Une brève introduction à l'alliage Incoloy

L'Incoloy est une marque déposée, et l'alliage pour lequel il est le plus souvent utilisé est une chimie qui a porté quatre noms. Une brève introduction qui liste trois de ces noms comme trois types d'alliages a décrit un système de classement et l'a appelé une famille de matériaux.

La distinction a un aspect pratique. La branche 800 de la marque est achetée contre trois numéros UNS, et les numéros diffèrent en carbone, en aluminium plus titane, en taille de grain et en température à laquelle le matériau est recuit. Deux de ces différences sont invisibles dans un rapport d'analyse chimique, et l'une d'elles n'apparaît sur aucun certificat, sauf si le bon de commande le demande.

Il existe également un numéro qui circule largement et mérite une explication. L'alliage 800 est souvent décrit comme utilisable jusqu'à environ 593 °C. Ce chiffre est réel et appartient à une condition qui a cessé d'être vendue sous ce nom dans les années 1960. Le retrouver est le moyen le plus rapide de comprendre pourquoi la famille 800 semble plus compliquée qu'elle ne l'est.

L'éditeur de la marque maintient un index de bulletins techniques pour la famille, et cet index liste seize documents, allant de la série 800 aux grades de corrosion, une série à faible dilatation et un grade allié mécaniquement. Une page qui divise la famille en trois types a décrit l'une de ses branches.

Lire ce tableau comme un menu est une mauvaise approche. Chaque ligne répond à un mode de défaillance différent, et le mode de défaillance décide de la branche avant que le grade ne soit choisi. L'oxydation au-dessus de 900 °C pointe vers la ligne 800 ou vers 803. L'acide sulfurique pointe vers 825 ou 020. Les piqûres dues aux chlorures à température ambiante pointent vers 27-7MO ou 945X. Un assemblage à jeu contrôlé à température cryogénique pointe vers 903, 907 ou 909. Une seule demande qui demande de l'Incoloy sans nommer la défaillance a demandé une marque.

L'alliage 800 est entré dans le code ASME pour chaudières et récipients sous pression en 1963, sous le cas de code 1325. Le cas ne listait pas un seul matériau. Il listait deux grades, distingués par la température à laquelle le matériau était recuit, et il publiait un ensemble distinct de contraintes de conception pour chacun.

Le grade 1 était recuit à environ 1 800 °F (980 °C). Le grade 2 était recuit à environ 2 100 °F (1 150 °C). Le cas listait des contraintes de conception pour le grade 1 jusqu'à 1 100 °F (593 °C) et pour le grade 2 jusqu'à 1 500 °F (816 °C). Ces deux chiffres sont l'origine de presque toutes les affirmations de température concernant la famille 800, y compris celles qui sont maintenant attachées au mauvais nom.

Le renommage est documenté dans le bulletin d'alliage, et il s'est produit en une seule étape. Lorsque le cas de code 1325-7 a été publié pour le matériau à plus haute teneur en carbone, le terme 800H est entré dans l'usage courant, le grade 2 n'avait plus besoin d'être mentionné car le 800H l'avait remplacé, et le matériau qui avait été appelé grade 1 est devenu, simplement, 800.

Ainsi, le chiffre de 593 °C n'a pas survécu en tant que propriété de la famille. Il a survécu en tant que plafond du recuit à plus basse température, et ce recuit est maintenant le traitement définissant le 800 simple. Une fiche technique qui applique 593 °C au 800H et au 800HT a pris l'ancien des deux plafonds de code et l'a placé sur les deux grades qui existent précisément pour le dépasser. La contradiction interne le trahit : la même phrase dit que les grades supérieurs sont choisis là où une plus grande résistance au fluage est requise, et leur donne la même température.

Les noms en circulation ne sont pas des synonymes, car deux d'entre eux sont des marques déposées et l'un d'eux est une désignation de producteur. C'est la raison pour laquelle un seul alliage apparaît sous quatre étiquettes, et c'est la raison pour laquelle un bon de commande qui copie un en-tête de catalogue peut échouer au stade du certificat.

La conséquence commerciale est simple. Une usine extérieure au groupe de marques peut fabriquer la même chimie et ne peut pas l'appeler Incoloy ou 800HT. Elle vend le même matériau sous le numéro UNS, sous une désignation nationale, ou sous un nom de maison tel que 800AT. Toutes ces voies mènent à la même composition, et aucune d'entre elles n'apporte le package de données du propriétaire de la marque.

Pour un acheteur, la règle pratique est que le numéro UNS est la seule étiquette qui survit à un changement de fournisseur. Le nom commercial voyage avec une licence. La désignation nationale voyage avec une édition de norme. Lorsqu'un devis utilise un nom de maison, la question à poser est quel numéro UNS le certificat indiquera, et la réponse doit figurer sur la commande avant que la coulée ne soit fondue.

Les différences sont faibles en termes chimiques et importantes en termes mécaniques, et la raison est que deux d'entre elles agissent sur le même mécanisme. Le carbone augmente la résistance au fluage et à la rupture de cet alliage, et le bulletin d'alliage indique que Special Metals fondait selon une plage de carbone de 0,05 à 0,10 % pendant des années avant que le code ne reconnaisse cette pratique, car cette plage se situe dans la partie supérieure de la spécification 800.

La taille du grain fait le même travail par une voie différente. Un grain grossier réduit la quantité de joints de grains disponibles pour le glissement à température, c'est pourquoi le 800H est défini par une plage de carbone et par une taille de grain moyenne de ASTM 5 ou plus grossière. C'est l'exigence la plus susceptible de manquer dans la documentation d'un fournisseur, car la taille du grain est un résultat métallographique et n'apparaît pas dans une analyse chimique.

L'aluminium et le titane agissent par une troisième voie. Ils forment une dispersion fine qui augmente la résistance au fluage, et le grade 800HT contient les deux éléments dans une bande plus étroite et plus élevée que le 800H : 0,25 à 0,60 % de chacun, avec une somme maintenue entre 0,85 et 1,20 %, contre une somme de 0,30 à 1,20 % pour le 800H. Un grade qui respecte la somme mais la distribue de manière inégale n'est pas le même matériau, c'est pourquoi les minimums individuels sont spécifiés.

Le traitement thermique complète l'ensemble. Le 800HT nécessite un recuit à 1 149 °C (2 100 °F) minimum, et ce chiffre n'est pas une préférence de traitement. C'est le traitement qui place le carbone et la structure du grain là où les contraintes admissibles les supposent.

La relation entre les deux grades supérieurs est asymétrique, et le bulletin l'indique sans qualification. L'alliage 800HT répond à toutes les exigences de UNS N08811 et de UNS N08810 et peut être certifié pour l'un ou l'autre, ou pour les deux. Le matériau produit selon UNS N08810 ne peut pas être certifié comme UNS N08811 à moins qu'il ne réponde aux exigences supplémentaires de cette désignation.

Cette asymétrie mérite d'être lue deux fois, car elle crée deux modes de défaillance dans un dossier d'achat. Le premier est un acheteur qui a besoin de N08811 et accepte un certificat N08810 doublement certifié sans vérifier sur quel numéro les résultats mécaniques ont été générés. Le second est un acheteur qui a besoin de N08810 et paie pour une capacité N08811 sans avoir besoin des contraintes admissibles plus élevées.

La raison pour laquelle le 800HT peut supporter des contraintes plus élevées est une question de dossier et non de marketing. Le bulletin explique que le grade a été introduit parce que Special Metals maintenait l'aluminium et le titane dans la partie supérieure de la plage et obtenait des propriétés de fluage et de rupture plus élevées que le 800H concurrent, et que le maintien de ces propriétés nécessitait une chimie restreinte dans les limites du 800H ainsi qu'une température de recuit plus élevée. Les contraintes admissibles maximales pour le grade sont publiées dans le cas de code ASME 1987.

Le chiffre du nickel et l'énoncé de précipitation nécessitent tous deux une forme plus étroite. Aucun n'est inventé, et les deux sont suffisamment vagues pour induire en erreur une spécification.

La teneur en nickel de la branche 800 est une plage de 30,0 à 35,0 %, et la résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte due aux chlorures que le bulletin attribue à l'alliage repose sur ce niveau de nickel. Un devis qui indique 32 % a cité un point à l'intérieur de la plage et ne peut pas être inspecté par rapport à une limite. La plage doit figurer dans la spécification, et le point doit figurer dans une phrase marketing.

L'énoncé de précipitation doit être remplacé par les deux fenêtres que le bulletin documente réellement. Les carbures de chrome précipitent dans l'alliage entre 540 et 1 095 °C (1 000 et 2 000 °F). Une exposition entre 540 et 760 °C (1 000 et 1 400 °F) peut rendre l'alliage susceptible à la corrosion intergranulaire dans certains environnements agressifs, ce qui est la sensibilisation que le même bulletin compare à d'autres alliages austénitiques.

Ces deux fenêtres sont importantes pour les applications pour lesquelles l'alliage est acheté. Un dispositif de traitement thermique, un muffle de four ou une zone affectée par la chaleur de soudure peuvent tous se trouver dans la plage de 540 à 760 °C suffisamment longtemps pour que la chimie des joints de grains change. La conséquence n'est pas une perte de résistance à température. C'est une perte de résistance à la corrosion dans la bande affectée, qui apparaît plus tard et ailleurs.

Cinq éléments transforment une marque en matériau, et la famille 800 montre pourquoi chacun est nécessaire.

Le premier est le numéro UNS. C'est le seul identifiant qui survit à un changement de fournisseur, et c'est l'identifiant que le certificat portera.

Le second est le cas de code, car les contraintes de conception proviennent de l'un d'eux. Un récipient conçu selon les contraintes admissibles du cas de code 1987 nécessite un matériau certifié N08811, et un matériau certifié N08810 ne supportera pas le calcul.

Le troisième est la taille du grain, pour le 800H et le 800HT. C'est un résultat métallographique, il n'apparaît pas dans une analyse chimique, et la définition du grade en dépend. Un bon de commande qui l'omet peut recevoir un matériau à grain fin qui satisfait tous les éléments du rapport chimique.

Le quatrième est le traitement thermique, indiqué comme une température avec un minimum. Pour le 800HT, ce chiffre est de 1 149 °C, et un certificat qui rapporte un recuit en dessous a rapporté une non-conformité dans la même ligne qui rapporte la conformité.

Le cinquième est le type de certificat. Un certificat EN 10204 3.1 rapporte les résultats de la coulée réelle, et les exigences du grade qui sont mesurées et non analysées doivent y figurer, c'est pourquoi la taille du grain et la température de recuit appartiennent au plan d'inspection et non à un e-mail de couverture.

DLX fournit la branche 800 en barres, fils, bandes et tubes de Changzhou, Jiangsu, produits selon le numéro UNS indiqué sur la commande, avec la taille du grain et la température de recuit rapportées là où le grade en dépend. Un certificat EN 10204 3.1 est disponible avec le numéro de coulée traçable aux résultats mécaniques et métallographiques.

Les mêmes travaux couvrent la branche de corrosion de la famille, y compris 825 et 020, où les additions de molybdène et de cuivre répondent à une question différente et où le plafond de température est fixé par la stabilité de phase et non par le fluage.

Non. C'est une marque déposée enregistrée par Inco en 1952 et maintenant détenue par Special Metals, appliquée à une famille que l'éditeur documente dans seize bulletins techniques. Le grade est le numéro : N08800, N08810, N08811, N08825, et ainsi de suite. Une demande qui ne nomme que la marque a nommé une marque.

Carbone, taille du grain, et la bande d'aluminium plus titane, ainsi que la température de recuit. Le 800 autorise le carbone jusqu'à 0,10 % et ne spécifie pas de taille de grain. Le 800H maintient le carbone à 0,05 à 0,10 % et exige une taille de grain de ASTM 5 ou plus grossière. Le 800HT conserve l'exigence de grain, réduit l'aluminium et le titane à 0,25 à 0,60 % chacun avec une somme de 0,85 à 1,20 %, et exige un recuit à 1 149 °C minimum.

Du cas de code 1325, publié en 1963, qui listait les contraintes de conception pour le grade 1 jusqu'à 1 100 °F (593 °C) et pour le grade 2 jusqu'à 1 500 °F (816 °C). Le grade 1 était le matériau recuit à environ 980 °C, et il est devenu le 800 simple lorsque le grade 2 est devenu 800H. Le chiffre est le plafond du recuit à plus basse température, pas une propriété de la famille.

Le 800HT répond aux exigences des deux UNS N08811 et UNS N08810 et peut être certifié pour l'un ou l'autre, ou pour les deux. Le matériau produit selon N08810 ne peut pas être certifié comme N08811 à moins qu'il ne réponde aux exigences supplémentaires de cette désignation. La direction du certificat est à sens unique, et les contraintes admissibles sont plus élevées du côté N08811.

C'est une désignation de producteur utilisée dans les catalogues pour le grade restreint en aluminium et titane, et la composition derrière est N08811. Le nom existe en partie parce que 800HT est une marque déposée de l'origine de l'alliage, donc une usine extérieure à ce groupe a besoin d'une autre étiquette pour la même chimie. Demandez quel numéro UNS le certificat indiquera.

825 ou 020, qui contiennent tous deux du cuivre et du molybdène. La branche 800 est achetée pour sa résistance à l'oxydation et à la carburation à température, et sa résistance à la corrosion est générale et non spécifique à l'acide sulfurique. Le plafond de température des grades de corrosion est fixé par la stabilité de phase et non par le fluage, et il est bien inférieur au plafond de fluage de la branche 800.

La famille 800 est une chimie portant quatre noms, et les noms enregistrent une histoire et non quatre matériaux. Les grades 1 et 2 étaient des conditions dans un cas de code de 1963, avec des plafonds de 593 °C et 816 °C. La condition à plus haute teneur en carbone est devenue 800H. Le recuit à plus basse température est devenu le 800 simple. La variante à chimie restreinte est devenue 800HT, qui est une marque déposée, c'est pourquoi un quatrième nom existe pour la même composition en dehors du groupe de marques.

Ce qui sépare les trois numéros UNS est faible en chimie et décisif en service : carbone, taille du grain, bande d'aluminium plus titane, et température de recuit. Deux de ces quatre sont absents d'un rapport d'analyse chimique, et l'un d'eux est absent de tous les certificats à moins que la commande ne le demande. Un bon de commande qui nomme la marque, le numéro UNS, le cas de code, la taille du grain et la température de recuit a acheté un matériau. Celui qui nomme un nom commercial a acheté une conversation.

Special Metals, INCOLOY alloy 800 technical bulletin, publication SMC-04600, 2004, pour le cas de code 1325, les températures de recuit des grades 1 et 2 et leurs plafonds de contrainte de conception de 593 °C et 816 °C, l'énoncé de service à 816 °C, la chimie du N08800, et les fenêtres de carbures de chrome et de sensibilisation.

Special Metals, INCOLOY alloys 800H and 800HT technical bulletin, pour la plage de carbone de 0,05 à 0,10 %, la bande d'aluminium plus titane de 0,85 à 1,20 % pour N08811, le traitement thermique minimum de 1 149 °C, l'exigence de taille de grain de ASTM 5 ou plus grossière, le cas de code 1987, et la certification à sens unique entre N08811 et N08810.

Special Metals, INCOLOY technical bulletin index, pour l'étendue de la famille de marques et les numéros UNS listés contre chaque alliage.

ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Code Case 1325 et sa révision 1325-7, pour les contraintes de conception d'origine et les contraintes plus élevées accordées au matériau à plus haute teneur en carbone.

ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Code Case 1987, dernière révision, pour les contraintes admissibles maximales de UNS N08811.

ASTM B409, spécification standard pour plaque, feuille et bande d'alliage nickel-fer-chrome, pour la famille 800 sous forme de produit plat.

ASTM B408, spécification standard pour barre et tige d'alliage nickel-fer-chrome, pour la même famille sous forme de produit long.

SAE and ASTM unified numbering system, pour l'attribution de N08800, N08810 et N08811, et la désignation allemande 1.4876 enregistrée dans le bulletin d'alliage.

Les chiffres cités ici sont les valeurs publiées des documents nommés, et ils ne constituent pas un certificat pour un lot livré. Les cas de code sont révisés, et la révision nommée dans un calcul de conception régit le matériau que ce calcul accepte. La taille du grain et la température de recuit ne sont rapportées que lorsque le bon de commande les exige, et leur absence sur un certificat ne prouve pas qu'ils ont été respectés. Lorsqu'un nom est une marque déposée, le droit de l'utiliser appartient au détenteur et à ses licenciés, et un numéro UNS est l'identifiant qui reste valide entre les fournisseurs. Les spécifications des produits sont révisées, et l'édition nommée sur la commande régit. Rien ici ne remplace une autorisation d'ingénierie ou les tests de qualification convenus entre l'acheteur et le fournisseur.