Alloy 230, 2.4733, UNS N06230, alloy Haynes® 230 - liga de níquel

Haynes® 230 - propriedades físicas e mecânicas

Propriedades físicas à temperatura ambiente:

• Densidade: 8,97 g/cm³
• Temperatura de fusão: 1301-1371 °C

Coeficiente de expansão térmica a altas temperaturas, de 20 °C a:

• 100 °C: 11,8 μm/m⋅K
• 200 °C: 12,4 μm/m⋅K
• 300 °C: 12,8 μm/m⋅K
• 400 °C: 13,2 μm/m⋅K
• 500 °C: 13,6 μm/m⋅K
• 600 °C: 14,1 μm/m⋅K
• 700 °C: 14,7 μm/m⋅K
• 800 °C: 15,2 μm/m⋅K
• 900 °C: 15,7 μm/m⋅K
• 1000 °C: 16,1 μm/m⋅K

Resistividade elétrica:

• 20 °C: 1,25 μΩ·m
• 100 °C: 1,258 μΩ·m
• 200 °C: 1,265 μΩ·m
• 300 °C: 1,273 μΩ·m
• 400 °C: 1,284 μΩ·m
• 500 °C: 1,302 μΩ·m
• 600 °C: 1,312 μΩ·m
• 700 °C: 1,307 μΩ·m
• 800 °C: 1,291 μΩ·m
• 900 °C: 1,271 μΩ·m
• 1000 °C: 1,25 μΩ·m

Difusividade térmica:

• 20 °C: 2,4 10^–6⋅m²/s
• 100 °C: 2,7 10^–6⋅m²/s
• 200 °C: 3,0 10^–6⋅m²/s
• 300 °C: 3,3 10^–6⋅m²/s
• 400 °C: 3,6 10^–6⋅m²/s
• 500 °C: 3,9 10^–6⋅m²/s
• 600 °C: 4,2 10^–6⋅m²/s
• 700 °C: 4,3 10^–6⋅m²/s
• 800 °C: 4,3 10^–6⋅m²/s
• 900 °C: 4,4 10^–6⋅m²/s
• 1000 °C: 4,8 10^–6⋅m²/s

Condutividade térmica:

• 20 °C: 8,9 W/m · K
• 100 °C: 10,4 W/m · K
• 200 °C: 12,4 W/m · K
• 300 °C: 14,4 W/m · K
• 400 °C: 16,4 W/m · K
• 500 °C: 18,4 W/m · K
• 600 °C: 20,4 W/m · K
• 700 °C: 22,4 W/m · K
• 800 °C: 24,4 W/m · K
• 900 °C: 26,4 W/m · K
• 1000 °C: 28,4 W/m · K

Capacidade térmica específica:

• 20 °C: 397 J/kg⋅K
• 100 °C: 419 J/kg⋅K
• 200 °C: 435 J/kg⋅K
• 300 °C: 448 J/kg⋅K
• 400 °C: 465 J/kg⋅K
• 500 °C: 473 J/kg⋅K
• 600 °C: 486 J/kg⋅K
• 700 °C: 574 J/kg⋅K
• 800 °C: 595 J/kg⋅K
• 900 °C: 609 J/kg⋅K
• 1000 °C: 617 J/kg⋅K

Módulo de elasticidade:

• 20 °C: 209 GPa
• 100 °C: 207 GPa
• 200 °C: 200 GPa
• 300 °C: 193 GPa
• 400 °C: 186 GPa
• 500 °C: 181 GPa
• 600 °C: 175 GPa
• 700 °C: 168 GPa
• 800 °C: 159 GPa
• 900 °C: 150 GPa
• 1000 °C: 141 GPa

Módulo de Young:

• 20 °C: 79 GPa
• 100 °C: 79 GPa
• 200 °C: 76 GPa
• 300 °C: 73 GPa
• 400 °C: 70 GPa
• 500 °C: 67 GPa
• 600 °C: 64 GPa
• 700 °C: 61 GPa
• 800 °C: 57 GPa
• 900 °C: 52 GPa
• 1000 °C: 48 GPa

Razão de Poisson:

• 20 °C: 0,31 GPa
• 100 °C: 0,31 GPa
• 200 °C: 0,32 GPa
• 300 °C: 0,32 GPa
• 400 °C: 0,33 GPa
• 500 °C: 0,33 GPa
• 600 °C: 0,34 GPa
• 700 °C: 0,34 GPa
• 800 °C: 0,34 GPa
• 900 °C: 0,35 GPa

Propriedades de tração das placas de liga 2.4733 após têmpera designadas como F76 de acordo com a norma DIN 17750:2021:

• Limite de escoamento: >310 MPa
• Resistência à tração: >750 MPa
• Alongamento: >35 %

Propriedades de tração das chapas Haynes® 230 de acordo com o fabricante:

• 20 °C:
  • Limite de escoamento: 417 MPa
  • Resistência à tração: 837 MPa
  • Alongamento: 47,3 %
• 540 °C:
  • Limite de escoamento: 294 MPa
  • Resistência à tração: 690 MPa
  • Alongamento: 51,7 %
• 650 °C:
  • Limite de escoamento: 291 MPa
  • Resistência à tração: 666 MPa
  • Alongamento: 56,9 %
• 760 °C:
  • Limite de escoamento: 311 MPa
  • Resistência à tração: 538 MPa
  • Alongamento: 59,5 %
• 870 °C: 318 MPa
  • Limite de escoamento: 236 MPa
  • Resistência à tração: 308 MPa
  • Alongamento: 74,2 %
• 980 °C:
  • Limite de escoamento: 123 MPa
  • Resistência à tração: 169 MPa
  • Alongamento: 54,1 %
• 1090 °C:
  • Limite de escoamento: 69 MPa
  • Resistência à tração: 90 MPa
  • Alongamento: 37 %

Propriedades de tração das placas Haynes® 230 de acordo com o fabricante:

• 20 °C:
  • Limite de escoamento: 383 MPa
  • Resistência à tração: 852 MPa
  • Alongamento: 46,0 %
• 540 °C:
  • Limite de escoamento: 263 MPa
  • Resistência à tração: 706 MPa
  • Alongamento: 53,2 %
• 650 °C:
  • Limite de escoamento: 267 MPa
  • Resistência à tração: 677 MPa
  • Alongamento: 53,0 %
• 760 °C:
  • Limite de escoamento: 260 MPa
  • Resistência à tração: 533 MPa
  • Alongamento: 68,0 %
• 870 °C: 318 MPa
  • Limite de escoamento: 234 MPa
  • Resistência à tração: 311 MPa
  • Alongamento: 94,0 %
• 980 °C:
  • Resistência ao escoamento: 166 MPa
  • Resistência à tração: 168 MPa
  • Alongamento: 91,2 %
• 1090 °C:
  • Resistência ao escoamento: 63 MPa
  • Resistência à tração: 91 MPa
  • Alongamento: 92,1 %

Resistência à fluência da chapa Haynes® 230 com solução - tensão inicial aproximada para produzir 0,5% de fluência num determinado tempo e a uma determinada temperatura:

• 650°C, 100h: 214 MPa
• 705°C, 10h: 200 MPa
• 705°C, 100h: 145 MPa
• 705°C, 1000h: 100 MPa
• 760°C, 10h: 132 MPa
• 760°C, 100h: 94 MPa
• 760°C, 1000h: 66 MPa
• 760°C, 10 000h: 50 MPa
• 815°C, 10h: 98 MPa
• 815°C, 100h: 71 MPa
• 815°C, 1000h: 52 MPa
• 815°C, 10 000h: 37 MPa
• 870°C, 10h: 78 MPa
• 870°C, 100h: 56 MPa
• 870°C, 1000h: 39 MPa
• 870°C, 10 000h: 28 MPa
• 925°C, 10h: 53 MPa
• 925°C, 100h: 38 MPa
• 925°C, 1000h: 26 MPa
• 925°C, 10 000h: 17 MPa
• 980°C, 10h: 48 MPa
• 980°C, 100h: 25 MPa
• 980°C, 1000h: 12 MPa
• 980°C, 10 000h: 5,9 MPa
• 1040°C, 100h: 12 MPa
• 1040°C, 1000h: 5,5 MPa

Resistência à ruptura da chapa Haynes® 230 com solução - tensão inicial aproximada para produzir uma ruptura num determinado tempo e a uma determinada temperatura:

• 650°C, 100h: 352 MPa
• 650°C, 1000h: 248 MPa
• 650°C, 10 000h: 193 MPa
• 705°C, 10h: 324 MPa
• 705°C, 100h: 234 MPa
• 705°C, 1000h: 179 MPa
• 705°C, 10 000h: 134 MPa
• 760°C, 10h: 221 MPa
• 760°C, 100h: 169 MPa
• 760°C, 1000h: 125 MPa
• 760°C, 10 000h: 91 MPa
• 815°C, 10h: 161 MPa
• 815°C, 100h: 121 MPa
• 815°C, 1000h: 86 MPa
• 815°C, 10 000h: 58 MPa
• 870°C, 10h: 117 MPa
• 870°C, 100h: 86 MPa
• 870°C, 1000h: 57 MPa
• 870°C, 10 000h: 39 MPa
• 925°C, 10h: 83 MPa
• 925°C, 100h: 55 MPa
• 925°C, 1000h: 35 MPa
• 925°C, 10 000h: 22 MPa
• 980°C, 10h: 69 MPa
• 980°C, 100h: 37 MPa
• 980°C, 1000h: 18 MPa
• 980°C, 10 000h: 8,3 MPa
• 1040°C, 100h: 21 MPa
• 1040°C, 1000h: 10 MPa

Estabilidade térmica - a liga 230 mostra uma excelente ductilidade mantida depois de ficar muito tempo exposta a temperaturas médias. Ela não apresenta fase sigma, fase mu ou outras formações de fases prejudiciais, mesmo depois de 16.000 horas de exposição a temperaturas entre 649 e 870 °C. As principais fases precipitadas da solução sólida são todas carbonetos. A estabilidade térmica é confirmada pelo alto valor de impacto após exposição a altas temperaturas por longos períodos:

• Sem exposição: 54 J

• 650°C, 8 000h: 31,4 J
• 650°C, 20 000h: 28,9 J
• 650°C, 50 000h: 25,8 J
• 760°C, 8 000h: 18,7 J
• 760°C, 20 000h: 18,8 J
• 760°C, 50 000h: 20,7 J
• 870°C, 8 000h: 21,6 J
• 870°C, 20 000h: 19,5 J
• 870°C, 50 000h: 14,8 J

Comportamento à corrosão

A liga 230 tem a melhor resistência à oxidação de todas as ligas que formam incrustações de crómio. Resistência à nitretação muito boa.

Oxidação - resistência muito boa, como mostram os dados a seguir.

Resultados do teste de oxidação estática de 1008 horas:

• 980 °C:
  • Perda de metal: 0,0075 mm
  • Média de metal afetado: 0,018 mm
• 1095 °C:
  • Perda de metal: 0,013 mm
  • Média de metal afetado: 0,033 mm
• 1150 °C:
  • Perda de metal: 0,058 mm
  • Média de metal afetado: 0,086 mm
• 1205 °C:
  • Perda de metal: 0,11 mm
  • Média de metal afetado: 0,20 mm

A liga mostra uma resistência muito alta à oxidação cíclica, com ciclos de aquecimento e arrefecimento mais representativos das condições reais nas fábricas de processamento. Com base nos testes, calcula-se que, em ar em fluxo a 1095 °C em ciclos de 25 horas, a taxa de corrosão é de 0,71 mm/ano. Para ciclos de 168 horas, a taxa é de 0,28 mm/ano. Nesses testes, apenas a liga 214 com alto teor de alumínio apresentou melhor desempenho.

Resistência à oxidação dinâmica em resultados de testes com fluxo de gás de combustão de alta velocidade (as amostras foram submetidas a ciclos a menos de 260 °C uma vez a cada 30 minutos):

• 500h, 1090 °C:
  • Perda de metal: 0,056 mm
  • Máximo de metal afetado: 0,15 mm
• 1000h, 980 °C
  • Perda de metal: 0,02 mm
  • Máximo de metal afetado: 0,089 mm

Resultados do teste de campo em um tubo alimentado a gás natural a 1010 °C por 3000h:

• Perda de metal: 0,028 mm
• Máximo de metal afetado: 0,1 mm
• Taxa de oxidação: 0,3 mm

Carburização a alta temperatura - boa resistência. O teste 24 em Ar-5H₂-5CO-5CH₄ a 1090 °C resultou numa absorção de carbono de 10,3 mg/cm².

Nitretação a alta temperatura - resistência muito boa, conforme validado pelos resultados dos testes fornecidos na comparação a seguir. Em cada caso, a liga 230 foi submetida à exposição à amônia por 168 horas.

• 650 °C
  • Absorção de nitrogénio: 0,7 mg/cm²
  • Profundidade de penetração do nitreto: 0,03 mm
• 980 °C
  • Absorção de azoto: 1,4 mg/cm²
  • Profundidade de penetração do nitreto: 0,12 mm
• 1090 °C
  • Absorção de azoto: 1,5 mg/cm²
  • Profundidade de penetração do nitreto: 0,39 mm

Soldabilidade

A liga 230 tem boa soldabilidade. Não é necessário pré-aquecimento nem tratamento térmico pós-soldagem. A temperatura entre passes deve ser mantida abaixo de 100 °C.

Seleção de consumíveis de soldagem para a liga 230

• Eletrodos revestidos: ENiCrWMo-1
• Metais de adição: ERNiCrWMo-1 (Haynes® 230-W™)