Alloy Hastelloy S®, UNS N06635 - liga Ni-Co-Mo para altas temperaturas

Hastelloy S, UNS N06635 - liga de níquel de acordo com AMS 5711, AMS 5838, AMS 5869, AMS 5873

Hastelloy S, N06635 – descrição

O Hastelloy S (UNS N06635) é uma liga de alta temperatura de Ni-Co-Mo com elementos de liga de tungsténio, alumínio e lantânio. Tem excelente estabilidade térmica, excelente resistência à oxidação até 1090 °C e baixa expansão térmica. Foi desenvolvida para aplicações que envolvem condições severas de aquecimento cíclico, onde os componentes devem manter a resistência, ductilidade, estabilidade dimensional e integridade metalúrgica após exposição prolongada. Assim, a Hastelloy S não perde a sua resistência após envelhecimento a 430-870 °C.

O lantânio é um mineral de terras raras que é adicionado ao Hastelloy S para promover a resistência à oxidação.

Aplicações

O Hastelloy S é usado em peças de turbinas a gás de baixa tensão (como anéis de vedação, onde os seus baixos coeficientes de expansão térmica são importantes) e é um excelente metal de adição dissimilar.

Propriedades físicas e de tração

Propriedades físicas à temperatura ambiente:

• Densidade: 8,75 g/cm³
• Temperatura de liquidez: 1335 °C
• Temperatura de solidificação: 1380 °C
• Resistividade elétrica: 1,28 μΩ·m

Coeficiente de expansão térmica a alta temperatura, de 20 °C a:

• 100 °C: 11,5 μm/m⋅K
• 200 °C: 12,2 μm/m⋅K
• 315 °C: 12,8 μm/m⋅K
• 425 °C: 13,1 μm/m⋅K
• 540 °C: 13,3 μm/m⋅K
• 650 °C: 13,7 μm/m⋅K
• 760 °C: 14,4 μm/m⋅K
• 870 °C: 14,9 μm/m⋅K
• 980 °C: 15,5 μm/m⋅K
• 1090 °C: 16,0 μm/m⋅K

Capacidade térmica específica:

• 0 °C: 398 J/kg⋅K
• 50 °C: 414 J/kg⋅K
• 100 °C: 427 J/kg⋅K
• 150 °C: 440 J/kg⋅K
• 200 °C: 448 J/kg⋅K
• 250 °C: 456 J/kg⋅K
• 300 °C: 465 J/kg⋅K
• 350 °C: 473 J/kg⋅K
• 400 °C: 477 J/kg⋅K
• 450 °C: 481 J/kg⋅K
• 500 °C: 490 J/kg⋅K
• 550 °C: 494 J/kg⋅K
• 600 °C: 498 J/kg⋅K
• 650 °C: 502 J/kg⋅K
• 700 °C: 594 J/kg⋅K
• 750 °C: 594 J/kg⋅K
• 800 °C: 590 J/kg⋅K
• 850 °C: 594 J/kg⋅K
• 900 °C: 594 J/kg⋅K
• 950 °C: 598 J/kg⋅K
• 1000 °C: 598 J/kg⋅K
• 1050 °C: 598 J/kg⋅K
• 1100 °C: 603 J/kg⋅K

Difusividade térmica:

• 100 °C: 3,9 10^–6⋅m²/s
• 200 °C: 3,9 10^–6⋅m²/s
• 300 °C: 3,9 10^–6⋅m²/s
• 400 °C: 4,5 10^–6⋅m²/s
• 500 °C: 4,5 10^–6⋅m²/s
• 600 °C: 5,2 10^–6⋅m²/s
• 700 °C: 5,2 10^–6⋅m²/s
• 800 °C: 5,2 10^–6⋅m²/s
• 900 °C: 5,2 10^–6⋅m²/s
• 950 °C: 5,2 10^–6⋅m²/s
• 1000 °C: 5,8 10^–6⋅m²/s

Módulo de Young:

• 20 °C: 212 GPa
• 360 °C: 194 GPa
• 540 °C: 182 GPa
• 650 °C: 174 GPa
• 760 °C: 166 GPa
• 815 °C: 161 GPa
• 925 °C: 151 GPa
• 1090 °C: 132 GPa

Condutividade térmica:

• 200 °C: 14,0 W/m · K
• 300 °C: 16,1 W/m · K
• 400 °C: 17,9 W/m · K
• 500 °C: 19,5 W/m · K
• 600 °C: 21,0 W/m · K
• 700 °C: 26,1 W/m · K
• 800 °C: 26,1 W/m · K
• 900 °C: 26,1 W/m · K
• 950 °C: 27,1 W/m · K
• 1000 °C: 28,0 W/m · K

Estabilidade térmica - dureza à temperatura ambiente da placa Haynes S após envelhecimento em alta temperatura:

• como recozido: 57 HRA
• 425 °C, 1000 h: 57 HRA
• 425 °C, 4000 h: 52 HRA
• 425 °C, 8000 h: 52 HRA
• 425 °C, 16000h: 56 HRA
• 540 °C, 1000h: 64 HRA
• 540 °C, 4000h: 63 HRA
• 540 °C, 8000h: 65 HRA
• 540 °C, 16000h: 67 HRA
• 650 °C, 1000 h: 57 HRA
• 650 °C, 4000 h: 55 HRA
• 650 °C, 8000 h: 56 HRA
• 650 °C, 16000 h: 57 HRA
• 760 °C, 1000 h: 57 HRA
• 760 °C, 4000 h: 56 HRA
• 760 °C, 8000 h: 57 HRA
• 760 °C, 16000 h: 57 HRA
• 870 °C, 1000 h: 56 HRA
• 870 °C, 4000 h: 56 HRA
• 870 °C, 8000 h: 54 HRA
• 870 °C, 16000 h: 54 HRA

Estabilidade térmica - alongamento à temperatura ambiente da placa Haynes S após envelhecimento em alta temperatura:

• como recozido: 54 %
• 425 °C, 1000 h: 60 %
• 425 °C, 4000 h: 60 %
• 425 °C, 8000 h: 55 %
• 425 °C, 16000 h: 56 %
• 540 °C, 1000 h: 46 %
• 540 °C, 4000 h: 44 %
• 540 °C, 8000 h: 38 %
• 540 °C, 16000 h: 39 %
• 650 °C, 1000 h: 57 %
• 650 °C, 4000 h: 54 %
• 650 °C, 8000 h: 50 %
• 650 °C, 16000h: 49 %
• 760 °C, 1000h: 55 %
• 760 °C, 4000h: 52 %
• 760 °C, 8000h: 46 %
• 760 °C, 16000h: 47 %
• 870 °C, 1000 h: 58 %
• 870 °C, 4000 h: 56 %
• 870 °C, 8000 h: 53 %
• 870 °C, 16000 h: 56 %

Folha - Propriedades de tração a alta temperatura:

• 20 °C:
  • Limite de escoamento: 444 MPa
  • Resistência à tração: 844 MPa
  • Alongamento: 49 %
• 540 °C:
  • Limite de escoamento: 338 MPa
  • Resistência à tração: 773 MPa
  • Alongamento: 50 %
• 760 °C:
  • Limite de escoamento: 311 MPa
  • Resistência à tração: 574 MPa
  • Alongamento: 70 %
• 870 °C:
  • Limite de escoamento: 218 MPa
  • Resistência à tração: 341 MPa
  • Alongamento: 47 %
• 980 °C:
  • Limite de escoamento: 110 MPa
  • Resistência à tração: 193 MPa
  • Alongamento: 46 %
• 1090 °C:
  • Limite de escoamento: 52 MPa
  • Resistência à tração: 110 MPa
  • Alongamento: 75 %

Chapa - Propriedades de tração a alta temperatura:

• 20 °C:
  • Limite de escoamento: 383 MPa
  • Resistência à tração: 849 MPa
  • Alongamento: 55 %
• 100 °C:
  • Limite de escoamento: 365 MPa
  • Resistência à tração: 814 MPa
  • Alongamento: 60 %
• 200 °C:
  • Limite de escoamento: 331 MPa
  • Resistência à tração: 789 MPa
  • Alongamento: 59 %
• 315 °C:
  • Limite de escoamento: 291 MPa
  • Resistência à tração: 756 MPa
  • Alongamento: 63 %
• 425 °C:
  • Limite de escoamento: 297 MPa
  • Resistência à tração: 751 MPa
  • Alongamento: 62 %
• 540 °C:
  • Limite de escoamento: 283 MPa
  • Resistência à tração: 727 MPa
  • Alongamento: 61 %
• 760 °C:
  • Limite de escoamento: 271 MPa
  • Resistência à tração: 547 MPa
  • Alongamento: 69 %
• 870 °C:
  • Limite de escoamento: 233 MPa
  • Resistência à tração: 363 MPa
  • Alongamento: 57 %
• 980 °C:
  • Limite de escoamento: 135 MPa
  • Resistência à tração: 228 MPa
  • Alongamento: 62 %
• 1090 °C:
  • Limite de escoamento: 61 MPa
  • Resistência à tração: 117 MPa
  • Alongamento: 69 %

Resistência à ruptura, chapa:

• 650 °C, 10h: 431 MPa
• 650 °C, 100 h: 345 MPa
• 650 °C, 1000 h: 262 MPa
• 730 °C, 10 h: 269 MPa
• 730 °C, 100 h: 194 MPa
• 730 °C, 1000 h: 139 MPa
• 815 °C, 10 h: 162 MPa
• 815 °C, 100 h: 103 MPa
• 815 °C, 1000 h: 68 MPa
• 930 °C, 10 h: 66 MPa
• 930 °C, 100 h: 40 MPa

Resistência à ruptura, placa:

• 650 °C, 10 h: 552 MPa
• 650 °C, 100 h: 400 MPa
• 650 °C, 1000 h: 186 MPa
• 700 °C, 10 h: 386 MPa
• 700 °C, 100 h: 262 MPa
• 700 °C, 1000 h: 110 MPa
• 730 °C, 10 h: 262 MPa
• 730 °C, 100 h: 169 MPa
• 730 °C, 1000 h: 68 MPa
• 815 °C, 10 h: 172 MPa
• 815 °C, 100 h: 110 MPa
• 815 °C, 1000 h: 40 MPa
• 870 °C, 10 h: 114 MPa
• 870 °C, 100 h: 68 MPa
• 870 °C, 1000 h: 21 MPa

Resistência à deformação para alongamento máximo de 0,5%, chapa:

• 650 °C, 10 h: 345 MPa
• 650 °C, 100 h: 245 MPa
• 650 °C, 1000 h: 165 MPa
• 730 °C, 10 h: 172 MPa
• 730 °C, 100 h: 112 MPa
• 730 °C, 1000 h: 72 MPa
• 815 °C, 10 h: 81 MPa
• 815 °C, 100 h: 48 MPa

Resistência à deformação para alongamento máximo de 0,5%, placa:

• 650 °C, 10 h: 372 MPa
• 650 °C, 100 h: 255 MPa
• 650 °C, 1000 h: 131 MPa
• 705 °C, 10 h: 200 MPa
• 705 °C, 100 h: 114 MPa
• 705 °C, 1000 h: 62 MPa
• 760 °C, 10 h: 117 MPa
• 760 °C, 100 h: 63 MPa
• 760 °C, 1000 h: 33 MPa
• 815 °C, 10 h: 69 MPa
• 815 °C, 100 h: 39 MPa
• 815 °C, 1000 h: 21 MPa
• 870 °C, 10 h: 43 MPa
• 870 °C, 100 h: 24 MPa
• 870 °C, 100 h: 13 MPa

Resistência à corrosão

Excelente resistência à oxidação até 1090 °C.

Resultados do teste de oxidação estática em ar corrente durante 1008 h:

• 980 °C:
  • Perda de metal: 0,005 mm
  • Penetração interna: 0,012 mm
• 1095 °C:
  • Perda de metal: 0,011 mm
  • Média de metal afetado: 0,033 mm
• 1150 °C:
  • Perda de metal: 0,026 mm
  • Média de metal afetado: 0,042 mm

Tratamento térmico, trabalho e usinagem

Parâmetros padrão recomendados para trabalho e tratamento térmico:

• Conformação a quente: 1145-870 °C
• Acabamento: 1050-815 °C
• Tratamento de solução: 1066 °C

O Hastelloy S pode ser forjado a frio e a quente. A forja a quente deve ter duas etapas: primeiro forjar de 1145 a 870 °C até a redução final de 20% da secção transversal. Em seguida, terminar os 20% restantes de 1040 a 815 °C.

Devido à estabilidade térmica da liga, a taxa de arrefecimento após o recozimento praticamente não tem efeito nas propriedades.

Soldabilidade

Soldabilidade decente por métodos manuais e automáticos.