Inconel vs Hastelloy vs Monel: Composición, propiedades, normas

Para la resistencia estructural a altas temperaturas y la resistencia a la oxidación y la fluencia (turbinas de gas, aeroespacial, tornillería de alta temperatura), elija Inconel (especialmente aleaciones como 718, 625). Para los entornos de corrosión química y mixta (oxidante + reductora) más duros -ácidos fuertes, cloruros, sustancias orgánicas cloradas- elija Hastelloy (C-276, C-22) por su resistencia superior a las picaduras, al ataque por grietas y al agrietamiento por corrosión bajo tensión. Para agua de mar, equipos marinos y resistencia a la corrosión sensible a los costes en los que se requiere una alta tenacidad mecánica y resistencia a la tensión por cloruros, pero no es necesaria una resistencia extrema a altas temperaturas, Monel (400, K-500) es la elección típica. Estas son reglas generales: el grado de aleación específico, el método de fabricación, la temperatura y los medios controlan la selección final.

qué significan los nombres

• Inconel es un nombre comercial registrado utilizado históricamente para una familia de superaleaciones de níquel-cromo desarrolladas para servicios estructurales a alta temperatura. Los números UNS más comunes son N06625 (625) y N07718 (718).

• Hastelloy es un nombre comercial (Haynes/Haynes International) para varias aleaciones resistentes a la corrosión a base de níquel (por ejemplo C-276 = UNS N10276). La serie Hastelloy se desarrolló para entornos de procesos químicos.

• Monel (Special Metals / antes Inco) se refiere a las aleaciones de níquel-cobre (por ejemplo, Monel 400UNS N04400 y K-500UNS N05500). El monel fue una de las primeras aleaciones de níquel optimizadas para resistir al agua de mar y al cloruro.

Familias metalúrgicas y principales elementos de aleación

• Familia Inconel (superaleaciones a base de níquel-cromo): Ni + Cr es la base, con Mo, Nb (columbio), Al, Ti según el grado. El niobio y el molibdeno refuerzan la solución sólida y la precipitación y aumentan la resistencia a la corrosión. Ejemplos típicos: Inconel 625 (Ni-Cr-Mo-Nb) y 718 (Ni-Cr-Fe-Nb-Ti).

• Familia Hastelloy (Ni-Cr-Mo±W)Base de níquel con Mo y Cr significativos; W en algunos grados. Diseñado para resistir a los productos químicos oxidantes y reductores y para evitar la sensibilización de la zona afectada por el calor de la soldadura. Ejemplos: C-276 (Ni-Cr-Mo-W) y C-22 (Ni-Cr-Mo).

• Familia Monel (Ni-Cu)Monel : predominantemente níquel con alto contenido de cobre (~28-34%), a veces con adiciones (Al + Ti en K-500) que permiten el endurecimiento por envejecimiento (precipitación) en K-500. El monel hace hincapié en la tenacidad y la resistencia al agua de mar y a muchos ácidos no oxidantes.

Grados típicos y usos de la firma

Inconel 625 (UNS N06625) - alta resistencia a la tracción, excelente soldabilidad, amplia resistencia a la corrosión y útil desde criogénico hasta ~982°C (1800°F) para muchas aplicaciones (nuclear, química, aeroespacial).

Inconel 718 (UNS N07718) - Endurecible por precipitación, muy resistente a temperaturas elevadas (resistencia a la fluencia), utilizado en discos de turbina, tornillería y herrajes aeroespaciales.

Hastelloy C-276 (UNS N10276) - la mejor elección para entornos ácidos mixtos, excelente resistencia a las picaduras, la corrosión por intersticios y el agrietamiento por corrosión bajo tensión en mezclas de cloruros y oxidantes/reductores; ampliamente utilizado en el procesamiento químico y el control de la contaminación.

Hastelloy C-22 (UNS N06022) - La más amplia protección contra la corrosión, incluidos los ácidos oxidantes; a menudo se elige cuando existen productos químicos de servicio impredecibles.

Monel 400 (UNS N04400) - excelente resistencia al agua de mar, buenas propiedades mecánicas, trabajable en frío; común para válvulas, ejes, herrajes marinos.

Monel K-500 (UNS N05500) - Resistencia a la corrosión similar a 400, pero reforzada por precipitación (Al + Ti) para una mayor resistencia estática y a la fatiga; se utiliza en el sector del petróleo y el gas y en fijaciones marinas.

Resistencia química: qué aleación para qué medios

• Fuerte oxidación/alta temperatura más carga mecánica → InconelForma una capa de óxido estable; resiste la oxidación a alta temperatura y la fluencia. Ejemplos: componentes de turbinas de gas, cohetes.

• Ácidos mixtos, reductores + oxidantes, orgánicos clorados, ácidos concentrados calientes → HastelloyExcepcional para cloruros, HCl, H2SO4 en muchas concentraciones y temperaturas; utilizado en reactores químicos, depuradores.

• Agua de mar, salmueras neutras, medios sulfurosos en los que el dealloying es una preocupación → MonelK-500: excelente resistencia general en entornos marinos/cloruros; K-500 cuando se necesita una mayor resistencia.

Comportamiento a altas temperaturas y resistencia a la fluencia

• Inconel (especialmente las familias 718 y 625) están diseñadas para ofrecer estabilidad estructural a altas temperaturas y resistencia a la fluencia; muchas están endurecidas por precipitación o reforzadas por solución sólida para mantener la resistencia hasta varios cientos de °C y más allá. Por ello, el Inconel se utiliza en piezas aeroespaciales y de turbinas de gas.

• Hastelloy son aleaciones de corrosión primaria; algunos grados (X, etc.) tienen propiedades decentes a altas temperaturas, pero generalmente se eligen para servicio de corrosión más que para cargas de fluencia a largo plazo.

• Monel ofrece una buena resistencia a temperaturas de ambiente a moderadamente elevadas, pero carece de la resistencia a la fluencia a alta temperatura de las superaleaciones Inconel. El K-500 aumenta la resistencia, pero no es una aleación para turbinas de alta temperatura.

Propiedades mecánicas, endurecimiento por deformación y fabricación

• Endurecimiento del trabajo: El monel (especialmente el 400) se endurece rápidamente durante el conformado y el mecanizado. El Inconel también se endurece por deformación (algunos grados más que otros); el Hastelloy suele ser más difícil de mecanizar y puede requerir herramientas especializadas.

• Tratamiento térmico: El Inconel 718 es endurecible por precipitación (solución + envejecimiento), el Monel K-500 es endurecible por envejecimiento; el Monel 400 y el Hastelloy C-276 no son endurecibles por precipitación y sólo se endurecen por trabajo en frío.

• Formando: Las tres familias pueden formarse, pero las limitaciones varían: el Inconel requiere fuerzas más elevadas; el Monel es más dúctil a temperatura ambiente; el Hastelloy puede necesitar recocidos intermedios en función del trabajo en frío.

Soldadura y unión

• InconelExisten muchos metales de aportación (por ejemplo, INCONEL® filler FM625) y la mayoría de las aleaciones sueldan bien; algunas aleaciones de Inconel conservan buenas propiedades en la zona de soldadura con un procedimiento adecuado.

• Hastelloy: El C-276 y muchos grados de Hastelloy están diseñados para poder soldarse sin recocido posterior; son resistentes a la sensibilización de la ZAT de soldadura que provoca el ataque intergranular. Aun así, es esencial disponer de procedimientos cualificados y metales de aportación adecuados.

• MonelK-500: generalmente soldable utilizando rellenos comunes a base de níquel (o relleno de Monel); K-500 puede requerir solución post-soldadura + controles de envejecimiento para restaurar las propiedades.

Coste, suministro y maquinabilidad

• CosteSuperaleaciones a base de níquel: las superaleaciones a base de níquel son caras en comparación con los aceros inoxidables; los grados Hastelloy e Inconel con altos contenidos de Mo/Nb/W pueden estar entre los más caros. El monel suele ser menos caro que el Hastelloy o algunos grados de Inconel, pero sigue siendo más caro que los aceros inoxidables austeníticos. Los precios fluctúan en función de los mercados del níquel y de los elementos de aleación.

• Mecanizado: El Monel 400 es más mecanizable que muchos grados de Hastelloy, pero se endurece con el trabajo; el Inconel 718 suele considerarse difícil de mecanizar (endurecimiento y tenacidad). Utilizar herramientas y refrigeración adecuadas.

Normas, referencias UNS/ASTM y especificaciones técnicas

• Designaciones UNS: Inconel 625 = UNS N06625Inconel 718 = UNS N07718Hastelloy C-276 = UNS N10276Monel 400 = UNS N04400. Los boletines técnicos de los fabricantes y las especificaciones ASTM/AMS rigen las formas y la aceptación de los productos.

• Fuentes de la industria (para certificados de materiales y datos de soldadura): las fichas técnicas de los proveedores (SpecialMetals, Haynes), los resúmenes de ASM/MatWeb y los organismos de normalización (ASTM, AMS) son las principales referencias a la hora de especificar el material en las órdenes de compra y los planos de ingeniería.

Cubos de aplicación

• Aeroespacial / Turbina: Inconel 718, 738, etc. (discos de rotor, pernos, herrajes de combustión).

• Procesos químicos / control de la contaminación: Hastelloy C-276/C-22 (reactores, depuradores, intercambiadores de calor).

• Marina y alta mar: Monel 400 (ejes de hélices, bombas de agua de mar), Monel K-500 (fijaciones submarinas de alta resistencia).

• Petróleo y gasCuando se produzcan condiciones de gases sulfurosos/cloruros, elija cuidadosamente entre aleaciones con alto contenido en Ni (Hastelloy) o Monel en función del riesgo de fragilización por H₂S y de la resistencia requerida. Se requieren pruebas de laboratorio.

Tablas comparativas

Tabla A - Rangos típicos de composición nominal (wt%) - calidades representativas

(Representativo; consulte las hojas de datos del proveedor para conocer los rangos exactos antes del diseño).

Cuadro B - Matriz de selección rápida

Lista de control de riesgos y cómo probar un pliego de condiciones

Antes de finalizar la elección del material:

1. Definir la química del servicio completo (concentraciones, pH, oxidantes/reductores).

2. Especifique la temperatura máxima de funcionamiento y el perfil térmico cíclico.

3. Enumerar las cargas mecánicas: estáticas, fatiga cíclica, expectativas de fluencia.

4. Identificar la geometría: hendiduras, soldaduras, fijaciones (mayor riesgo de corrosión por hendiduras).

5. Exigir certificados del fabricante (informes de ensayos de materiales según EN/ASTM/UNS).

6. Exigir la cualificación del procedimiento de soldadura y el tratamiento posterior a la soldadura cuando sea necesario.

7. Insista en las pruebas de corrosión o en la referencia a las tablas de corrosión publicadas para la aleación exacta en condiciones idénticas.

Preguntas frecuentes

1. ¿Qué aleación es mejor para el ácido sulfúrico concentrado caliente?
   Normalmente se elige Hastelloy C-276 / C-22; sin embargo, deben especificarse la concentración, la temperatura y la presencia de oxidante y revisarse los datos de laboratorio.

2. ¿Es bueno el Monel para el servicio de agua de mar?
   Sí - Monel 400 tiene una larga historia de servicio en aplicaciones de agua de mar (bombas, ejes, válvulas). Para necesidades de mayor resistencia, elija Monel K-500.

3. ¿Puede utilizarse Inconel para plantas químicas?
   Algunos grados de Inconel (625) tienen una excelente resistencia a la corrosión y se utilizan en procesos químicos, pero el Hastelloy suele superar al Inconel en presencia de ácidos reductores agresivos o corrosión bajo tensión por cloruros.

4. ¿Qué aleación es más fácil de mecanizar?
   El Monel 400 suele ser más mecanizable que muchos tipos de Hastelloy, pero se endurece rápidamente. El Inconel 718 es uno de los más difíciles de mecanizar debido a su resistencia y dureza.

5. ¿Se oxida el Hastelloy?
   El Hastelloy es a base de níquel y muy resistente a la corrosión; no se "oxida" como el acero al carbono, pero puede producirse corrosión localizada en entornos severos: la selección del grado es importante.

6. ¿Son estas aleaciones susceptibles a la fragilización por hidrógeno o al agrietamiento por tensión de sulfuro?
   Algunas aleaciones de alto contenido en níquel pueden ser susceptibles en función de la microestructura y el entorno (H₂S, alta presión parcial de H₂); se recomienda realizar pruebas según las normas NACE/ISO para servicios ácidos.

7. ¿Qué aleación necesita el procedimiento de soldadura más caro?
   Tanto el Hastelloy como el Inconel requieren procedimientos cualificados y metales de aportación adecuados; el coste depende de la cualificación del procedimiento, las aleaciones de aportación y el tratamiento posterior a la soldadura; los proyectos de Hastelloy en plantas químicas suelen ser costosos debido a la reducción de riesgos.

8. ¿Puede tratarse térmicamente el Monel?
   El Monel 400 no se endurece por precipitación (sólo se endurece por trabajo en frío). El Monel K-500 es endurecible por envejecimiento.

9. ¿Cómo elegir entre Inconel 625 y Hastelloy C-276?
   Compare la química y las temperaturas exactas del proceso; elija Inconel 625 para la resistencia a altas temperaturas + resistencia general a la corrosión y Hastelloy C-276 para las situaciones más difíciles de corrosión con ácidos mixtos. Realice cupones de prueba si no está seguro.

10. ¿Pasarán las aleaciones a base de níquel los detectores de "contenido de IA" en la redacción técnica?
    Las especificaciones técnicas deben basarse en hechos, citar las principales hojas de datos de los fabricantes y presentar resultados de pruebas y normas.

Referencias autorizadas

• INCONEL® aleación 625 - Boletín técnico de Metales Especiales (PDF)
• Aleación HASTELLOY® C-276 - Boletín técnico de Haynes International (PDF)
• MONEL® alloy 400 - Boletín técnico de Metales Especiales (PDF)
• Monel - Wikipedia (resumen histórico y de composición)