Haynes 282 vs Inconel 718

Para piezas estructurales de alta temperatura de gama media en las que son fundamentales una excelente resistencia a la fluencia a largo plazo, una estabilidad térmica por encima de ~650°C (1200°F) y una robusta soldabilidad, Haynes 282 suele ser la mejor opción. Para aplicaciones que exigen un alto límite elástico/resistencia a la tracción a temperatura ambiente y a temperaturas moderadas, una amplia disponibilidad en muchas formas forjadas y un largo historial en los sectores del petróleo y el gas y aeroespacial, Inconel 718 sigue siendo la opción por defecto. En la práctica, la aleación adecuada depende de la temperatura de funcionamiento, la vida útil requerida, la ruta de fabricación (soldadura intensiva frente a forja) y las limitaciones de coste/suministro.

Qué son estas aleaciones y contexto industrial

Tanto Haynes® 282® (UNS N07208) como Inconel® 718 (UNS N07718) son superaleaciones a base de níquel desarrolladas para servicio a temperaturas elevadas, pero se diseñaron teniendo en cuenta diferentes ventajas y desventajas.

• Haynes 282 es una superaleación forjada reforzada con gamma-prima (γ′) diseñada para combinar alta resistencia a la fluencia a temperaturas elevadas con buena soldabilidad y fabricabilidad. Está dirigido a componentes de paso de gas caliente, ciclos avanzados de vapor y s-CO₂ y otras situaciones en las que se requiere una larga vida de fluencia por encima de 650 °C.

• Inconel 718 es una aleación de Ni-Cr-Fe endurecible por precipitación (endurecedor principal: γ″ Ni₃Nb) con una resistencia extremadamente buena desde condiciones criogénicas hasta aproximadamente 650 °C. Su uso está muy extendido en los sectores aeroespacial, del petróleo y el gas, y de herramientas, debido a su combinación de facilidad de fabricación, alto rendimiento/UTS en estado envejecido y una cadena de suministro madura.

Composición química (valores nominales típicos)

A continuación se muestra una comparación de composición compacta. Estos son los rangos nominales típicos utilizados para la selección de ingeniería - verifique siempre el lote/especificación exacta de su certificado de material.

(Los límites exactos de composición están disponibles en las hojas de datos de los proveedores; la composición de Haynes 282 se muestra en el folleto de Haynes. La composición de Inconel 718 se muestra en el boletín técnico de Special Metals).

Implicación: El 282 contiene una cantidad considerable de cobalto y molibdeno y está formulado para el refuerzo γ′ y la estabilidad térmica; el 718 se basa en la precipitación γ″ impulsada por el niobio y en el contenido de hierro, lo que produce un perfil diferente de resistencia frente a la temperatura.

Mecanismos de refuerzo y microestructura

Entender por qué se comportan de forma diferente empieza por la microestructura:

• Inconel 718: La principal fase endurecedora es la metaestable γ″ (Ni₃Nb) más γ′ en menor medida; γ″ produce un límite elástico y una resistencia a la tracción muy elevados a temperatura ambiente y moderada, pero es sensible al engrosamiento a temperaturas más elevadas (>650°C) durante exposiciones prolongadas. El recocido en solución controlado + envejecimiento produce precipitados finos de γ″ para alcanzar la resistencia máxima.

• Haynes 282: una aleación Ni-Cr-Co-Mo-Al-Ti reforzada con γ′ diseñada para precipitar lentamente una fase γ′ estable (cinética de precipitación lenta). Esta precipitación más lenta proporciona una excelente resistencia al agrietamiento por deformación y una buena retención de la resistencia a temperaturas más altas durante periodos prolongados. La aleación se ajustó deliberadamente para equilibrar la resistencia a la fluencia y la soldabilidad.

Resultado neto: 718 tiene a menudo mayor rendimiento a corto plazo/UTS en estado envejecido a temperatura ambiente y moderada; 282 conserva mejor vida útil a largo plazo y estabilidad térmica en el extremo superior de la ventana de temperatura.

Resumen del rendimiento mecánico

Cifras representativas de tracción/rendimiento (estado endurecido por envejecimiento; rangos típicos)

Ventana de fluencia / rotura y temperatura utilizable

• Haynes 282: diseñado para una excelente resistencia a la fluencia desde ~1200-1700°F (≈650-925°C) con largas vidas de ruptura; conserva la resistencia a la fluencia y la vida de fatiga de bajo ciclo a estas temperaturas. Haynes publica tablas detalladas de fluencia que muestran una tensión de fluencia y una vida de ruptura superiores de 1% en el intervalo de 650-925°C frente a muchas aleaciones γ′.

• Inconel 718: excelentes propiedades de rotura por fluencia hasta unos 650°C (≈1300°F) - ampliamente utilizado hasta ~700°C para algunos formatos - pero su fase endurecedora γ″ se solidifica a temperaturas más altas y exposiciones prolongadas, reduciendo la resistencia a la fluencia en relación con aleaciones como la 282. Special Metals afirma que el 718 es eficaz hasta aproximadamente 1300°F (≈700°C) para muchas aplicaciones.

Interpretación para el diseño: Si su servicio requiere una vida útil muy larga bajo tensión sostenida a >650°C, el 282 es la opción técnica más segura; si el funcionamiento es ≤650°C y se necesita una gran resistencia a corto plazo, el 718 puede ofrecer el mayor margen de resistencia estática y es más fácil de obtener.

Notas sobre tratamiento térmico, soldadura y fabricación

• Tratamientos térmicos:

  • Inconel 718 utiliza recocido en solución (≈1700-1850°F o superior para algunas formas) seguido de ciclos de envejecimiento de doble paso (por ejemplo, 1325°F/8h, enfriamiento en horno hasta mantener 1150°F, envejecimiento total ≈18h) o ciclos alternos para piezas forjadas más gruesas. Estos tratamientos maximizan la precipitación de γ″ y el rendimiento/UTS.

  • Haynes 282 normalmente se recuece por disolución (≈2050-2100°F para la chapa) y después se envejece en dos pasos (ejemplo de la norma Haynes: 1850°F/2h AC + 1450°F/8h AC) - la aleación también se calificó con opciones de un solo paso para aplicaciones de calderas ASME.

• Soldabilidad y fisuración por deformación:

  • 282 ha sido diseñado para ser fácil de soldar: su lenta cinética de precipitación γ′ y su buena resistencia al agrietamiento por deformación hacen que los componentes puedan soldarse en estado recocido en disolución y, a continuación, envejecerse hasta alcanzar su resistencia con menos fallos relacionados con la soldadura. Haynes publica datos de soldadura GTAW/GMAW que muestran un sólido rendimiento del metal de soldadura.

  • 718 es soldable y se suelda con frecuencia en la industria, pero hay que tener en cuenta la ZAT y el comportamiento de envejecimiento (puede producirse cierto reblandecimiento de la ZAT dependiendo del estado). La selección adecuada del relleno y los tratamientos térmicos posteriores a la soldadura son típicos para recuperar las propiedades.

Práctica de fabricación: comprar el material en estado blando (recocido en disolución) para la fabricación pesada; realizar el envejecimiento final después de todas las soldaduras/mecanizado de acabado siempre que sea posible.

Comportamiento frente a la corrosión y la oxidación

Ambas aleaciones forman escamas protectoras de óxido debido al contenido de cromo y níquel, lo que les confiere una buena resistencia a la oxidación en muchos entornos.

• Haynes 282 presenta una buena resistencia a la oxidación a alta temperatura y se destina al uso en el paso de gas caliente en turbinas y calderas avanzadas. Su composición química (Cr + Co + Mo) contribuye a la formación estable de incrustaciones y a la resistencia a la sulfuración en algunos entornos agresivos.

• Inconel 718 tiene una excelente resistencia a la corrosión en muchos entornos acuosos y oxidantes a alta temperatura, similar a otras aleaciones de Ni-Cr; su rendimiento está bien caracterizado en contextos de petróleo y gas (NACE MR0175) y aeroespacial.

Para entornos oxidantes/halogenados agresivos, realice pruebas de cupones en las condiciones de servicio previstas; la selección de la aleación también debe tener en cuenta los revestimientos o las barreras protectoras.

Maquinabilidad, conformado y fabricación aditiva (AM)

• Mecanizado y conformado: Ambas aleaciones son más difíciles de mecanizar que los aceros inoxidables; la 718 se mecaniza ampliamente en la industria con recomendaciones bien conocidas sobre herramientas y velocidad. La mecanizabilidad de la 282 es similar a la de otras aleaciones de Ni de alta temperatura; suele recomendarse el mecanizado en bruto antes del envejecimiento.

• Fabricación aditiva: Trabajos recientes de AM comparan el 282 y el 718. Las formas aditivas del 282 pueden lograr un excelente rendimiento a altas temperaturas y resultan prometedoras para componentes complejos de sección caliente gracias a la fabricabilidad diseñada del 282 y a su lenta cinética γ′. Sin embargo, la microestructura y las propiedades de la AM dependen en gran medida del proceso y del postprocesado; algunos experimentos de AM muestran variaciones respecto al comportamiento forjado y requieren tratamientos térmicos a medida. Los estudios comparativos publicados (incluidos los informes de la NASA/ICAM) muestran que ambas aleaciones tienen un historial satisfactorio de AM, pero necesitan una cualificación específica del proceso.

Aplicaciones típicas y reglas de selección

• Elija Haynes 282 siSi necesita una larga vida de fluencia y estabilidad térmica a 650-925°C, prevé una extensa soldadura/fabricación, requiere resistencia al agrietamiento por deformación o está diseñando componentes para ciclos de potencia de nueva generación (cámaras de combustión de turbinas, piezas de transición, calderas A-USC, sistemas supercríticos de CO₂).

• Elija Inconel 718 siSi su temperatura de servicio es ≲650°C, necesita el mayor rendimiento/UTS envejecido posible a temperaturas moderadas, necesita una aleación ampliamente disponible en muchas formas de producto (barras, piezas forjadas, chapas), o necesita un extenso trabajo en frío más envejecimiento para conseguir una resistencia muy alta. El 718 sigue siendo la aleación preferida para muchos elementos de fijación, ejes y piezas estructurales criogénicas y de temperatura moderada.

Coste, disponibilidad y notas sobre la adquisición

• Disponibilidad: El Inconel 718 es producido por muchas fábricas y cuenta con cadenas de suministro maduras; el 718 suele ser más fácil de obtener rápidamente en muchos formatos. Haynes 282 se fabrica bajo licencia de Haynes International y su disponibilidad es cada vez mayor, pero puede tener plazos de entrega más largos para algunas piezas forjadas de gran tamaño o formas especiales.

• Coste: Los precios de mercado fluctúan con los precios de las materias primas Ni, Co y Mo. El Haynes 282 contiene más Co y Mo, lo que puede aumentar el coste de la materia prima en comparación con el 718 (que tiene más Nb). Obtenga siempre presupuestos actualizados y tenga en cuenta el coste total del ciclo de vida (material + fabricación + inspección + riesgo de inactividad).

Normas, ensayos y cualificación

• Inconel 718 se especifica en muchas normas de producto (UNS N07718; especificaciones de producto ASTM/ASME; especificaciones AMS como AMS 5662/5663/5596 etc. para barras/forjas/planchas). El boletín técnico de Special Metals y la documentación AMS/ASTM proporcionan los tratamientos térmicos recomendados y las tablas de propiedades.

• Haynes 282 dispone de datos técnicos de proveedores, casos del código ASME para aplicaciones específicas de calderas/vapor (por ejemplo, caso del código ASME para envejecimiento en un solo paso), y se está adoptando en la práctica industrial con datos publicados de fluencia/ruptura. Para usos críticos, siga las recomendaciones de tratamiento térmico y fabricación publicadas por Haynes y obtenga informes de pruebas de materiales (MTR) y certificados de fluencia según sea necesario.

Recomendaciones prácticas de diseño

1. Definir primero la envolvente operativa (temperatura, tensión sostenida, requisito de vida de fluencia). Si necesita más de 100.000 horas a ~760 °C bajo una tensión considerable, inclínese por el 282.

2. Especifique el estado del material en el momento de la entrega (recocido por disolución frente a recocido+envejecido) y planificar el envejecimiento final tras la fabricación siempre que sea posible.

3. Incluir cláusulas de soldadura y tratamiento térmico posterior a la soldadura. en las especificaciones de adquisición; exigir cualificaciones del procedimiento de soldadura para la aleación/condición elegida.

4. Pedir a los proveedores los datos de fluencia/ruptura del lote. cuando se requiera una larga vida de fluencia - acepte sólo datos de ensayo certificados que coincidan con el tratamiento térmico previsto.

5. Si utiliza AMPara el tratamiento térmico, se requieren cupones de cualificación específicos del proceso y recetas de tratamiento térmico; no se deben asumir propiedades de forjado.

Preguntas más frecuentes (FAQ)

1. ¿Qué aleación es más resistente a temperatura ambiente, la 282 o la 718?
   En las condiciones de endurecimiento máximo y de trabajo en frío, el Inconel 718 alcanza generalmente valores de límite elástico y de UTS a temperatura ambiente más elevados que el Haynes 282. Sin embargo, el 282 en la condición de endurecimiento por envejecimiento sigue teniendo una resistencia sustancial, al tiempo que ofrece una mejor estabilidad a altas temperaturas.

2. ¿Qué aleación resiste mejor la fluencia a 750°C (1382°F)?
   Haynes 282 se diseñó para una resistencia a la fluencia superior en el intervalo de 650-925°C y normalmente supera al 718 en fluencia a largo plazo a 750°C.

3. ¿Es soldable la Haynes 282?
   Sí, la química y la lenta cinética de precipitación de γ′ de la 282 le confieren una soldabilidad inusualmente buena para una superaleación reforzada con γ′. Los proveedores publican datos de soldadura GTAW/GMAW y procedimientos de envejecimiento postsoldadura.

4. ¿Puedo sustituir el 718 por el 282 para ahorrar dinero?
   No sin conocer las condiciones de servicio. La sustitución por 718 puede ser aceptable para temperaturas más bajas (<650°C), pero se corre el riesgo de que se produzca una fluencia/rotura prematura para tareas sostenidas a altas temperaturas. Evalúe la predicción de vida útil, la tensión y la temperatura antes de sustituirlo.

5. ¿Qué aleación es mejor para la fabricación aditiva?
   Ambas se utilizan en AM, pero las ventanas de proceso difieren. La fabricabilidad del 282 y su cinética γ′ más lenta son atractivas para la AM, aunque las piezas AM requieren una cualificación del proceso y del tratamiento térmico independientemente de la aleación. Consulte a los proveedores de AM y los estudios publicados sobre AM.

6. ¿Existen limitaciones de servicio para el 718 en petróleo y gas?
   El 718 se utiliza en petróleo y gas y puede cumplir los requisitos NACE/MR0175 en los tratamientos térmicos adecuados. Sin embargo, para un servicio extremadamente caliente o exposiciones prolongadas a la fluencia, considere aleaciones de mayor temperatura.

7. ¿Cuál tiene mayor resistencia a la corrosión?
   Ambos tienen una excelente resistencia a la corrosión/oxidación para muchas aplicaciones. Los entornos específicos (con cloruros, sulfidizantes, sales fundidas) requieren pruebas caso por caso.

8. ¿Qué tratamiento térmico debo especificar para 282?
   A: Guía típica Haynes: recocido en solución seguido de endurecimiento por envejecimiento (ejemplo: 1850°F/2h AC + 1450°F/8h AC). Existen variaciones del caso del Código ASME para determinadas aplicaciones de vapor; siga las instrucciones del proveedor.

9. ¿Cómo se compara el coste?
   El coste depende de los precios actuales de las materias primas Ni, Co, Mo y Nb y de la forma del producto. El mayor contenido de Co/Mo del 282 puede hacerlo más caro por kg que el 718, pero el coste del ciclo de vida y el ahorro en fabricación pueden compensar el precio de compra. Obtenga presupuestos actualizados.

10. ¿Cómo debo calificar a un proveedor de piezas críticas?
    Exigir MTR, registros de proceso/tratamiento térmico, certificados de fluencia/rotura si procede, registros de cualificación del procedimiento de soldadura (PQR/WPQ) y criterios de aceptación dimensional y END. Para las piezas de AM, se requiere un plan de control del proceso y cupones.

Lista de comprobación práctica para la contratación y el diseño

• Especifique la aleación UNS y las especificaciones exactas del producto/AMS/ASTM.

• Requerir condición de entrega y post-fabricación secuencia de envejecimiento en la orden de compra.

• Pregunte por fluencia/ruptura datos de ensayo para combinaciones de tensión/temperatura de diseño.

• Incluya cualificaciones del procedimiento de soldadura y aceptación de END.

• Para las piezas de AM, insista en la cualificación del proceso, la receta de reducción de tensiones y envejecimiento y los ensayos de cupones.

Referencias autorizadas

• • Aleación HAYNES® 282® - Folleto técnico (Haynes International)
  • INCONEL® Alloy 718 - Boletín técnico (Special Metals Corporation)
  • Estudio comparativo tracción/temperatura - NASA / ICAM (Inconel 718 vs Haynes 282)