa |
|---|---|---|
Material da Ferramenta | Ferramentas de metal duro com revestimentos PVD (TiAlN, AlCrN) | Excelente dureza a quente e resistência à oxidação |
Revestimento | TiAlN ou AlTiN de 3–5 µm | Reduz o atrito e evita aresta postiça |
Geometria | Ângulo de saída positivo (10–12°) com arestas brunidas | Melhora o fluxo de cavacos e reduz a resistência ao corte |
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 | 80–100 |
Acabamento | 60–90 | 0,05–0,10 | 0,3–0,8 | 100–150 |
Tratamento de Superfície para Peças de Inconel 800H Usinadas
Prensagem Isostática a Quente (HIP)
HIP melhora a densidade estrutural e a resistência à fluência ao eliminar porosidade em peças fundidas ou fabricadas, algo crítico para desempenho de longo prazo em vasos de pressão.
Tratamento Térmico
Tratamento Térmico inclui solubilização a 1100–1150°C seguida de resfriamento rápido ao ar para estabilizar o tamanho de grão e otimizar o desempenho à fluência.
Soldagem de Superligas
Soldagem de Superligas utiliza GTAW de baixo aporte térmico com metais de adição compatíveis para minimizar trincas a quente e corrosão intergranular.
Revestimento de Barreira Térmica (TBC)
Revestimento TBC aplica 125–250 µm de YSZ para resistir ao calor radiativo e prolongar a vida útil do componente em ambientes de reformadores e fornos.
Usinagem por Descarga Elétrica (EDM)
EDM permite criar ranhuras finas, canais e recursos de tolerância apertada com precisão de até ±0,01 mm.
Furação Profunda
Furação Profunda permite criar canais de fluxo precisos com L/D > 40:1 em componentes de trocadores de calor e reformadores.
Ensaios e Análise de Materiais
Ensaios de Materiais incluem análise de tamanho de grão (ASTM E112), ensaios de tração/corrosão e exames não destrutivos conforme normas ASME.
Aplicações Industriais de Componentes em Inconel 800H
Fornos Petroquímicos
Cabeçotes de saída de reformadores, tubos de craqueamento de etileno e sistemas de coletores/manifolds.
Mantém resistência à fluência e à corrosão a 800–1000°C em ambientes de gases mistos.
Geração de Energia (Sistemas de Caldeira)
Tubos de superaquecedor/reaquecedor, cabeçotes de waterwall e limites de pressão.
Longa vida útil sob condições de fluência e fadiga térmica.
Geradores de Vapor Nucleares
Estruturas de suporte do núcleo, revestimento de combustível e tubulações do circuito secundário.
Excelente resistência à corrosão sob tensão em condições ricas em cloretos e sob radiação.
Equipamentos de Tratamento Térmico
Dispositivos, muflas, cestos e bandejas.
Resiste à carburização, formação de carepa e deriva dimensional durante ciclos repetidos.
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