Никелевый сплав 800H/800HT

Material

Общие свойства

Сплавы 800H (UNS N08810) и 800HT (UNS N08811) являются материалами никеля, железа и хрома, которые устойчивы к окислению, науглероживанию и другой высокотемпературной коррозии. Химический состав двух сплавов идентичен сплаву 800 (UNS N08800), за исключением более высокого уровня углерода, присутствующего в обеих марках — (0,05–0,10%) в сплаве 800Н и (0,06–0,10%) в сплаве 800НТ. Сплав 800ХТ также имеет добавку до 1,0 % алюминия и титана. В дополнение к химическим ограничениям, оба сплава подвергаются высокотемпературному отжигу, в результате которого получается средний размер зерна ASTM 5 или крупнее. Ограниченный химический состав в сочетании с высокотемпературным отжигом обеспечивает этим материалам большую прочность на ползучесть и разрыв по сравнению со сплавом 800.

Сплав 800H обладает хорошими свойствами ползучести при температурах выше 1100 ° F (600 ° C). Он остается пластичным при длительном использовании при температурах ниже 1290 ° F (700 ° C) из-за максимального содержания титана и алюминия 0,7%. Сплав 800 со стандартным отжигом рекомендуется для эксплуатации при температуре ниже 1100 ° F (600 ° C). Сплав 800Н устойчив к восстановительным, окислительным и азотирующим атмосферам, а также атмосферам, которые чередуются между восстановительной и окислительной. Сплав остается стабильным при длительной эксплуатации при высоких температурах.

Сплав 800HT обладает превосходной силой ползучести при температурах выше 1290 ° F (700 ° C). Если применение включает в себя частые колебания температуры ниже 1290 ° F (700 ° C) или детали постоянно подвергаются воздействию температуры ниже 1290 ° F (700 ° C), следует использовать сплав 800H. Высокая термостойкость сплава 800HT сравнима со сплавом 800H. Он также остается стабильным при длительной эксплуатации при высоких температурах.

Приложений

Химическая и нефтехимическая переработка — технологическое оборудование для производства этилена, дихлорида этилена, уксусного ангидрида, кетена, азотной кислоты и кислородного спирта
Нефтепереработка — установки парового/углеводородного риформинга и установки гидродеалкилирования
Выработка электроэнергии — пароперегреватели и высокотемпературные теплообменники в газоохлаждаемых ядерных реакторах, теплообменники и трубопроводные системы на угольных электростанциях.
Приспособления для термической обработки — излучающие трубки, муфели, реторты и приспособления для термообрабатывающих печей

Стандарты

АСТМ.................. В 409
АСМЕ.................. СБ 409
АМС ................... 5871

Химический анализ

Вес % (все значения максимальны, если не указано иное)

Элемент	800Ч	800ХТ
Никель	30,0 мин.-35,0 макс.	30,0 мин.-35,0 макс.
Хром	19,0 мин.-23,0 макс.	19,0 мин.-23,0 макс.
Железо	39.5	39.5
Углерод	0,05 мин.-0,10 макс.	0,06 мин.-0,10 макс.
Марганец	1.50	1.50
Фосфор	0.045	0.045
Сера	0.015	0.015
Кремний	1.0	1.0
Алюминий	0,15 мин.-0,60 макс.	0,25 мин.-0,60 макс.
Титан	0,15 мин.-0,60 макс.	0,25 мин.-0,60 макс.
Алюминий и титан	0,30 мин.-1,20 макс.	0,85 мин.-1,20 макс.

Физические свойства

Плотность

0,287 фунта/дюйм3
7,94 г/см3

Удельная теплоёмкость

32–212 °F (0,11 БТЕ/фунт-°F)
460 Дж/кг-°K (0-100°C)

Модуль упругости

28.5 x 106 фунтов/кв. дюйм
196,5 ГПа

Теплопроводность 200 °F (100 °C)

10,6 БТЕ/ч/фут2/фут/°F
18,3 Вт/м-°K

Интервал плавления

2475 – 2525°F
1357 – 1385°С

Удельное электрическое сопротивление

59,5 мкОм при 68°C
99 мкОм-см при 20°C

Средний коэффициент теплового расширения Диапазон температур
°F	°С	дюйм/дюйм/°F	см/см°С
200	93	7,9 х 10-6	14,4 х 10-6
400	204	8,8 х 10-6	15,9 х 10-6
600	316	9,0 х 10-6	16,2 х 10-6
800	427	9,2 х 10-6	16,5 х 10-6
1000	538	9,4 х 10-6	16,8 х 10-6
1200	649	9,6 х 10-6	17,1 х 10-6
1400	760	9,9 х 10-6	17,5 х 10-6
1600	871	10,2 х 10-6	18,0 х 10-6

Механические свойства

Типичные значения при 70 °F (21 °C)

Предел текучести Смещение 0,2%		Предельная прочность на растяжение Сила		Удлинение в 2 дюймах.	Твёрдость
PSI (мин.)	(МПа)	PSI (мин.)	(МПа)	% (мин.)	(макс.)
29,000	200	77,000	531	52	126 Бринелль

Свойства ползучести и разрыва

Строгий химический контроль и термическая обработка отжигом на твердый раствор были разработаны для обеспечения оптимальных свойств ползучести и разрыва для сплавов 800H и 800HT. В следующих таблицах подробно описаны выдающиеся свойства ползучести и разрушения этих сплавов.

Nickel Alloy Alloy 800H/800HT

Репрезентативные значения прочности на разрыв для сплавов 800H/800HT

Температура		10 000 ч		30 000 ч		50 000 ч		100 000 ч
°F	°С	КСИ	Мпа	КСИ	Мпа	КСИ	Мпа	КСИ	Мпа
1200	650	17.5	121	15.0	103	14.0	97	13.0	90
1300	705	11.0	76	9.5	66	8.8	61	8.0	55
1400	760	7.3	50	6.3	43	5.8	40	5.3	37
1500	815	5.2	36	4.4	30	4.1	28	3.7	26
1600	870	3.5	24	3.0	21	2.8	19	2.5	17
1700	925	1.9	13	1.6	11	1.4	10	1.2	8.3
1800	980	1.2	8.3	1.0	6.9	0.9	6.2	0.8	5.5

Стойкость к окислению

Сочетание высокого содержания никеля и хрома в сплавах 800Н и 800НТ обеспечивает отличную стойкость к окислению обоих сплавов. Результаты испытаний на циклическое окисление при температурах 1800 °F (980 °C) и 2000 °F (1095 °C) показаны ниже.

Nickel Alloy Alloy 800H/800HT

Коррозионная стойкость

Высокое содержание никеля и хрома в сплавах 800H и 800HT обычно означает, что они будут иметь очень схожую коррозионную стойкость в водной среде. Сплавы обладают коррозионной стойкостью, сравнимой с 304 при использовании в азотных и органических кислотах. Сплавы не должны использоваться в серной кислоте. Они подвержены осаждению карбида хрома при длительной эксплуатации в диапазоне температур 1000–1400 °F (538–760 °C).
Поскольку сплавы 800H и 800HT были разработаны в первую очередь для высокотемпературной прочности, коррозионные среды, воздействию которых подвергаются эти марки, обычно включают высокотемпературные реакции, такие как окисление и цементация.

Производственные данные

Сплавы 800H и 800HT легко свариваются и обрабатываются стандартными методами производства. Однако из-за высокой прочности сплавов они требуют более мощного технологического оборудования, чем стандартные аустенитные нержавеющие стали.

Горячая формовка

Диапазон температур горячей обработки для сплавов 800H и 800HT составляет 1740–2190 °F (950–1200 °C), если деформация составляет 5 процентов или более. Если степень горячей деформации составляет менее 5 процентов, рекомендуется диапазон температур горячей обработки от 1560 до 1920 °F (850–1050 °C). Если температура горячего обрабатываемого металла падает ниже минимальной рабочей температуры, деталь необходимо повторно нагреть. Сплавы должны быть закалены водой или быстро охлаждены на воздухе в диапазоне температур 1000–1400 °F (540–760 °C). Сплавы 800Н и 800НТ требуют отжига на твердый раствор после горячей обработки для обеспечения оптимального сопротивления ползучести и свойств.

Холодная штамповка

Сплавы должны находиться в отожженном состоянии до холодной штамповки. Скорость деформационного упрочнения выше, чем у аустенитных нержавеющих сталей. Это следует учитывать при подборе технологического оборудования. Промежуточная термическая обработка может потребоваться при высокой степени холодной обработки или при деформации более 10 процентов.

Сварка

Сплавы 800H и 800HT можно легко сваривать большинством стандартных процессов, включая GTAW (TIG), PLASMA, GMAW (MIG/MAG) и SMAW (MMA). Материал должен находиться в отожженном растворе состоянии, без смазки, маркировки или окалины. Термическая обработка после сварки не требуется. Чистка щеткой из нержавеющей стали после сварки удалит тепловой оттенок и создаст площадь поверхности, не требующую дополнительного травления.

Обработки

Сплавы 800Н и 800НТ предпочтительно обрабатывать в отожженном состоянии. Поскольку сплавы склонны к деформационному упрочнению, следует использовать только низкие скорости резания и постоянно использовать режущий инструмент. Достаточная глубина резания необходима для того, чтобы избежать контакта с ранее сформированной зоной нагартованного пропила.