Materiálový list: Alloy HR-160 / 2.4880 (Haynes HR-160 / Nicrofer 3728)

Alloy HR-160 (W.Nr. 2.4880, UNS N12160) je špičková kovaná superlegura na bázi niklu, chromu a kobaltu s vysokým podílem křemíku. Byla vyvinuta specificky pro dlouhodobý provoz v těch nejnáročnějších průmyslových atmosférách za vysokých teplot až do 1150 °C. Je celosvětově uznávaným metalurgickým standardem pro aplikace vyžadující absolutní odolnost vůči vysokoteplotní sulfidaci (korozi v prostředí síry) a napadení roztavenými solemi či popílky, kde běžné žáruvzdorné nerezové oceli a niklové legury bleskově selhávají.

1. Přesné chemické složení

Prvek (Značka) Procentuální podíl (%) Hlavní metalurgický význam a vliv
Nikl (Ni) Zbytek (cca 37 %) Základní kov mřížky zajišťující plně stabilní austenitickou strukturu, tvárnost a vysokou mechanickou houževnatost za žáru.
Kobalt (Co) 27.0 - 33.0 % Vysoký obsah kobaltu radikálně zvyšuje odolnost mřížky proti tečení (creep) a je klíčový pro potlačení koroze v prostředí sloučenin síry.
Chrom (Cr) 26.0 - 30.0 % Zaručuje prvotřídní ochranu před vysokoteplotní oxidací za sucha a spolupracuje s křemíkem na pasivaci kovu.
Křemík (Si) 2.50 - 3.50 % Úmyslně vysoký a přísně řízený podíl. Vytváří pod povrchem neprostupný oxidický film, který dává slitině jedinečnou imunitu vůči sulfidaci a chloraci.
Železo (Fe) Max. 3.5 % Udržováno na nízké úrovni pro zachování nejvyšší strukturní stability a čistoty superlegury.
Uhlík (C) Max. 0.15 % Kontrolované množství, které podporuje tvorbu sekundárních karbidů zpevňujících hranice zrn proti skluzu za žáru.

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

Mechanický parametr Garantovaná hodnota Podmínky a stav materiálu
Mez kluzu (Rp 0.2) ≥ 270 MPa V rozpuštěném žíhaném stavu (Solution Annealed); vykazuje vysokou stabilitu proti permanentní mechanické deformaci.
Pevnost v tahu (Rm) 680 - 880 MPa Vysoká mechanická pevnost kovaného materiálu garantující dlouhou životnost silnostěnných pecních celků.
Tažnost (A5) ≥ 40 % Mimořádně vysoká plasticita za studena usnadňující náročné strojírenské tváření a ohýbání polotovarů.
Mez pevnosti při tečení (Creep) Excelentní stálost Kombinované zpevnění kobaltem a křemíková ochrana zaručují bezpečnou integritu kovu pod dlouhodobým tlakem v žáru.

3. Fyzikální vlastnosti

Fyzikální veličina Hodnota Teplota a poznámka
Hustota 8.02 g/cm3 Měrná hmotnost superlegury při pokojové teplotě 20 °C (příznivě nižší hmotnost díky podílu křemíku).
Bod tání 1330 - 1390 °C Vysoká teplota tavení předurčuje slitinu pro přímé dlouhodobé vystavení extrémnímu žáru v pecích.
Tepelná vodivost 10.3 W/m·K Měřeno při 20 °C; plynule roste s rostoucím teplotním namáháním.
Modul pružnosti (E) 211 GPa Modul pružnosti v tahu zaručující vysokou mechanickou a rozměrovou tuhost pecních komponentů.

4. Detailní popis vlastností a korozní odolnosti

Hlavní metalurgickou předností Alloy HR-160 je její naprosto bezkonkurenční odolnost vůči vysokoteplotní sulfidaci v oxidujících i redukčních atmosférách. V prostředích, kde dochází ke spalování uhlí, těžkých topných olejů nebo odpadů, vznikají agresivní sloučeniny síry, které u běžných žáruvzdorných slitin způsobují bleskovou destrukci (tzv. katastrofální sulfidaci). Přídavek 3 % křemíku u Alloy HR-160 však iniciuje vznik kontinuální podpovrchové sklovité vrstvy oxidu křemičitého (\(SiO_2\)), která působí jako neprostupný štít proti pronikání atomů síry, chlóru a dusíku do mřížky kovu. Slitina prokazuje fantastickou rezistenci vůči napadení roztavenými solemi, tekutým popelem, vůči nauhlíčení a nitridaci za teplot až do 1150 °C. Vyznačuje se excelentní svařitelností a její svarové spoje netrpí sklonem k trhlinám za tepla.

5. Nejčastější průmyslové aplikace a využití

6. Přehled norem a specifikace dle hutních polotovarů

Typ polotovaru Technická norma ASTM / ASME / DIN Rozsah platnosti a určení aplikace
Plech / Deska / Pás ASTM B435 / ASME SB435 / DIN 17750 Válcované žáropevné desky a plechy pro stavbu stěn spalovacích komor, absorbérů, plášťů kotlů a přírub.
Kruhová tyč / Výkovek ASTM B572 / ASME SB572 / DIN 17752 / B564 Kované a tažené tyče pro strojírenské obrábění vysoce zatížených žárových svorníků, pecních hřídelí a závěsů v sulfidačním žáru.
Trubka bezešvá ASTM B622 / ASME SB622 / DIN 17751 Bezešvé potrubní trubky pro technologické výměníky tepla a transport znečištěných spalin a horkých plynů.
Trubka svařovaná ASTM B619 / B626 / ASME SB619 Svařované procesní krakovací trubky velkých průměrů pro odtahové žárové systémy v ekologických provozech.
Drát ASTM B572 (Drát) / DIN 17753 Žárové dráty pro průmyslová 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 oficiálních specifikací výrobce Haynes International za účelem křížového porovnání ekvivalentů.