1. Materialeigenschaften
Die Hauptbestandteile des Incoloy-Metalls sind Nickel (30-35 %), Chrom (19–23 %) und Eisen (größer oder gleich 39,5 %) mit einem Zusatz einer durch feste Lösungen verstärkten Austenitstruktur und geringen Anteilen von Aluminium, Titan und Silizium. Seine Struktur bietet dem Material eine Reihe von Vorteilen.
Sowohl die Ni- als auch die Cr-Komponente der Legierung sorgen dafür, dass das Material eine gute Oxidationsbeständigkeit im Bereich von 550–1000 Grad aufweist, selbst unter extremen Bedingungen mit Wasserdampf und Schwefelgas. Wenn man dann noch die anderen Vorteile hinzufügt, erhält man ein viel wertvolleres Material als eine Standardlegierung.
Auch im geglühten Zustand weist das Material außergewöhnliche Eigenschaften auf. Incoloy hat eine Zugfestigkeit von mindestens 520 MPa und eine Streckgrenze von mindestens 205 MPa bei einer Dehnung von mindestens 30 % sowie ein ausgewogenes Verhältnis von Duktilität und Festigkeit, selbst bei hohen Temperaturen.
Die physikalische Zusammensetzung von Incoloy 800 ist die Dichte von 7,94-8,02 g/cm³, der Schmelzpunkt liegt zwischen 1350 und 1400 Grad und die Wärmeleitfähigkeit beträgt beispielsweise 12,6 W/m·K bei Raumtemperatur und 26,7 W/m·K bei 1000 Grad. W/m·K steigt mit der Temperatur (12,6–1000 Grad). 12,6 W/m·K bei Raum W/m·K). Die Wärmeausdehnung von 0-100 Grad beträgt 13,7-14,4 µm/m·Grad. Diese Ausdehnung liegt innerhalb der Betriebsgrenzen für Umgebungen mit hohen Temperaturschwankungen.
2. Behandlungs- und Verarbeitungstechnologie
A. Wärmebehandlung:
1) Glühen: Wird im Allgemeinen zwischen 1150 und 1180 Grad durchgeführt. Darauf sollte eine Wasserabschreckung oder ein schnelles Airstepping folgen, um Restspannungen zu reduzieren und die Duktilität zu maximieren.
2) Lösungsbehandlung: Nach dem Erhitzen von 980 Grad auf 1060 Grad stark abgekühlt, um die Homogenität der Mikrostruktur und die Kriechfestigkeit bei hohen Temperaturen zu verbessern.
B. Warmbearbeitung: 1000 bis 1230 Grad bevorzugen. Arbeiten zwischen 650 und 850 Grad sollten vermieden werden, da dies zu Rissen führen kann.
C. Kaltumformung: Die Kaltverfestigung ist geringer, so dass herkömmliches Kaltwalzen und Prägen möglich ist, es ist jedoch ein Zwischenglühen erforderlich, um die Duktilität wiederherzustellen.
D. Schweißen: Unterstützt WIG, MIG sowie manuelles Metalllichtbogenschweißen. Empfohlene Verbrauchsmaterialien sind ERNiCr-3 oder ENiCrFe-2. Es ist wichtig, die Wärmezufuhr zu kontrollieren, um interkristalline Korrosion zu verhindern.
3. Kernanwendungsbereiche
A. Chemie und Petrochemie
Geräteherstellung. Wird in Reaktoren für Schwefelsäure, Kühlern für Salpetersäure, Fraktioniertürmen und Wärmetauschern verwendet, die starken Säuren, hohen Temperaturen und starkem Druck standhalten.
Pipelinesysteme. Ersetzt Edelstahl in chloridhaltigen Medien, was die Lebensdauer erheblich verlängert.
B. Energie und Kraft
Kraftstoffstromerzeugung. Dampfumgebungen über 600 °C in Überhitzern, Kesselrohren und Turbinenschaufeln.
Kernenergie. Wird in Komponenten und Rohren von Kühlsystemen in Dampferzeugern von Kernreaktoren verwendet. Hält Strahlung und Wasserkorrosion bei hohen-Temperaturen stand.
C. Luft- und Raumfahrt
Motorkomponenten. Stellt Brennkammern und Gasturbinenschaufeln mit hohem -Druck und hohen Temperaturen her, die Erosion und starker thermischer Ermüdung standhalten.
D. Öl und Gas
Tiefseeausrüstung. Wird in der Ummantelung von Ölquellen und Unterwasserpipelines verwendet, die starkem Druck, hohem Salzgehalt und Schwefelwasserstoffkorrosion ausgesetzt sind.
4. Vergleich abgeleiteter Modelle: Incoloy 800H und Incoloy 800HT
Incoloy 800H und Incoloy 800HT sind Modifikationen von Incoloy 800, die sich hauptsächlich im Gehalt an Kohlenstoff, Aluminium und Titan sowie in der Kornkontrolle unterscheiden:
800H: The increased carbon content is up to 0.06-0.10%. The combined aluminum and titanium content is ≥0.85%. The coarse-grained (≥90 μm) structure developed by high-temperature solution treatment greatly enhances creep resistance (>600 Grad). Es wird in Heizöfen und Reaktoren in der petrochemischen Industrie eingesetzt.
800HT: Der kombinierte Aluminium- und Titangehalt wird weiter auf 0,85-1,20 % erhöht. Dies führt zu verfeinerten Körnern und der Einführung einer ′-Phasenverstärkung, die die Zeitstandfestigkeit erhöht. Es ist für Ultra--Geräte konzipiert, z. B. Brennkammern von Flugzeugtriebwerken, die bei 700–1000 Grad betrieben werden.
