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La barra Nimonic PE16, designada como UNS N07016 y número de material W.Nr. 2.4969, es una aleación de níquel-cromo-hierro endurecible por precipitación reforzada por ...
La barra Nimonic PE16, designada como UNS N07016 y número de material W.Nr. 2.4969, es una aleación de níquel-cromo-hierro endurecible por precipitación reforzada por adiciones de titanio y aluminio. Está diseñada específicamente para el servicio a altas temperaturas y ofrece una combinación de buena resistencia a la fluencia, resistencia a la oxidación y facilidad de fabricación. Esta forma en barra es un material clave para el mecanizado de componentes de motores de turbinas de gas, fijaciones aeroespaciales y aplicaciones de calefacción industrial en las que se requiere resistencia y estabilidad a temperaturas de hasta 750 °C (1380 °F) aproximadamente.
Nimonic PE16 forma parte de la familia de superaleaciones Nimonic, diseñadas para proporcionar un equilibrio entre el rendimiento a altas temperaturas y la facilidad de fabricación. En comparación con algunas aleaciones Nimonic de mayor resistencia, el PE16 presenta una excelente soldabilidad y conformabilidad en estado recocido en solución, al tiempo que desarrolla una resistencia considerable con el envejecimiento. El material en barra se utiliza a menudo para la fabricación de conjuntos de chapas metálicas, carcasas y piezas mecanizadas que deben soportar tensiones moderadas a temperaturas elevadas en atmósferas oxidantes.
Las propiedades de la barra Nimonic PE16 se derivan de su base de níquel-cromo con hierro para la rentabilidad y adiciones controladas de titanio y aluminio para el endurecimiento. Suministrada por Shanghai NC Metal Materials Co., Ltd., la barra se ajusta a las especificaciones aeroespaciales e industriales.
| Elemento | Porcentaje (%) – Rango típico | Función principal en la aleación |
|---|---|---|
| Níquel (Ni) | Equilibrio (≥ 42,0) | Elemento base; aporta la matriz austenítica, la resistencia a la oxidación y favorece la precipitación de γ’. |
| Cromo (Cr) | 15.0 - 17.0 | Proporciona resistencia a la oxidación y a la corrosión en caliente a altas temperaturas. |
| Hierro (Fe) | 33.0 – 37.0 | Constituyente significativo; mejora la fabricabilidad, controla el coste y contribuye a la resistencia de la solución sólida. |
| Titanio (Ti) | 1.2 – 1.7 | Elemento de endurecimiento primario; se combina con el aluminio y el níquel para formar la fase gamma prima (γ’), Ni₃(Al,Ti), que confiere resistencia durante el envejecimiento. |
| Aluminio (Al) | 1.0 – 1.6 | Elemento de endurecimiento coprimer; esencial para la formación de γ’. |
| Molibdeno (Mo) | 2.8 – 3.4 | Proporciona un refuerzo de la solución sólida y mejora la resistencia a la fluencia a alta temperatura. |
| Carbono (C) | 0,12 máx. | Controlado para formar carburos beneficiosos para la resistencia del límite de grano. |
| Boro (B) | 0,005 máx. | Adición de trazas para reforzar los límites de grano. |
| Manganeso (Mn) | 1,0 máx. | Elemento residual. |
| Silicio (Si) | 1,0 máx. | Elemento residual. |
| Cobre (Cu) | 0,20 máx. | Elemento residual. |
Las propiedades mecánicas de la barra Nimonic PE16 se desarrollan mediante el tratamiento en solución y el envejecimiento. La barra se suministra normalmente recocida para su posterior conformado y mecanizado.
Valor típico (estado envejecido)
| Propiedad mecánica | Valor típico (Recocido por disolución) | Especificación pertinente | |
|---|---|---|---|
| Resistencia a la tracción | ≥ 690 MPa (100 ksi) | ≥ 930 MPa (135 ksi) | Normas aeroespaciales/industriales |
| Límite elástico (0.2% Offset) | ≥ 310 MPa (45 ksi) | ≥ 620 MPa (90 ksi) | – |
| Alargamiento en 2 pulgadas (50 mm) | ≥ 30% | ≥ 15% | – |
| Dureza (Rockwell) | ≤ 100 HRB | 28 – 38 HRC | – |
| Resistencia a la fluencia (ruptura 1000h) | N/A | ≈ 170 MPa (25 ksi) a 700°C | – |
Las propiedades físicas de la aleación PE16 son importantes para el diseño en sistemas de alta temperatura.
Notas / Estado
| Propiedad física | Valor a temperatura ambiente (20°C / 68°F) | |
|---|---|---|
| Densidad | 8,0 g/cm³ (0,289 lb/pulg³) | – |
| Intervalo de fusión | 1360 – 1410 °C (2480 – 2570 °F) | – |
| Calor específico | ≈ 460 J/kg-°C (0,110 BTU/lb-°F) | A 100°C |
| Conductividad térmica | 11,7 W/m-K (81,1 BTU-in/hr-ft²-°F) | A 100°C |
| Coeficiente medio de dilatación térmica | 14,5 μm/m-°C (8,1 μin/in-°F) | 20-100°C (68-212°F) |
| Resistividad eléctrica | 1,10 μΩ-m (43,3 μΩ-in) | A 20°C |
| Módulo de elasticidad (tracción) | 206 GPa (29,9 x 10^6 psi) | A 20°C |
Shanghai NC Metal Materials Co., Ltd. suministra barras de Nimonic PE16 principalmente según especificaciones de ingeniería aeroespacial y de alta temperatura.
| Forma del producto | Tamaños estándar | Especificaciones estándar clave | Condiciones comunes de suministro |
|---|---|---|---|
| Barra redonda (laminada en caliente/forjada) | Diámetro de 10 mm (0,4″) a 250 mm (10″) | AMS 5701 (Barra), AMS 5700 (Piezas forjadas), UNS N07016, DIN 17752 (N.W. 2.4969) | Recocido por disolución (condición A), tratado por disolución y envejecido |
| Barra hexagonal | Planos de 10 mm a 50 mm de ancho | AMS 5701 | Recocido por disolución |
| Barra cuadrada | Anchura de 10 mm a 50 mm | Especificaciones del cliente | Recocido por disolución |
| Barra acabada en frío | Diámetro de 5 mm a 80 mm | AMS 5701 (estirado en frío/molido) | Recocido por disolución, estirado en frío y liberado de tensiones |
| Palanquilla de forja | Diámetro de 100 mm a 350 mm | AMS 5700, Especificaciones de forja del cliente | Solución tratada |
Los componentes mecanizados o forjados de la barra Nimonic PE16 se utilizan en entornos de alta temperatura y tensión moderada: Aeroespacial: Carcasas de turbinas, componentes de cámaras de combustión, piezas de postcombustión y tornillería de alta temperatura. Turbinas de gas industriales: Revestimientos de cámara de combustión, conductos de transición y tornillería. Turbocompresores de automoción: Carcasas y componentes de turbinas. Calefacción industrial: Fijaciones, soportes y estructuras de apoyo para hornos de alta temperatura. Ingeniería nuclear: Componentes seleccionados para reactores refrigerados por gas.
Nimonic PE16 alcanza sus propiedades mediante una secuencia de tratamiento térmico estándar: Solución Tratamiento: Calentamiento a 1080-1120 °C (1975-2050 °F), mantenimiento a esa temperatura, seguido de un enfriamiento rápido (en aire o en aceite). Esto disuelve los elementos que forman la fase γ’. Tratamiento del envejecimiento: Calentamiento a 700-750 °C (1290-1380 °F) durante 16 horas, seguido de enfriamiento al aire. Esto provoca la precipitación de la fase γ’, fina y endurecedora. La aleación suele fabricarse (soldarse, conformarse) en estado de recocido en solución, y el envejecimiento se lleva a cabo como paso final.
El mecanizado de la barra de Nimonic PE16 se realiza mejor en estado recocido en solución. Se trata de una aleación resistente que endurece con el trabajo. Las recomendaciones incluyen: utilizar configuraciones rígidas; herramientas de metal duro afiladas con desprendimiento positivo; velocidades moderadas; avances constantes; y abundante refrigerante. Su maquinabilidad es similar a la de otras superaleaciones con base de níquel. Presenta una excelente conformabilidad en estado recocido, lo que permite realizar complejas operaciones de conformado en frío antes del envejecimiento.
Una ventaja clave del Nimonic PE16 es su excelente soldabilidad en comparación con muchas superaleaciones endurecidas por precipitación. Puede soldarse mediante soldadura por arco de gas tungsteno (GTAW/TIG) y otros procesos en el estado recocido en solución sin una fuerte tendencia al agrietamiento por tratamiento térmico posterior a la soldadura. Se utilizan metales de aportación adecuados (por ejemplo, NiCr20Nb) o sobrealeados. Se requiere un tratamiento térmico post-soldadura completo (tratamiento en solución + envejecimiento) para restaurar las propiedades óptimas en la zona de soldadura, lo cual es más factible con PE16 que con algunas otras aleaciones debido a su menor sensibilidad.
El precio de la barra Nimonic PE16 de Shanghai NC Metal Materials Co., Ltd. está influido por su contenido en níquel y cromo, su tratamiento térmico especializado y su calidad de grado aeroespacial.
| Factor de fijación de precios | Repercusión en el precio de referencia | Orientaciones para la contratación pública |
|---|---|---|
| Costes de los elementos de aleación | El níquel y el cromo son importantes factores de coste. También contribuyen las adiciones de titanio y aluminio. | El PE16 representa a menudo una opción rentable dentro de la familia de las superaleaciones de níquel forjado, ofreciendo un buen equilibrio de propiedades y fabricabilidad. |
| Condición del tratamiento térmico | La barra suministrada en estado tratado con solución y envejecida es más cara debido al tratamiento térmico adicional. | Para ensamblajes fabricados complejos, comprar en estado recocido, fabricar y envejecer. Para piezas mecanizadas sencillas, puede ser más conveniente la barra preenvejecida. |
| Especificación aeroespacial (AMS) | Las barras conformes a la norma AMS 5701, con trazabilidad y pruebas completas, son más caras que las de calidad comercial. | Especifica la norma exacta requerida. “AMS 5701, condición A” es una referencia habitual para los componentes aeroespaciales que requieren procesos posteriores de conformado y envejecimiento. |
| Forma, tamaño y pruebas | Las barras de precisión acabadas en frío y las grandes palanquillas de forja son más caras. Las pruebas exhaustivas (fluencia, rotura por tensión) añaden un gasto significativo. | Utilizar barras laminadas en caliente estándar para el mecanizado general. Defina claramente el paquete de pruebas requerido; para muchas aplicaciones, basta con una certificación estándar de propiedades mecánicas y químicas. |
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