Il filo Incoloy 800 (UNS N08800) è una lega di nichel-ferro-cromo che combina una buona resistenza a temperatura ambiente con un'eccellente stabilità e resistenza all'ossidazione e alla carburazione a temperature elevate, rendendola una scelta affidabile per la ferramenta dei forni, i cestelli per i trattamenti termici, i tubi radianti, i componenti per il trattamento chimico e altre applicazioni ad alta temperatura. Quando i progettisti richiedono una resistenza superiore alla carburazione e un servizio fino a circa 700°C, e quando la saldatura, la formatura e la stabilità dimensionale a lungo termine sono importanti, il filo Incoloy 800 è un'opzione equilibrata e comprovata.

1. Introduzione e breve raccomandazione

Il filo Incoloy 800 offre una forte combinazione di resistenza all'ossidazione ad alta temperatura e resistenza alla corrosione generale, pur rimanendo sufficientemente duttile per le operazioni di trafilatura e formatura. Gli utilizzatori di prodotti che necessitano di stabilità dopo lunghe esposizioni a temperature comprese tra 600 e 800°C troveranno questa lega particolarmente adatta, perché resiste alla formazione di fasi di infragilimento e tollera bene le atmosfere di carburazione. Per i pezzi che devono mantenere l'integrità dimensionale in caso di esposizione termica ciclica, si utilizza abitualmente filo prodotto secondo le specifiche N08800.

2. Identità della lega e designazioni ufficiali

• Nome commerciale comune: Incoloy 800

• Numero UNS: N08800

• W. Nr. europeo 1,4876 (comunemente usato nei documenti di appalto)

• Moduli disponibili: fili, nastri, barre, tubi, lamiere e fogli. Il filo viene normalmente fornito in bobine, bobine o lunghezze diritte, a seconda delle esigenze del cliente.

3. Composizione chimica (intervalli tipici)

L'equilibrio chimico conferisce all'Incoloy 800 la sua straordinaria stabilità alle alte temperature. La tabella seguente mostra gli intervalli di analisi tipici comunemente specificati per il materiale UNS N08800 utilizzato per la produzione di fili. I limiti esatti devono essere confermati con il fornitore e il certificato del materiale per ogni lotto.

Tabella 1: Composizione chimica tipica di Incoloy 800

Note: Le schede tecniche dei fornitori mostrano piccole variazioni. Per le proprietà di scorrimento strette o per le varianti 800H/800HT, i limiti di carbonio e Al/Ti sono controllati in modo diverso. Procurarsi sempre il certificato del produttore per confermare la composizione delle parti critiche.

4. Microstruttura e metallurgia: perché la chimica conta?

La lega ha una matrice cubica austenitica a facce centrate stabilizzata dal contenuto di nichel. Il cromo conferisce resistenza all'ossidazione e alla solfatazione. L'alluminio e il titanio agiscono come stabilizzatori del titanio e dell'alluminio che possono formare precipitati intermetallici fini sotto trattamento termico controllato, che aiutano a controllare la crescita dei grani e influenzano la resistenza allo scorrimento nelle varianti H e HT. Il carbonio è mantenuto basso nel grado base 800 per preservare la duttilità ed evitare l'eccessiva precipitazione di carburi ai confini dei grani, contribuendo a ridurre il rischio di infragilimento intergranulare durante le lunghe esposizioni.

Poiché la chimica di base evita gli elementi ad alta formazione di ferrite, la lega mantiene una struttura austenitica stabile dopo una lunga esposizione termica, offrendo un comportamento meccanico prevedibile per i fili che devono essere formati o trafilati a freddo.

5. Proprietà meccaniche e limiti di temperatura

Le proprietà meccaniche variano a seconda della forma del prodotto, della lavorazione a freddo, del trattamento termico e delle condizioni di prova. Le proprietà di base tipiche dell'Incoloy 800 ricotto a temperatura ambiente sono riportate nella tabella seguente. Per i dati di resistenza alle alte temperature o di rottura per scorrimento, utilizzare il bollettino di progettazione del produttore e le sollecitazioni ammissibili del codice.

Tabella 2: Proprietà meccaniche rappresentative (condizione di ricottura)

Per l'uso ciclico ad alta temperatura o quando il creep è un fattore determinante per la progettazione, prendere in considerazione la famiglia 800H/800HT, poiché le aggiunte controllate di carbonio e Al/Ti e i trattamenti termici specifici aumentano significativamente la resistenza al creep-rupture. Gli ingegneri devono consultare le tabelle di stress-rupture e le curve dei fornitori per la progettazione a carico prolungato.

6. Prestazioni alle alte temperature: ossidazione, carburazione e creep

• Resistenza all'ossidazione: Il cromo e il nichel forniscono un equilibrio ossidante che riduce l'aumento di massa in atmosfere ossidanti fino a diverse centinaia di gradi Celsius. Questo protegge le superfici dei forni e delle apparecchiature per il trattamento termico.

• Resistenza alla carburazione: La lega resiste alla carburazione meglio di molti acciai inossidabili grazie al rapporto nichel-cromo e al contenuto controllato di carbonio, il che la rende adatta a tubi e rivestimenti per il cracking degli idrocarburi e il servizio petrolchimico.

• Comportamento di scorrimento: Per sollecitazioni elevate a temperature elevate, le varianti 800H e 800HT offrono una maggiore resistenza allo scorrimento grazie ai livelli controllati di carbonio e di elementi stabilizzanti e alla ricottura ad alta temperatura. Utilizzare la lega base 800 per una moderata stabilità alla temperatura e la 800H/HT quando il creep è fondamentale.

Gli ingegneri devono scegliere il grado e il trattamento termico in base al tempo di permanenza in temperatura, alle sollecitazioni applicate e al fattore di sicurezza desiderato. Quando i limiti di creep a lungo termine sono importanti, non ci si deve basare sui dati meccanici a temperatura ambiente, ma utilizzare le curve di creep-rottura certificate dal produttore della lega.

7. Come si differenzia l'Incoloy 800 dall'800H e dall'800HT

Le tre leghe condividono una chimica di base comune, ma i modificatori e i controlli più severi creano prestazioni distinte.

Tabella 3: Confronto rapido: 800 contro 800H contro 800HT

Per i prodotti in filo, 800 è comune per le parti generali del forno e per i cestelli di trattamento termico. Quando è richiesta la resistenza alla rottura o allo scorrimento sotto stress termico prolungato, specificare 800H o 800HT e richiedere la certificazione della cartiera e la documentazione sul trattamento termico.

8. Standard, specifiche e denominazioni tipiche dei fili

I fili prodotti con Incoloy 800 sono comunemente fabbricati e testati secondo diverse specifiche internazionali e aerospaziali. I riferimenti e gli standard tipici per i fili includono:

• ASTM B408: Specifica standard relativa ai fili di nichel e di leghe a base di nichel battuti.

• AMS 5766: Specifiche per materiali aerospaziali per alcune leghe di nichel-cromo-ferro in forma di filo.

• ISO 9723 / ISO 9724: Standard internazionali di fili utilizzati in alcuni mercati.

• Metalli d'apporto per la saldatura: Le classificazioni AWS utili per la riparazione e la giunzione includono le varianti ENiCrFe-2 e ERNiCr-3, a seconda della scelta del riempimento.

I contratti di fornitura devono richiedere i rapporti di prova della cartiera per confermare l'aderenza agli standard indicati e a qualsiasi test di accettazione specifico del cliente.

9. Forme, produzione e dimensioni tipiche dei fili

Il filo di Incoloy 800 viene prodotto mediante laminazione a caldo della billetta in tondino, seguita da una trafilatura a freddo in più fasi fino al diametro desiderato. I processi e le finiture comprendono trafilatura lucida, granigliatura e passivazione decapante, a seconda dell'uso finale.

Tabella 4: Offerte e confezioni tipiche di fili

L'imballaggio varia a seconda del diametro e del cliente: bobine per l'alimentazione di apparecchiature automatiche, bobine per fili di piccolo diametro e involucri protettivi con essiccante per lo stoccaggio prolungato.

10. Fabbricazione: lavorazione a freddo, imbutitura, ricottura e saldatura.

• Trafilatura a freddo: L'Incoloy 800 si presta bene alla trafilatura perché la lega mantiene la sua duttilità. L'imbutitura in sequenza con ricotture intermedie consente un controllo dimensionale stretto e una migliore finitura superficiale.

• Ricottura: I trattamenti finali di ricottura alleviano le tensioni di trafilatura e ripristinano la duttilità. I cicli di ricottura tipici sono definiti dai fornitori; per i fili, è comune una ricottura brillante in atmosfera controllata.

• Saldatura: Per la giunzione si usano GMAW, GTAW e metalli d'apporto specializzati. Abbinare l'apporto al servizio: quando sono richieste resistenza alla corrosione e resistenza a temperature elevate, selezionare un apporto di nichel-cromo-ferro compatibile con la famiglia N08800. In genere non è richiesto il preriscaldo, ma per alcuni componenti può essere richiesto un trattamento termico post-saldatura. Consultare le specifiche della procedura di saldatura e le schede tecniche del metallo d'apporto.

11. Controllo di qualità, test di accettazione e tracciabilità

Per le applicazioni critiche gli ordini di acquisto devono specificare:

• Certificato di prova del mulino (risultati chimici e meccanici) riconducibile al lotto termico.

• Risultati delle prove di durezza e di trazione per i campioni del lotto di fili.

• Ispezione non distruttiva, ove necessario, per i difetti superficiali.

• Esame microstrutturale e dati sulla granulometria quando 800H/HT è specificato per il servizio di scorrimento.

• Tracciabilità della catena di fornitura e marcatura dei lotti per i componenti critici per la sicurezza.

Per le apparecchiature critiche per la vita si consiglia di eseguire test di verifica indipendenti in un laboratorio qualificato.

12. Applicazioni tipiche ed esempi industriali

Il filo Incoloy 800 e le parti da esso derivate sono ampiamente utilizzati in settori quali:

• Apparecchiature per il trattamento termico: muffole, cestelli e appendini perché la lega resiste all'ossidazione e alla carburazione ad alta temperatura.

• Forni petrolchimici e impianti di cracking: componenti esposti agli idrocarburi e alle alte temperature.

• Aerospaziale e generazione di energia: in hardware specializzati ad alta temperatura, dove la stabilità della microstruttura è importante.

• Impianti nucleari e di trasformazione: selezionati per la stabilità alle alte temperature e la prevedibile risposta all'invecchiamento.

Questi impieghi riflettono la combinazione di resistenza all'ossidazione e stabilità dimensionale della lega in presenza di cicli termici.

13. Raccomandazioni per la manipolazione, lo stoccaggio e l'imballaggio

• Conservare in un ambiente pulito e asciutto per evitare la contaminazione delle superfici.

• Utilizzare separatori e imballaggi non reattivi per evitare che si formino rigature durante il trasporto.

• Per lo stoccaggio a lungo termine, includere l'essiccante e considerare l'imballaggio in atmosfera inerte per i fili ultra-puliti destinati ad applicazioni sotto vuoto o ad alta purezza.

• Ispezionare la superficie prima delle operazioni di formatura; i piccoli difetti superficiali del filo possono diventare siti di innesco di cedimenti in caso di sollecitazioni cicliche.

14. Lista di controllo per la progettazione e la selezione per gli ingegneri

Quando si specifica il filo Incoloy 800, includere:

1. Numero UNS e variante esatta della lega (N08800 o N08810/N08811 se necessario).

2. Requisiti minimi di proprietà meccanica e certificati di prova.

3. Intervallo di temperatura di esercizio e durata della trasformazione per determinare se è necessaria una lega di scorrimento.

4. Esposizione ambientale: ossidazione, carburazione, cloruri, ossidazione ciclica.

5. Finitura superficiale e requisiti di imballaggio.

6. Compatibilità saldatura/metallo d'apporto.

7. Tracciabilità e test di accettazione.

Fornendo questi dettagli sull'ordine di acquisto si evitano successive incomprensioni e si assicura che il fornitore fornisca al filo la storia di lavorazione e la certificazione corretta.

15. Note su ambiente, salute e sicurezza (EHS)

• La lavorazione o la rettifica creano polvere di metallo che deve essere controllata tramite l'estrazione locale e l'uso di DPI adeguati.

• I prodotti di ossidazione ad alta temperatura possono essere irritanti; per i processi che generano fumi utilizzare una ventilazione adeguata.

• Consultare sempre la scheda di sicurezza del fornitore per le indicazioni relative alla manipolazione, al taglio e allo smaltimento dei rifiuti.

16. Tabelle rilevanti e riferimenti rapidi

Tabella 5: Norme di riferimento rapido per la produzione e l'accettazione dei fili

17. Consigli per gli acquisti e domande sui fornitori

Quando ci si rivolge ai fornitori, chiedere:

• Certificato del numero di calore del mulino in corso di validità che elenca i risultati completi delle analisi chimiche e dei test meccanici.

• Dichiarazione di conformità allo standard richiesto.

• Finitura superficiale e opzioni di imballaggio.

• Opzioni di lead time e di suddivisione dei lotti per le tirature di produzione.

• Elenco di riferimento di precedenti forniture per applicazioni simili se l'acquisto è critico.

18. Domande frequenti

Q1: Qual è la differenza tra il filo di Incoloy 800 e il filo di acciaio inossidabile per uso ad alta temperatura?
R: L'Incoloy 800 contiene un contenuto di nichel molto più elevato e un equilibrio specifico tra nichel e cromo che garantisce una resistenza superiore alla carburazione e una struttura austenitica più stabile alle alte temperature rispetto ai tipici acciai inossidabili. Per le atmosfere di carburazione e dove esiste il rischio di infragilimento da fase sigma, l'Incoloy 800 è spesso preferito.

D2: Il filo Incoloy 800 può essere piegato e formato senza ricottura intermedia?
R: È possibile effettuare piccole piegature a freddo, ma le passate multiple o la formatura a raggio stretto di solito richiedono fasi intermedie di ricottura per ripristinare la duttilità. Confermare il programma di formatura con il fornitore del materiale.

Q3: L'Incoloy 800 è saldabile e quale riempimento è consigliato?
R: Sì, è saldabile utilizzando riempitivi appropriati a base di nichel, come i tipi ERNiCr-3 o ENiCrFe-2. I parametri di saldatura e la scelta del riempitivo dipendono dalla temperatura di servizio prevista e dall'esposizione alla corrosione.

D4: Per il servizio continuo a 750°C quale variante scegliere?
R: Per un servizio di stress a lungo termine a 700°C o superiore, scegliere 800H o 800HT. Queste varianti sono lavorate per fornire una maggiore resistenza allo scorrimento. Richiedere alla cartiera le tabelle specifiche delle sollecitazioni ammissibili.

D5: Quali test di accettazione vengono generalmente richiesti dai clienti per i fili?
R: I test tipici includono l'analisi chimica, la prova di trazione, la prova di durezza e l'ispezione superficiale visiva/UT per le serie critiche. Per i pezzi critici per il creep, è necessario richiedere i dati di rottura per creep o la prova di fornitura a 800H/HT con certificato di granulometria.

Q6: L'Incoloy 800 forma la fase sigma in caso di servizio prolungato?
R: La composizione e il livello di nichel rendono la lega meno incline alla formazione di fasi sigma rispetto a molti acciai ad alto tenore di cromo. Un adeguato controllo della composizione e del trattamento termico riduce ulteriormente questo rischio.

D7: Quali diametri di filo sono disponibili a magazzino?
R: Le gamme di stock standard variano a seconda del fornitore. Molte cartiere offrono stock da 0,5 mm a 6 mm, con estrazioni personalizzate disponibili per sezioni più fini o più pesanti. Controllare i cataloghi dei fornitori per conoscere l'inventario esatto.

D8: È necessario il decapaggio prima della fornitura?
R: La ricottura lucida e i trattamenti superficiali controllati sono comuni per i fili progettati per applicazioni ad alta purezza o sotto vuoto. Indicare i requisiti di finitura superficiale nell'ordine.

D9: Come risponde l'Incoloy 800 ai cicli termici?
R: Mostra una buona stabilità dimensionale e microstrutturale sotto molti cicli, rendendolo adatto ai supporti degli elementi riscaldanti e ai cestelli dei forni. In caso di forti sollecitazioni cicliche, valutare i dati di fatica e di shock termico con il fornitore del materiale.

Q10: Dove posso trovare dati di progettazione autorevoli e bollettini sui materiali?
R: Le fonti primarie comprendono i bollettini tecnici dei produttori di leghe, i database dei materiali riconosciuti e i manuali di ingegneria con revisione paritaria. Ottenere PDF e dati di prova certificati dalla cartiera o dal distributore autorizzato.

19. Note conclusive per acquirenti tecnici e ingegneri

Il filo Incoloy 800 è un materiale maturo e documentato con un'ampia adozione industriale. Per ottenere tutti i vantaggi, specificare la corretta designazione UNS, richiedere la certificazione della cartiera e scegliere la variante 800H o 800HT se le prestazioni di scorrimento sono un requisito. In caso di dubbio, eseguire una simulazione di servizio o un test di invecchiamento accelerato su campioni del lotto di produzione previsto.