Propriétés générales
Les alliages 800H (UNS N08810) et 800HT (UNS N08811) sont des matériaux nickel-fer-chrome doublement certifiables qui résistent à l’oxydation, à la cémentation et à d’autres corrosions à haute température. La composition chimique des deux alliages est identique à celle de l’alliage 800 (UNS N08800), à l’exception du niveau plus élevé de carbone présent dans les deux nuances : (0,05 à 0,10 %) dans l’alliage 800H et (0,06 à 0,10 %) dans l’alliage 800HT. L’alliage 800HT contient également jusqu’à 1,0 % d’aluminium et de titane. En plus des restrictions chimiques, les deux alliages reçoivent un traitement de recuit à haute température qui produit une granulométrie moyenne de ASTM 5 ou plus grossière. Les compositions chimiques restreintes, combinées au recuit à haute température, garantissent que ces matériaux ont une plus grande résistance au fluage et à la rupture par rapport à l’alliage 800.
L’alliage 800H possède de bonnes propriétés de fluage et de rupture à des températures supérieures à 600 °C (1100 °F). Il reste ductile lors d’une utilisation à long terme à des températures inférieures à 1290 °F (700 °C) en raison d’une teneur maximale en titane et en aluminium de 0,7 %. L’alliage 800 avec un recuit standard est recommandé pour un service inférieur à 1100 °F (600 °C). L’alliage 800H résiste aux atmosphères réductrices, oxydantes et nitrure, ainsi qu’aux atmosphères qui alternent entre la réduction et l’oxydation. L’alliage reste stable en service à haute température à long terme.
L’alliage 800HT a une excellente résistance au fluage à des températures supérieures à 1290 °F (700 °C). Si l’application implique des excursions fréquentes de température inférieures à 1290 °F (700 °C) ou si certaines parties sont exposées en permanence à une température inférieure à 1290 °F (700 °C), l’alliage 800H doit être utilisé. La résistance à haute température de l’alliage 800HT est comparable à celle de l’alliage 800H. Il reste également stable en service à haute température à long terme.
Applications
- Traitement chimique et pétrochimique : équipement de traitement pour la production d’éthylène, de dichlorure d’éthylène, d’anhydride acétique, de cétène, d’acide nitrique et d’oxy-alcool
- Raffinage du pétrole – reformeurs de vapeur/hydrocarbures et unités d’hydrodésalkylation
- Production d’électricité : surchauffeurs de vapeur et échangeurs de chaleur à haute température dans les réacteurs nucléaires refroidis au gaz, les échangeurs de chaleur et les systèmes de tuyauterie dans les centrales électriques au charbon
- Dispositifs de traitement thermique : tubes radiants, moufles, autoclaves et appareils pour fours de traitement thermique
Normes
ASTM.................. B 409ASME.................. SB 409
AMS................... 5871
Analyse chimique
% de poids (toutes les valeurs sont maximales, sauf indication contraire d’une plage)
|
Élément |
800H |
800HT |
|
Nickel |
30,0 min.-35,0 max. |
30,0 min.-35,0 max. |
|
Chrome |
19,0 min.-23,0 max. |
19,0 min.-23,0 max. |
|
Fer |
39.5 |
39.5 |
|
Carbone |
0,05 min.-0,10 max. |
0,06 min.-0,10 max. |
|
Manganèse |
1.50 |
1.50 |
|
Phosphore |
0.045 |
0.045 |
|
Soufre |
0.015 |
0.015 |
|
Silicium |
1.0 |
1.0 |
|
Aluminium |
0,15 min.-0,60 max. |
0,25 min.-0,60 max. |
|
Titane |
0,15 min.-0,60 max. |
0,25 min.-0,60 max. |
|
Aluminium et titane |
0,30 min.-1,20 max. |
0,85 min.-1,20 max. |
Propriétés physiques
Densité
0,287 livre/po37,94 g/cm3
Chaleur spécifique
0,11 BTU/lb-°F (32-212°F)460 J/kg-°K (0-100°C)
Module d’élasticité
28,5 x 106 lb/po²196,5 GPa
Conductivité thermique 200 °F (100 °C)
10,6 BTU/h/pi2/pi/°F18,3 W/m-°K
Plage de fusion
2475 à 2525°F1357 à 1385°C
Résistivité électrique
59,5 microhm-in à 68°C99 Microhm-cm à 20°C
|
Coefficient moyen de dilatation thermique |
|||
|
°F |
°C |
po/po/°F |
cm/cm°C |
|
200 |
93 |
7,9 × 10-6 |
14,4 × 10-6 |
|
400 |
204 |
8,8 × 10-6 |
15,9 × 10-6 |
|
600 |
316 |
9,0 × 10-6 |
16,2 × 10-6 |
|
800 |
427 |
9,2 × 10-6 |
16,5 × 10-6 |
|
1000 |
538 |
9,4 × 10-6 |
16,8 × 10-6 |
|
1200 |
649 |
9,6 × 10-6 |
17,1 × 10-6 |
|
1400 |
760 |
9,9 × 10-6 |
17,5 x 10-6 |
|
1600 |
871 |
10,2 × 10-6 |
18,0 × 10-6 |
Propriétés mécaniques
Valeurs typiques à 21 °C (70 °F)
|
Élasticité |
Résistance à la traction ultime |
Élongation |
Dureté |
||
|
psi (min.) |
(MPa) |
psi (min.) |
(MPa) |
% (min.) |
(max.) |
|
29,000 |
200 |
77,000 |
531 |
52 |
126 Brinell |
Propriétés de fluage et de rupture
Le contrôle chimique serré et le traitement thermique de recuit de mise en solution ont été conçus pour fournir des propriétés optimales de fluage et de rupture pour les alliages 800H et 800HT. Les tableaux suivants détaillent les excellentes propriétés de fluage et de rupture de ces alliages.
Valeurs représentatives de résistance à la rupture pour les alliages 800H/800HT
|
Température |
10 000 h |
30 000 h |
50 000 h |
100 000 h |
|||||
|
°F |
°C |
Ksi |
Mpa |
Ksi |
Mpa |
Ksi |
Mpa |
Ksi |
Mpa |
|
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 |
Résistance à l’oxydation
La combinaison de la teneur élevée en nickel et en chrome des alliages 800H et 800HT offre d’excellentes propriétés de résistance à l’oxydation aux deux alliages. Les résultats des tests d’oxydation cyclique à 1800 °F (980 °C) et 2000 °F (1095 °C) sont présentés ci-dessous.
Résistance à la corrosion
La teneur élevée en nickel et en chrome des alliages 800H et 800HT signifie généralement qu’ils auront une résistance à la corrosion aqueuse très similaire. Les alliages ont une résistance à la corrosion comparable à celle du 304 lorsqu’ils sont utilisés dans le service d’acide nitrique et organique. Les alliages ne doivent pas être utilisés dans le service d’acide sulfurique. Ils sont soumis à des précipitations de carbure de chrome s’ils sont en service pour une exposition prolongée dans la plage de température de 1000 à 1400 °F (538 à 760 °C).
Étant donné que les alliages 800H et 800HT ont été développés principalement pour la résistance à haute température, les environnements corrosifs auxquels ces nuances sont exposées impliquent normalement des réactions à haute température telles que l’oxydation et la cémentation.
Données de fabrication
Les alliages 800H et 800HT peuvent être facilement soudés et traités selon les pratiques de fabrication standard de l’atelier. Cependant, en raison de la haute résistance des alliages, ils nécessitent un équipement de traitement plus puissant que les aciers inoxydables austénitiques standard.
Formage à chaud
La plage de température de travail à chaud pour les alliages 800H et 800HT est de 1740 à 2190 °F (950 à 1200 °C) si la déformation est de 5 % ou plus. Si le degré de déformation à chaud est inférieur à 5 %, une plage de température de travail à chaud comprise entre 1560 et 1920 °F (850 à 1050 °C) est recommandée. Si la température du métal chaud tombe en dessous de la température de travail minimale, la pièce doit être réchauffée. Les alliages doivent être trempés à l’eau ou refroidis rapidement à l’air dans la plage de température de 1000 à 1400 °F (540 à 760 °C). Les alliages 800H et 800HT nécessitent un recuit de mise en solution après le travail à chaud pour assurer une résistance au fluage et des propriétés optimales.
Formage à froid
Les alliages doivent être à l’état recuit avant le formage à froid. Les taux d’écrouissage sont plus élevés que ceux des aciers inoxydables austénitiques. Cela doit être pris en compte lors du choix de l’équipement de traitement. Un traitement thermique intermédiaire peut être nécessaire avec un degré élevé de travail à froid ou avec une déformation de plus de 10 %.
Soudure
Les alliages 800H et 800HT peuvent être facilement soudés par la plupart des procédés standard, notamment GTAW (TIG), PLASMA, GMAW (MIG/MAG) et SMAW (MMA). Le matériau doit être à l’état recuit en solution et exempt de graisse, de marques ou de tartre. Un traitement thermique post-soudage n’est pas nécessaire. Le brossage avec une brosse métallique en acier inoxydable après le soudage éliminera la teinte de chaleur et produira une surface qui ne nécessite pas de décapage supplémentaire.
Usinage
Les alliages 800H et 800HT doivent de préférence être usinés à l’état recuit. Étant donné que les alliages sont sujets à l’écrouissage, seules de faibles vitesses de coupe doivent être utilisées et l’outil de coupe doit être engagé à tout moment. Une profondeur de coupe adéquate est nécessaire pour éviter tout contact avec la zone d’écrouissage préalablement formée.