Materiálový list: Alloy 214 / 2.4646 (Haynes 214)

Alloy 214 (W.Nr. 2.4646, UNS N07214) je špičková žáruvzdorná superlegura na bázi niklu, chromu a hliníku, dotovaná stopovým množstvím vzácného yttria. Byla vyvinuta specificky pro dlouhodobý provoz v extrémních teplotách až do 1260 °C. Její hlavní metalurgickou zbraní je schopnost vytvářet na svém povrchu ultra tenký, chemicky čistý a mechanicky mimořádně přilnavý film oxidu hlinitého (\(Al_2O_3\)), který poskytuje bezkonkurenční ochranu proti oxidaci za sucha, nauhlíčení a vysokoteplotní chloraci.

1. Přesné chemické složení

Prvek (Značka) Procentuální podíl (%) Hlavní metalurgický význam a vliv
Nikl (Ni) Zbytek (cca 75 %) Základní kov matrice poskytující vysokou vysokoteplotní houževnatost, tvárnost a vynikající strukturní stabilitu mřížky.
Chrom (Cr) 15.0 - 17.0 % Spolupůsobí při počáteční fázi pasivace povrchu a zvyšuje rezistenci vůči středně temperovaným spalinám.
Hliník (Al) 4.0 - 5.0 % Extrémně vysoká koncentrace hliníku umožňuje kontinuální regeneraci a růst ochranné vnitřní kůry oxidu hlinitého za žáru.
Železo (Fe) 2.0 - 4.5 % Kontrolovaný doprovodný prvek stabilizující matricovou strukturu tuhého roztoku.
Yttrium (Y) 0.01 - 0.04 % Stopová přísada vzácné zeminy (Reactive Element Effect), která radikálně zvyšuje přilnavost okují oxidu hlinitého a brání jejich odlupování při tepelném šoku.
Uhlík (C) Max. 0.05 % Udržován na nízké úrovni pro zamezení tvorby hrubých karbidů narušujících plasticitu.

2. Mechanické vlastnosti (Typické hodnoty při 20 °C)

Mechanický parametr Garantovaná hodnota Podmínky a stav materiálu
Mez kluzu (Rp 0.2) ≥ 400 MPa V rozpuštěném žíhaném stavu (Solution Annealed); vykazuje vysokou úroveň přirozené pevnosti tuhého roztoku.
Pevnost v tahu (Rm) ≥ 750 MPa Mimořádné mechanické limity kovaného materiálu poskytující vysokou strukturní bezpečnost.
Tažnost (A5) ≥ 35 % Výborná plasticita za studena, která usnadňuje náročné strojírenské tváření a ohýbání polotovarů.
Mez pevnosti při tečení (Creep) Stabilní do 1100 °C Slitina si uchovává bezpečnou mechanickou integritu pod trvalým napětím i za teplot, kde se běžné oceli taví.

3. Fyzikální vlastnosti

Fyzikální veličina Hodnota Teplota a poznámka
Hustota 8.05 g/cm3 Měrná hmotnost superlegury při pokojové teplotě 20 °C (příznivě nižší hmotnost díky podílu hliníku).
Bod tání 1350 - 1400 °C Vysoká teplota tavení předurčuje materiál pro přímé dlouhodobé vystavení extrémnímu průmyslovému žáru.
Tepelná vodivost 11.8 W/m·K Měřeno při 20 °C; plynule roste se zvyšujícím se teplotním zatížením.
Modul pružnosti (E) 214 GPa Modul pružnosti v tahu zaručující vysokou mechanickou a rozměrovou tuhost pecních celků.

4. Detailní popis vlastností a korozní odolnosti

Hlavní metalurgickou předností Alloy 214 je její naprosto fenomenální odolnost vůči oxidaci v suchém vzduchu a kyslíku až do teploty 1260 °C. Tvorba stabilního povrchového oxidu hlinitého (\(Al_2O_3\)) vytváří neprostupnou bariéru, která dramaticky překonává standardní žáruvzdorné materiály chráněné pouze oxidem chromitým (ten má tendenci nad 1000 °C sublimovat a odlupovat se). Slitina vykazuje špičkovou rezistenci vůči nauhlíčení a nitridaci v průmyslových reakčních plynech a pecních atmosférách. Mimořádná je její odolnost proti vysokoteplotní chloraci v plynech s obsahem chlóru a hydrochloridů, což z ní činí ideální materiál pro spalovny nebezpečného odpadu. Přídavek yttria zaručuje, že ochranná oxidická kůra pevně drží na povrchu kovu a neodlupuje se ani při prudkém cyklickém chlazení a zahřívání. Slitina má dobrou svařitelnost a její svarové spoje vykazují dlouhodobě stabilní vysokoteplotní vlastnosti.

5. Nejčastější průmyslové aplikace a využití

6. Přehled norem a specifikace dle hutních polotovarů

Typ polotovaru Technická norma ASTM / ASME / AMS / DIN Rozsah platnosti a určení aplikace
Plech / Deska / Pás ASTM B435 / ASME SB435 / AMS 5878 / DIN 17750 Válcované žáropevné desky a přesné plechy pro stavbu stěn průmyslových pecí, retort, spalovacích komor a přírub.
Kruhová tyč / Výkovek ASTM B572 / ASME SB572 / AMS 5602 / DIN 17752 Kované a tažené tyče pro strojírenské obrábění extrémně zatížených žárových svorníků, pecních hřídelí a závěsů.
Trubka bezešvá ASTM B622 / ASME SB622 / DIN 17751 Bezešvé pyrolýzní trubky reformerů a trubky vysokoteplotních průmyslových výměníků tepla.
Trubka svařovaná ASTM B619 / B626 / ASME SB619 Svařované procesní krakovací trubky velkých průměrů pro energetické, kalcinační a rafinérské instalace.
Drát ASTM B572 (Drát) / DIN 17753 / AMS 5828 Žárové dráty pro průmyslové pecní sítě, tkané dopravní pásy do žárových pecí a speciální high-temperature spojovací materiál.

Tento technický list má výhradně informativní charakter. Data jsou sjednocena z resmiálních specifikací výrobce Haynes International za účelem křížového porovnání ekvivalentů.