Drei Bezeichnungen, die sich nur durch einen Buchstaben unterscheiden, und ein Fehlkauf, der sich im Betrieb rächt. Alloy 800, 800H und 800HT werden oft als kommerzielle Varianten desselben Materials behandelt, und in einer Ausschreibung liest man gelegentlich „Alloy 800“, obwohl die Anwendung bei 750 °C betrieben wird – wo dieses Material gemäß seiner Spezifikation nicht das richtige ist.
Der Unterschied ist nicht marketingtechnischer Natur. Er beruht auf drei unterschiedlich kontrollierten Parametern – Kohlenstoff, Korngröße, Aluminium und Titan – und betrifft eine einzige Eigenschaft: die Kriechfestigkeit, d. h. die langsame und dauerhafte Verformung unter konstanter Belastung bei hohen Temperaturen. Sehen wir uns an, was sich konkret ändert und wie das Material ordnungsgemäß spezifiziert wird, einschließlich der Normen für die Schraubenindustrie, wo die Legierung 800 eine Überraschung bereithält.
Eine Familie, drei Besonderheiten
Es handelt sich um eine Eisen-Nickel-Chrom- Legierung mit einem Nickelanteil zwischen 30 und 35 %, einem Chromanteil zwischen 19 und 23 % und einem Eisenanteil von mindestens 39,5 %. Gerade der hohe Eisengehalt macht sie kostengünstiger als die eigentlichen Nickellegierungen, wobei sie jedoch ihre Beständigkeit gegen Oxidation und Karburierung bei Temperaturen beibehält, die austenitische Edelstähle nicht erreichen.
| Bezeichnung | UNS | WERKSTOFF |
|---|---|---|
| Legierung 800 | N08800 | 1.4876 |
| Legierung 800H | N08810 | 1.4958 |
| Legierung 800HT | N08811 | 1.4959 |
Was ändert sich tatsächlich?
| Legierung 800 | Legierung 800H | Legierung 800HT | |
|---|---|---|---|
| Kohlenstoff (%) | ≤ 0,10 | 0,05 – 0,10 | 0,06 – 0,10 |
| Korngröße | nicht verjährt | ASTM 5 oder gröber | ASTM 5 oder gröber |
| Aluminium (%) | 0,15 – 0,60 | 0,15 – 0,60 | 0,15 – 0,60 |
| Titan (%) | 0,15 – 0,60 | 0,15 – 0,60 | 0,15 – 0,60 |
| Summe Al + Ti (%) | nicht verjährt | nicht verjährt | 0,85 – 1,20 |
Die drei entscheidenden Zeilen, nach ihrer Wichtigkeit geordnet:
- Kohlenstoff mit einem Mindestwert, nicht nur einem Höchstwert. Bei der Legierung 800 ist er lediglich nach oben begrenzt; bei 800H und 800HT ist er auch nach unten begrenzt. Der in Lösung befindliche Kohlenstoff behindert die Bewegung der Versetzungen bei hohen Temperaturen: Unterhalb einer bestimmten Schwelle nimmt die Kriechfestigkeit ab, und ein „sauberer“ Guss, der bei Raumtemperatur als Vorteil gilt, wird bei 800 °C zu einem Mangel.
- Grobkörniges Getreide, wie verschrieben. Das erscheint widersprüchlich, da feine Körner bei Raumtemperatur bessere Eigenschaften aufweisen. Bei hohen Temperaturen kehrt sich diese Logik um: Die Korngrenzen werden zum bevorzugten Weg für das viskose Fließen; daher bedeuten weniger Korngrenzen weniger Kriechen. Daraus ergeben sich die Solubilisierung bei höheren Temperaturen und die Anforderung an eine Korngröße von ASTM 5 oder gröber.
- Die Summe aus Aluminium und Titan, die ausschließlich beim 800HT kontrolliert wird. Dies ist das besondere Merkmal dieser Variante. Die Vorgabe, dass die Summe zwischen 0,85 und 1,20 % liegen muss, gewährleistet die Bildung feiner und stabiler Ausscheidungen, die die Matrix verstärken und die Kriechfestigkeit langfristig aufrechterhalten. Genau dies macht den 800HT zur richtigen Wahl bei extrem niedrigen Temperaturen.
Die Temperaturgrenzwerte
Das Auswahlkriterium, auf das Wesentliche reduziert.
| Betriebstemperatur | Entscheidung | Warum |
|---|---|---|
| Bis zu ~600 °C | Legierung 800 | Das Kriechen ist nicht der maßgebliche Mechanismus: Entscheidend sind Oxidation und mechanische Festigkeit |
| ~600 – 700 °C | Legierung 800H | Ein kontrollierter Kohlenstoff- und Getreidegehalt sorgt für eine höhere Kriechfestigkeit |
| Über ~700 °C | Legierung 800HT | Darüber hinaus verleihen sie dem Material Stabilität und langfristige Gleitfestigkeit. |
Die Oxidationsbeständigkeit liegt bei etwa 1100 °C, doch dieser Wert ist mit Vorsicht zu betrachten: In den allermeisten Fällen ist die Konstruktionsgrenze durch Kriechen und nicht durch Oxidation gegeben und liegt deutlich niedriger. Ein WERKSTOFF, der aus chemischer Sicht einer Temperatur von 1000 °C „standhält“, kann sich unter Belastung bereits deutlich früher in unzulässiger Weise verformen.
Das Gleiche gilt auch umgekehrt, und in der Praxis ist dies der häufigste Fehler: Bei Temperaturen unter 600 °C ist die Angabe von 800HT oft eine vergebliche Geldausgabe. In diesem Bereich kann ein stabilisierter austenitischer Stahl vom Typ AISI 321 oder 347 bzw. ein AISI 310S ausreichend sein und ist zudem kostengünstiger.
Das Detail, das den Einkauf vereinfacht
Es gibt eine praktische Auswirkung, die Sie vor der Auftragserteilung kennen sollten. Da 800HT auch die Anforderungen an die Zusammensetzung von 800H und 800 erfüllt, kann ein als 800HT zertifiziertes Material mit doppelter oder dreifacher Zertifizierung geliefert werden: N08811 / N08810 / N08800 auf demselben Zertifikat.
In der Praxis bedeutet dies, dass Sie mit einem einzigen Lagerbestand mehrere Aufträge abdecken, die Anzahl der Lagerartikel reduzieren und nie feststellen müssen, dass das Material im Regal von minderer Qualität ist als das geforderte. Es lohnt sich, bei der Bestellung ausdrücklich um eine Mehrfachzertifizierung zu bitten: Diese erfolgt nicht automatisch, ist jedoch in der Regel erhältlich.
Alloy 800 ist nicht Alloy 825
Dies ist die kostspieligste Verwechslung in dieser Produktfamilie, da die Nummern nebeneinander liegen und die Abkürzungen einander ähneln. Es handelt sich um Materialien mit zwei unterschiedlichen Verwendungszwecken.
- Alloy 800 ist eine Hochtemperaturlegierung. Es enthält kein Molybdän, und sein PREN-Wert liegt bei etwa 21: In einer feuchten, chloridreichen Umgebung ist es kein gegen Lochfraß beständiges Material.
- Alloy 825 ist eine korrosionsbeständige Legierung. Es enthält etwa 3 % Molybdän sowie Kupfer und weist einen PREN-Wert in der Größenordnung von 31 auf; es eignet sich gut für den Einsatz in reduzierenden Säuren und chlorhaltigen Umgebungen – ist jedoch nicht für die Kriechfestigkeit bei hohen Temperaturen ausgelegt.
Die Wahl von 800 anstelle von 825 bedeutet, ein Material der Korrosion auszusetzen, das dieser nicht standhält; die Wahl von 825 anstelle von 800HT bedeutet, ein Material in einen Ofen zu geben, das nicht für viskoses Fließen qualifiziert ist. Das Kriterium besteht darin, zunächst zu bestimmen, welcher der beiden Mechanismen vorherrscht – Temperatur oder Korrosion – und erst danach die Typenbezeichnungen zu betrachten. Als Orientierungshilfe bei der Einordnung der WERKSTOFFfamilien dient weiterhin unser Leitfaden zur WERKSTOFFkunde.
Normen für Schrauben: Bitte beachten Sie die Angabe von A193
Hier befindet sich die Stelle, an der mehrere Angebotsanfragen gleichzeitig versendet werden. Die Normen ASTM A193 und A194 enthalten keine Güteklassen für Alloy 800. Sie umfassen Kohlenstoffstähle und legierte Stähle sowie die Serie der rostfreien Stähle – B7, B16, B8, B8M, B8T, B8R, B8S und die entsprechenden Muttern –, jedoch nicht diese Produktfamilie. Eine Bestellung, in der „A193-Zugstangen aus Alloy 800H“ angefordert werden, kann in dieser Form nicht erfüllt werden.
Für Nickellegierungen gelten andere Angaben:
| Norm | Geltungsbereich |
|---|---|
| ASTM F468 | Schrauben, Bolzen und Zugstangen aus Nichteisenlegierungen |
| ASTM F467 | Muttern aus Nichteisenlegierungen |
| ASTM B408 | Stangen und Walzdraht |
| ASTM B564 | Geschmiedet |
| ASTM B409 | Bleche, Bänder und Platten |
In der Praxis werden Schrauben durch Angabe der UNS-Güteklasse, der Produktnorm und der Geometrie gemäß der geltenden Maßreihe spezifiziert. Bei Hochtemperaturanwendungen im europäischen Raum ist es ratsam, auch die Anforderungen der einschlägigen Norm für Befestigungssysteme sowie die im Konstruktionshandbuch vorgesehenen Vorgaben zur Betriebstemperatur zu überprüfen.
Wenn es eine andere Wahl gibt
- Es ist eine hohe mechanische Festigkeit erforderlich, nicht jedoch Kriechfestigkeit: Orientieren Sie sich an ASTM A453 Gr. 660 oder an Inconel 718.
- Hohe Temperaturen bei hoher Belastung und kleinen Querschnitten: Hier ist Nimonic 80A die erste Wahl.
- Dampf und mittlere bis hohe Temperaturen bei legiertem Stahl: Ziehen Sie die WERKSTOFFe 1.4913 oder 1.4986 in Betracht, die im Verhältnis zu den Kosten oft effizienter sind.
- Starke Korrosion statt hoher Temperaturen: Alloy 625 oder Hastelloy C-276.
Zusammenfassend
Die Legierungen 800, 800H und 800HT stellen keine aufeinander aufbauenden Qualitätsstufen desselben Produkts dar: Es handelt sich um drei Spezifikationen, die für drei unterschiedliche Temperaturbereiche entwickelt wurden. Der niedrigere Kohlenstoffgehalt und die grobe Kornstruktur zeichnen die 800H aus; die Beschränkung der Summe aus Aluminium und Titan kennzeichnet die 800HT. Unterhalb von 600 °C reicht die Sorte 800 aus, und oft genügt sogar ein kostengünstigerer austenitischer Stahl; oberhalb von 700 °C ist die Sorte 800HT erforderlich.
Zwei Dinge, die Sie nicht verwechseln sollten: Die 825 ist keine verbesserte Version der 800, sondern eine Legierung für eine andere Anwendung; und A193 deckt diese Produktfamilie nicht ab, weshalb die Schrauben mit F468 und F467 spezifiziert werden.
Wenn Sie Befestigungselemente für eine Hochtemperaturanwendung auswählen und sich hinsichtlich der zu wählenden Güteklasse unsicher sind, kann Ihnen unsere technische Abteilung behilflich sein: Kontaktieren Sie uns bitte unter Angabe der Betriebstemperatur, der Belastungen, der Temperaturwechselzyklen und der Umgebungsbedingungen.
