ASTM B408 Incoloy 800-Draht (UNS N08800) ist eine Nickel-Eisen-Chrom-Legierung, die eine gute Festigkeit bei Raumtemperatur mit einer ausgezeichneten Stabilität und Beständigkeit gegen Oxidation und Aufkohlung bei erhöhten Temperaturen verbindet. Dadurch ist sie eine zuverlässige Wahl für Ofenbeschläge, Wärmebehandlungskörbe, Strahlungsrohre, Komponenten für die chemische Verarbeitung und andere Hochtemperaturanwendungen. Wenn Konstrukteure eine überragende Aufkohlungsbeständigkeit und einen Einsatz bis zu etwa 700 °C benötigen und wenn Schweißen, Umformen und langfristige Dimensionsstabilität wichtig sind, ist Incoloy 800-Draht eine ausgewogene, bewährte Option.

1. Einleitung und kurze Empfehlung

Incoloy 800-Drähte bieten eine starke Kombination aus Hochtemperaturoxidationsbeständigkeit und allgemeiner Korrosionsbeständigkeit und sind gleichzeitig duktil genug für Drahtzieh- und Umformvorgänge. Produktanwender, die Stabilität nach langer Einwirkung von Temperaturen im Bereich von 600 bis 800°C benötigen, werden diese Legierung besonders geeignet finden, da sie der Bildung von versprödenden Phasen widersteht und Aufkohlungsatmosphären gut verträgt. Für Teile, die unter zyklischer Wärmeeinwirkung ihre Abmessungen beibehalten müssen, wird routinemäßig Draht nach der Spezifikation N08800 verwendet.

2. Legierungsidentität und offizielle Bezeichnungen

• Gebräuchlicher Handelsname: Incoloy 800

• UNS-Nummer: N08800

• Europäische W. Nr.: 1.4876 (üblicherweise in Beschaffungsdokumenten verwendet)

• Verfügbare Formulare: Draht, Streifen, Stangen, Rohre, Platten und Bleche. Draht wird je nach Kundenbedarf normalerweise in Ringen, Spulen oder geraden Längen geliefert.

3. Chemische Zusammensetzung (typische Bereiche)

Das chemische Gleichgewicht verleiht Incoloy 800 seine einzigartige Hochtemperaturstabilität. Die nachstehende Tabelle zeigt die typischen Analysebereiche, die üblicherweise für UNS N08800-Material zur Herstellung von Draht angegeben werden. Die genauen Grenzwerte müssen mit dem Lieferanten und dem Materialzertifikat für eine bestimmte Charge abgeklärt werden.

Tabelle 1: Typische chemische Zusammensetzung von Incoloy 800

Anmerkungen: Die Datenblätter der Lieferanten weisen geringe Abweichungen auf. Für enge Kriecheigenschaften oder für 800H/800HT-Varianten werden die Kohlenstoff- und Al/Ti-Grenzwerte unterschiedlich kontrolliert. Lassen Sie sich bei kritischen Teilen die Zusammensetzung immer durch das Herstellerzertifikat bestätigen.

4. Mikrostruktur und Metallurgie - warum die Chemie wichtig ist

Die Legierung hat eine austenitische, kubisch-flächenzentrierte Matrix, die durch den Nickelgehalt stabilisiert wird. Chrom sorgt für Oxidations- und Sulfidierungsbeständigkeit. Aluminium und Titan wirken als Titan- und Aluminiumstabilisatoren, die bei kontrollierter Wärmebehandlung feine intermetallische Ausscheidungen bilden können, die zur Steuerung des Kornwachstums beitragen und die Kriechfestigkeit in den H- und HT-Varianten beeinflussen. Der Kohlenstoffgehalt der Sorte Base 800 wird niedrig gehalten, um die Duktilität zu erhalten und eine übermäßige Ausscheidung von Karbiden an den Korngrenzen zu vermeiden, was das Risiko der interkristallinen Versprödung bei langer Exposition verringert.

Da die Grundchemie keine stark ferritbildenden Elemente enthält, behält die Legierung auch nach langer thermischer Belastung eine stabile austenitische Struktur, die ein vorhersehbares mechanisches Verhalten für Drähte ergibt, die kalt geformt oder gezogen werden müssen.

5. Mechanische Eigenschaften und Temperaturgrenzen

Die mechanischen Eigenschaften variieren je nach Produktform, Kaltverformung, Wärmebehandlung und Prüfbedingungen. Typische Basiseigenschaften für geglühtes Incoloy 800 in Drahtqualität bei Raumtemperatur sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt. Für Hochtemperaturfestigkeits- oder Zeitstanddaten sind das Konstruktionsmerkblatt des Herstellers und die zulässigen Spannungen der Norm zu verwenden.

Tabelle 2: Repräsentative mechanische Eigenschaften (geglühter Zustand)

Für den zyklischen Einsatz bei hohen Temperaturen oder in Fällen, in denen das Kriechen eine wichtige Rolle bei der Konstruktion spielt, sollte die 800H/800HT-Familie in Betracht gezogen werden, da kontrollierte Kohlenstoff- und Al/Ti-Zusätze sowie spezielle Wärmebehandlungen die Kriechbruchfestigkeit erheblich erhöhen. Ingenieure sollten Spannungsbruchtabellen und Herstellerkurven für die Dauerbelastungsauslegung zu Rate ziehen.

6. Hochtemperaturverhalten: Oxidation, Aufkohlung und Kriechverhalten

• Oxidationsbeständigkeit: Chrom und Nickel sorgen für ein oxidierendes Gleichgewicht, das die Massezunahme in oxidierenden Atmosphären bis zu mehreren hundert Grad Celsius reduziert. Dies schützt die Oberflächen in Öfen und Wärmebehandlungsanlagen.

• Aufkohlungsbeständigkeit: Dank des Nickel-Chrom-Verhältnisses und des kontrollierten Kohlenstoffgehalts widersteht die Legierung der Aufkohlung besser als viele andere nichtrostende Stähle und eignet sich daher für Rohre und Auskleidungen in der Kohlenwasserstoffspaltung und der Petrochemie.

• Schleichendes Verhalten: Für hohe Beanspruchung bei erhöhter Temperatur bieten die Varianten 800H und 800HT eine höhere Zeitstandfestigkeit aufgrund des kontrollierten Gehalts an Kohlenstoff und stabilisierenden Elementen sowie eines Hochtemperaturglühens. Verwenden Sie die 800-Basislegierung für mäßige Temperaturstabilität und 800H/HT, wenn Kriechen kritisch ist.

Ingenieure sollten die Sorte und die Wärmebehandlung auf der Grundlage der Zeit bei der Temperatur, der angewandten Spannung und des gewünschten Sicherheitsfaktors auswählen. Wenn Langzeit-Kriechgrenzen von Bedeutung sind, sollten Sie sich nicht auf die mechanischen Daten bei Raumtemperatur verlassen, sondern zertifizierte Kriechbruchkurven des Legierungsherstellers verwenden.

7. Wie sich Incoloy 800 von 800H und 800HT unterscheidet

Die drei Legierungen haben eine gemeinsame Grundchemie, aber Modifikatoren und strengere Kontrollen schaffen unterschiedliche Leistungsbereiche.

Tabelle 3: Schnellvergleich: 800 versus 800H versus 800HT

Bei Drahterzeugnissen ist 800 für allgemeine Ofenteile und Wärmebehandlungskörbe üblich. Wenn Bruch- oder Kriechfestigkeit bei längerer thermischer Belastung vorgeschrieben ist, geben Sie 800H oder 800HT an und verlangen Sie die entsprechende Zertifizierung des Werks und den Nachweis der Wärmebehandlung.

8. Normen, Spezifikationen und typische Kabelbezeichnungen

Drähte aus Incoloy 800 werden in der Regel nach verschiedenen internationalen und Luft- und Raumfahrtspezifikationen hergestellt und geprüft. Zu den typischen Referenzen und Normen für Draht gehören:

• ASTM B408: Standardspezifikation für Knetdraht aus Nickel und Nickelbasislegierungen.

• AMS 5766: Werkstoffspezifikation für die Luft- und Raumfahrt für bestimmte Nickel-Chrom-Eisen-Legierungen in Drahtform.

• ISO 9723 / ISO 9724: Auf einigen Märkten werden internationale Kabelstandards verwendet.

• Schweißzusatzwerkstoffe: Zu den AWS-Klassifizierungen, die für Reparaturen und Verbindungen nützlich sind, gehören die Varianten ENiCrFe-2 und ERNiCr-3, je nach Wahl des Schweißzusatzes.

In den Lieferverträgen sollten Werksprüfberichte gefordert werden, um die Einhaltung der genannten Normen und etwaiger kundenspezifischer Abnahmeprüfungen zu bestätigen.

9. Formen, Herstellung und typische Drahtabmessungen

Incoloy 800-Draht wird durch Warmwalzen von Knüppeln zu Stangen und anschließendes mehrstufiges Kaltziehen auf den gewünschten Durchmesser hergestellt. Zu den Verfahren und Oberflächenbehandlungen gehören Blankziehen, Kugelstrahlen und Beizpassivierung je nach Endanwendung.

Tabelle 4: Typische Drahtangebote und Verpackungen

Die Verpackung variiert je nach Durchmesser und Kunde: Spulen für die Zuführung in automatische Anlagen, Spulen für Draht mit kleinem Durchmesser und Schutzhüllen mit Trockenmittel für eine lange Lagerung.

10. Herstellung: Kaltbearbeitung, Ziehen, Glühen und Schweißen

• Kaltziehen: Incoloy 800 lässt sich gut ziehen, da die Legierung ihre Duktilität beibehält. Sequentielles Ziehen mit Zwischenglühungen führt zu einer engen Maßkontrolle und einer verbesserten Oberflächengüte.

• Glühen: Durch eine abschließende Glühbehandlung werden Ziehspannungen abgebaut und die Duktilität wiederhergestellt. Typische Glühzyklen werden von den Lieferanten festgelegt; für Draht ist ein Blankglühen in kontrollierter Atmosphäre üblich.

• Schweißen: Zum Fügen werden MSG, WIG und spezielle Schweißzusatzwerkstoffe verwendet. Passen Sie den Schweißzusatz an die Anwendung an: Wenn Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit bei höheren Temperaturen erforderlich sind, wählen Sie einen Nickel-Chrom-Eisen-Zusatzwerkstoff, der mit der N08800-Familie kompatibel ist. Ein Vorwärmen ist normalerweise nicht erforderlich, aber für bestimmte Bauteile kann eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen vorgeschrieben sein. Beachten Sie die Spezifikationen für das Schweißverfahren und die Datenblätter für den Schweißzusatzwerkstoff.

11. Qualitätskontrolle, Abnahmeprüfungen und Rückverfolgbarkeit

Bei kritischen Anwendungen sollten die Bestelldaten angegeben werden:

• Werksprüfzeugnis (chemische und mechanische Ergebnisse), rückverfolgbar auf die Wärmemenge.

• Härte- und Zugversuchsergebnisse für Drahtchargenproben.

• Bei Bedarf zerstörungsfreie Prüfung auf Oberflächenfehler.

• Gefügeuntersuchung und Korngrößendaten, wenn 800H/HT für Kriechbetrieb spezifiziert ist.

• Rückverfolgbarkeit in der Lieferkette und Chargenkennzeichnung für sicherheitskritische Bauteile.

Für lebenswichtige Geräte wird eine unabhängige Prüfung in einem qualifizierten Labor empfohlen.

12. Typische Anwendungen und Industriebeispiele

Incoloy 800-Drähte und daraus hergestellte Teile finden breite Anwendung in Bereichen wie z. B.:

• Wärmebehandlungsanlagen: Schalldämpfer, Körbe und Aufhängungen, da die Legierung bei hohen Temperaturen oxidations- und aufkohlungsbeständig ist.

• Petrochemische Öfen und Krackanlagen: Komponenten, die Kohlenwasserstoffen und hohen Temperaturen ausgesetzt sind.

• Luft- und Raumfahrt und Energieerzeugung: in spezieller Hochtemperatur-Hardware, bei der eine stabile Mikrostruktur wichtig ist.

• Kernkraftwerke und Aufbereitungsanlagen: für Hochtemperaturstabilität und vorhersehbares Alterungsverhalten ausgewählt.

Diese Verwendungszwecke spiegeln die Kombination aus Oxidationsbeständigkeit und Dimensionsstabilität der Legierung bei Temperaturwechseln wider.

13. Empfehlungen für Handhabung, Lagerung und Verpackung

• In einer sauberen, trockenen Umgebung lagern, um eine Verunreinigung der Oberfläche zu vermeiden.

• Verwenden Sie nicht reaktionsfähige Trennmittel und Verpackungen, um Kratzer beim Transport zu vermeiden.

• Bei langfristiger Lagerung sollte ein Trockenmittel verwendet werden, und für ultrareine Drähte, die für Vakuum- oder hochreine Anwendungen bestimmt sind, sollte eine Verpackung in inerter Atmosphäre in Betracht gezogen werden.

• Prüfen Sie die Oberfläche vor der Umformung; kleine Oberflächenfehler im Draht können bei zyklischer Beanspruchung zu Ausbrüchen führen.

14. Entwurfs- und Auswahl-Checkliste für Ingenieure

Bei der Spezifizierung von Incoloy 800-Draht sind folgende Angaben zu machen:

1. UNS-Nummer und genaue Legierungsvariante (N08800 oder N08810/N08811, falls erforderlich).

2. Erforderliche Mindestanforderungen an mechanische Eigenschaften und Prüfzeugnisse.

3. Betriebstemperaturbereich und Dauer der Umwandlung, um festzustellen, ob eine Kriechlegierung erforderlich ist.

4. Umwelteinwirkung: oxidierend, aufkohlend, Chloride, zyklische Oxidation.

5. Anforderungen an Oberflächenbeschaffenheit und Verpackung.

6. Schweiß-/Schweißzusatzwerkstoffkompatibilität.

7. Rückverfolgbarkeit und Abnahmeprüfungen.

Die Angabe dieser Details in der Bestellung beugt späteren Missverständnissen vor und stellt sicher, dass der Lieferant wire die korrekte Verarbeitungshistorie und Zertifizierung liefert.

15. Hinweise zu Umwelt, Gesundheit und Sicherheit (EHS)

• Beim Bearbeiten oder Schleifen entsteht Metallstaub, der durch lokale Absaugung und geeignete PSA kontrolliert werden muss.

• Hochtemperatur-Oxidationsprodukte können reizend sein; bei Prozessen, die Dämpfe erzeugen, ist für angemessene Belüftung zu sorgen.

• Konsultieren Sie immer das Sicherheitsdatenblatt des Lieferanten, um Hinweise zur Handhabung, zum Schneiden und zur Abfallentsorgung zu erhalten.

16. Relevante Tabellen und Schnellübersicht

Tabelle 5: Normen-Kurzreferenz für die Drahtproduktion und -abnahme

17. Tipps für die Beschaffung und Fragen zu Lieferanten

Wenn Sie sich an Lieferanten wenden, fragen Sie nach:

• Aktuelles Schmelznummernzertifikat mit vollständiger chemischer Analyse und mechanischen Testergebnissen.

• Erklärung der Konformität mit der beantragten Norm.

• Oberflächenbehandlung und Verpackungsoptionen.

• Optionen für Vorlaufzeit und Losaufteilung bei Produktionsläufen.

• Referenzliste früherer Lieferungen für ähnliche Anwendungen, wenn der Kauf kritisch ist.

18. Häufig gestellte Fragen

19. Schlussbemerkungen für technische Einkäufer und Ingenieure

Incoloy 800-Draht ist ein ausgereifter, dokumentierter Werkstoff mit breiter industrieller Akzeptanz. Um alle Vorteile zu nutzen, geben Sie die korrekte UNS-Bezeichnung an, fordern Sie eine Werkszertifizierung an und wählen Sie die 800H- oder 800HT-Variante, wenn die Kriechfähigkeit eine Anforderung ist. Im Zweifelsfall sollten Sie eine Betriebssimulation oder einen beschleunigten Alterungstest an Proben aus dem geplanten Produktionslos durchführen.