Wie verändern sich die mechanischen Eigenschaften von Incoloy 800 in Umgebungen mit hohen{1}Temperaturen?
Bei Temperaturen unter 600 Grad: Die Festigkeitseigenschaften bleiben relativ stabil. Die austenitische Matrix behält eine hohe strukturelle Integrität bei und die Festlösungsverfestigungswirkung der Nickel- und Chromelemente ist immer noch erheblich. Bei Raumtemperatur beträgt die Zugfestigkeit von Incoloy 800 typischerweise 550–650 MPa und die Streckgrenze 200–270 MPa; Bei 600 Grad nimmt die Zugfestigkeit leicht auf 400–480 MPa ab, und die Streckgrenze sinkt auf 120–180 MPa, was immer noch die Belastungsanforderungen der meisten Mitteltemperaturgeräte erfüllen kann.
Bei Temperaturen zwischen 600 und 900 Grad: Die Stärke nimmt deutlicher ab. Mit steigender Temperatur nimmt die Versetzungsmobilität in der Matrix zu und die Bindungskraft an den Korngrenzen nimmt allmählich ab. Bei 800 Grad reduziert sich die Zugfestigkeit auf 250–320 MPa und die Streckgrenze beträgt nur noch 80–120 MPa. Allerdings hat Incoloy 800 im Vergleich zu herkömmlichen rostfreien Stählen in diesem Temperaturbereich immer noch einen Vorteil bei der Beibehaltung der Festigkeit, dank der synergistischen Wirkung der festen Lösung auf Nickel--Basis und der Ausfällung von Spurencarbiden.
Bei Temperaturen über 900 Grad: Die Festigkeit nimmt stark ab, bleibt aber für Anwendungen mit geringer -hoher-Last und hohen Temperaturen ausreichend. Bei 1000 Grad sinkt die Zugfestigkeit auf 100–150 MPa und die Streckgrenze beträgt nahezu 50–80 MPa. In diesem Stadium ist die Legierung hauptsächlich auf die Oxidationsbeständigkeit des chromreichen Oxidfilms auf der Oberfläche angewiesen, um die strukturelle Stabilität aufrechtzuerhalten, anstatt großen mechanischen Belastungen standzuhalten.
Bei Temperaturen unter 600 Grad: Die Dehnung ist moderat, im Allgemeinen 30–40 % bei Raumtemperatur, was eine gute Formbarkeit bei der Kaltumformung (z. B. Biegen, Stanzen) gewährleistet.
Bei Temperaturen zwischen 600 und 900 Grad: Die Duktilität nimmt deutlich zu und die Dehnung erreicht 45–55 %. Der Temperaturanstieg fördert die gleichmäßige Verformung der austenitischen Matrix, verringert den Kaltverfestigungseffekt und macht die Legierung für Hochtemperaturumformprozesse wie Warmwalzen und Schmieden geeignet.
Bei Temperaturen über 900 Grad: Die Dehnung bleibt auf einem hohen Niveau (40–50 %), aber die plastische Verformung ist tendenziell an den Korngrenzen lokalisiert. Wenn die Temperatur über einen längeren Zeitraum 1100 Grad übersteigt, kann es zu Korngrenzenoxidation und Hohlraumbildung kommen, was zu einer Abnahme der Duktilität und sogar zu Sprödbrüchen führen kann.
Bei 700 Grad und einer Belastung von 100 MPa kann die Zeitstandlebensdauer von Incoloy 800 mehr als 10.000 Stunden erreichen, was weitaus höher ist als die von Edelstahl 316 unter den gleichen Bedingungen.
Die Kriechfestigkeit der Legierung ergibt sich aus zwei Aspekten: Erstens weist die auf Nickel basierende austenitische Matrix eine niedrige Stapelfehlerenergie auf und kann die Versetzungsbewegung wirksam verhindern. Zweitens werden Spurenelemente wie Aluminium und Titan in der Legierung bei hohen Temperaturen feine intermetallische Verbindungen (z. B. Ni₃Al, Ni₃Ti) ausscheiden, die die Versetzungen und Korngrenzen weiter fixieren.
Wenn jedoch die Temperatur 900 Grad übersteigt oder die Spannung mehr als 150 MPa beträgt, wächst die Ausscheidungsphase grob und der Pinning-Effekt wird abgeschwächt, was zu einer erheblichen Verringerung der Zeitstandfestigkeit führt.
