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
- Konstrukce průmyslových pecí: sálavé trubky vysokých výkonů, retortové pece, mufle, hořákové trysky a transportní závěsy pro vypalování keramiky.
- Spalovny nebezpečného a komunálního odpadu: vysoce namáhané rošty, vnitřní vyzdívky a potrubní systémy vystavené agresivnímu chlóru za vysokých teplot.
- Automobilový průmysl a letectví: katalytické nosné mřížky pro speciální motorsport a díly spalovacích komor.
- Chemická výroba: reaktory pro katalytické spalování čpavku, kalcinační rotační bubny a zařízení pro výrobu sazí (carbon black).
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.