Incoloy 800 vs Incoloy 825 – Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

Incoloy 800 e Incoloy 825 son dos aleaciones de níquel-hierro-cromo ampliamente utilizadas en el procesamiento químico, la generación de energía y la refinación de petróleo. Al elegir entre ellas, los ingenieros, los gerentes de compras y los planificadores de producción suelen sopesar las ventajas y desventajas del comportamiento frente a la corrosión, la estabilidad a altas temperaturas, la soldabilidad y el costo. Entre los contextos de decisión típicos se incluyen la selección de un grado para entornos oxidantes de alta temperatura y la elección de un material para corrientes de proceso altamente ácidas o con alto contenido de cloruros.

La principal diferencia funcional radica en su comportamiento frente a la corrosión en ambientes acuosos agresivos: el Incoloy 825 está aleado para ofrecer una mayor resistencia a los ácidos reductores y a la corrosión asistida por cloruros (gracias a la adición de Mo y Cu), mientras que el Incoloy 800 está optimizado para ofrecer resistencia a altas temperaturas y a la oxidación/corrosión como aleación austenítica de solución sólida. Por ello, ambos grados se comparan frecuentemente cuando los diseñadores deben equilibrar la resistencia a ácidos y cloruros con las exigencias de servicio a altas temperaturas y las limitaciones presupuestarias.

1. Normas y designaciones

Especificaciones principales y designaciones comunes:

• ASTM/ASME:
• Incoloy 800: UNS N08800; las especificaciones comunes incluyen ASTM B409/B409M (tubería), B407 (trabajado en frío) y referencias ASME SB-163.
• Incoloy 825: UNS N08825; comúnmente suministrado según ASTM B407/B409, ASME SB-163 y B444.
• EN: Las equivalencias suelen citarse por familia química y aplicaciones; consulte las listas EN para conocer las formas específicas del producto.
• JIS / GB: existen equivalentes regionales, pero siempre verifique los requisitos químicos y mecánicos con los números UNS.
• Clasificación: ambos son aleaciones austeníticas de níquel-hierro-cromo (Ni-Fe-Cr), es decir, de la familia de aleaciones/acero inoxidable; ninguno se clasifica como acero al carbono de baja aleación, acero para herramientas o HSLA.

2. Composición química y estrategia de aleación

A continuación se muestran los rangos de composición representativos (en % peso) que se encuentran habitualmente en las especificaciones de fábrica y las fichas técnicas de los materiales. Los valores varían según la forma y las especificaciones del producto; confírmelo en los certificados del producto antes de su adquisición.

Elemento	Incoloy 800 (rango típico, % en peso)	Incoloy 825 (rango típico, % en peso)
do	≤ 0,10	≤ 0,05
Minnesota	≤ 1.0	≤ 1.0
Si	≤ 0.5	≤ 0.5
PAG	≤ 0,02	≤ 0,02
S	≤ 0,015	≤ 0,015
Cr	19.0 – 23.0	19,5 – 23,5
Ni	30.0 – 35.0	38.0 – 46.0
Mes	- / rastro	2,5 – 3,5
Cu	- / rastro	1.0 – 2.0
Ti/Al (estabilizadores)	pequeñas adiciones controladas (combinadas)	Ti ≤ 0,6 (control N/CB)
Nb, V, B	típicamente ninguno	típicamente ninguno
norte	traza – baja	traza – baja
Fe	Balance	Balance

Estrategia y efectos de la aleación: El níquel estabiliza la matriz austenítica, confiriéndole tenacidad y conformabilidad. Un mayor contenido de níquel en el acero 825 aumenta la resistencia a la corrosión y la ductilidad. El cromo proporciona resistencia a la oxidación y a la corrosión en general. Ambos grados tienen un contenido similar de cromo, por lo que el comportamiento del acero inoxidable base es comparable. - El Mo y el Cu en 825 mejoran sustancialmente la resistencia a la corrosión localizada (picaduras, grietas) y a la reducción del ataque ácido (químicos similares al sulfúrico y al fosfórico), y en muchos casos disminuyen la susceptibilidad al agrietamiento por corrosión bajo tensión inducido por cloruros. El Incoloy 800 se basa en una solución sólida de Fe-Ni-Cr y una relación Al/Ti controlada para su estabilización a altas temperaturas (para limitar la precipitación de carburos). No se alea principalmente para mejorar su resistencia a los ácidos.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

Microestructura: Ambas aleaciones son austeníticas (cúbicas centradas en las caras). La microestructura obtenida tras la fabricación es austenita monofásica, con una posible dispersión de nitruros estables o fases de Ti/Al, si se encuentran presentes en cantidades significativas. - Las variantes de Incoloy 800 (800H/800HT) están diseñadas para resistir la fluencia controlando el carbono (800H con mayor contenido de C) y la estabilidad térmica; estas variantes resisten mejor el crecimiento del grano y la precipitación de carburos a altas temperaturas. - El Incoloy 825 sigue siendo una austenita estable con fortalecimiento por solución sólida de Ni, y las fases secundarias son poco comunes a menos que se exponga a ciclos térmicos extremos.

Respuesta al tratamiento térmico: Ambas aleaciones se suministran normalmente recocidas/tratadas térmicamente para disolver los precipitados y recuperar la ductilidad. Un recocido de solubilización seguido de un enfriamiento rápido minimiza la formación de carburos e intermetálicos. - La exposición térmica a temperaturas intermedias (400–850 °C) puede promover la precipitación de carburos o intermetálicos (carbonitruro o fase sigma según el tiempo y la composición); 800 y 825 difieren en sensibilidad debido al contenido de aleación: el Mo de 825 puede promover la formación de fases secundarias bajo ciertas exposiciones a largo plazo. Los ciclos de normalización/templado y revenido utilizados para los aceros al carbono no son relevantes para estas aleaciones de níquel austeníticas; las propiedades mecánicas se ajustan mediante recocido de solución y trabajo en frío controlado, y mediante la selección de subgrados específicos (800H/HT).

4. Propiedades mecánicas

Propiedades mecánicas representativas (estado recocido). Los valores reales dependen de la forma, el espesor y el tratamiento térmico del producto; consulte los certificados de fábrica.

Propiedad (recocida)	Incoloy 800 (típico)	Incoloy 825 (típico)
Resistencia a la tracción (MPa)	~480 – 700	~480 – 700
Límite elástico al 0,2% (MPa)	~200 – 350	~200 – 350
Alargamiento (%)	~30 – 50	~30 – 50
Resistencia (al impacto)	Buena, insensible a la muesca en RT	Buena, insensible a la muesca en RT
Dureza (HB)	~140 – 220	~140 – 220

Interpretación: Las propiedades mecánicas a temperatura ambiente son muy similares en estado recocido gracias a la matriz austenítica. Las diferencias dependen más de la aplicación: las variantes 800H/HT ofrecen mayor resistencia a la fluencia a temperaturas elevadas debido al control del carbono y al procesamiento; la aleación 825 no está diseñada para aplicaciones de alta fluencia. - La tenacidad y la ductilidad son generalmente comparables; el contenido de níquel ayuda a mantener la ductilidad a bajas temperaturas y la resistencia a la fractura frágil.

5. Soldabilidad

Ambas aleaciones se consideran soldables mediante métodos estándar de fusión y resistencia, pero es necesario prestar atención al procedimiento y al tratamiento posterior a la soldadura para un buen rendimiento en servicio.

Factores de soldabilidad: - El bajo contenido de carbono reduce la susceptibilidad al endurecimiento en la zona afectada por el calor; los elementos residuales (Mo, Cu) afectan el comportamiento de agrietamiento por solidificación y la composición del metal de soldadura. - Debido a que ambas son aleaciones austeníticas de baja templabilidad, el precalentamiento generalmente no es necesario; sin embargo, la calificación del procedimiento de soldadura es necesaria para servicios críticos.

Índices útiles de equivalencia de carbono y soldabilidad (interpretación cualitativa): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ y $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

• Interpretaciones: Valores más altos de $CE_{IIW}$ y $P_{cm}$ implican un mayor riesgo de fisuración en frío y la necesidad de un tratamiento térmico controlado previo a la soldadura. Ambas aleaciones suelen ubicarse en una región que indica buena soldabilidad, pero el mayor contenido de Ni y la presencia de Mo/Cu en la aleación 825 elevan ligeramente los índices en comparación con la aleación 800.
• Nota práctica: Utilice metal de aporte compatible o de mayor compatibilidad recomendado por los proveedores para garantizar la compatibilidad en cuanto a corrosión y propiedades mecánicas; controle la temperatura entre pasadas y evite la dilución excesiva al soldar en ambientes corrosivos.

6. Corrosión y protección de superficies

• Para tratamientos distintos al acero inoxidable: no aplicable; ambas son aleaciones resistentes a la corrosión (acero inoxidable/aleaciones de níquel de alta presión). Los recubrimientos superficiales (pintura, proyección térmica, revestimiento) pueden utilizarse para una protección mecánica o estética adicional, pero no sustituyen la selección de la aleación en medios corrosivos.
• La resistencia a la corrosión localizada de las aleaciones de acero inoxidable puede aproximarse utilizando PREN: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Aplicación del PREN: Es especialmente útil para aceros inoxidables austeníticos, donde el Mo y el N mejoran notablemente la resistencia a la corrosión por picaduras. El Incoloy 825, con un contenido medible de Mo, presenta un PREN superior al del Incoloy 800 (que contiene cantidades insignificantes de Mo), lo que indica una mayor resistencia a la corrosión por picaduras y por hendiduras en ambientes con cloruros.
• Resumen cualitativo de la corrosión:
• Incoloy 825: resistencia superior a los ácidos reductores (sulfúrico, fosfórico), buena resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión inducido por cloruros en muchas condiciones de proceso y resistencia mejorada a picaduras/grietas debido a Mo + Cu.
• Incoloy 800: excelente resistencia a la oxidación y a la corrosión general a altas temperaturas y buena resistencia a atmósferas carburantes/oxidantes; menos capaz que el 825 en regímenes de corrosión ácida agresiva o localizada.

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Conformado: Ambas aleaciones se conforman y doblan razonablemente bien en estado recocido; requieren radios de curvatura mayores que el acero dulce debido a su menor módulo y mayor recuperación elástica. El conformado en frío aumenta el endurecimiento por deformación; puede ser necesario un recocido intermedio para conformados severos.
• Maquinabilidad: Las aleaciones de níquel son más difíciles de mecanizar que los aceros ferríticos. Su menor conductividad térmica, mayor resistencia y endurecimiento por deformación exigen herramientas robustas, velocidades de corte reducidas, un buen control de virutas y refrigerante. El Incoloy 825 (con mayor contenido de níquel) suele ser ligeramente más mecanizable que algunas aleaciones con mayor contenido de níquel, pero sigue siendo un reto en comparación con los aceros al carbono; el Incoloy 800 es comparable.
• Acabado: El rectificado de superficies, el pulido y el acabado relacionado con la soldadura siguen la práctica estándar para aleaciones de níquel; la pasivación es menos relevante que en los aceros inoxidables, pero puede ser necesario un decapado y una limpieza controlados para restaurar el rendimiento anticorrosivo después de la fabricación.

8. Aplicaciones típicas

Incoloy 800 (usos comunes)	Incoloy 825 (usos comunes)
Componentes de hornos de alta temperatura, intercambiadores de calor y tuberías de generadores de vapor (atmósferas oxidantes)	Equipos para procesos químicos que manipulan ácidos sulfúricos, fosfóricos y orgánicos
Tuberías y conductos en centrales eléctricas (corrosión moderada, alta temperatura)	Tuberías, recipientes y accesorios en sistemas de decapado ácido, fertilizantes y plataformas marinas.
Elementos en reformadores petroquímicos, tubos radiantes	Intercambiadores de calor, bridas y recubrimientos de soldadura donde se requiere resistencia a la corrosión por cloruros/picaduras
Componentes que requieren estabilidad frente a la carburización y la oxidación	Entornos de procesos químicos húmedos, donde las condiciones reductoras y la corrosión localizada son motivo de preocupación.

Justificación de la selección: - Elija Incoloy 800 cuando la resistencia a altas temperaturas, la resistencia a la oxidación y la rentabilidad sean prioridades, y los fluidos del proceso no sean agresivamente reductores ni ricos en cloruros. - Elija Incoloy 825 cuando la corrosión acuosa en ácidos reductores, la presencia de cloruros o la resistencia a la corrosión localizada sean un requisito primordial.

9. Costo y disponibilidad

• Costo relativo: Incoloy 825 es generalmente más caro que Incoloy 800 debido a su mayor contenido de Ni y la adición de Mo y Cu. Los precios de mercado fluctúan con los mercados del níquel y el molibdeno.
• Disponibilidad: Ambos grados se encuentran disponibles a nivel mundial en placas, láminas, bobinas, tuberías, tubos y barras. El Incoloy 800 (y sus variantes para altas temperaturas) es ampliamente utilizado en las cadenas de suministro de energía y petroquímica; el 825 es una opción estándar en las cadenas de suministro químicas y marítimas. Los plazos de entrega pueden ser mayores para productos especiales y diámetros o espesores grandes.

10. Resumen y recomendación

Tabla resumen (cualitativa):

Atributo	Incoloy 800	Incoloy 825
Soldabilidad	Muy bien (procedimientos estándar)	Muy bueno (se recomiendan controles de procedimiento)
Resistencia-Tenacidad	Alta estabilidad térmica (especialmente a 800H/HT)	Buena tenacidad; no apto para alta fluencia.
Corrosión (ácida/cloruro)	Moderada (corrosión/oxidación general)	Superior (reducción de ácidos, resistencia a picaduras y grietas)
Costo	Más bajo	Más alto

Recomendaciones: - Elija Incoloy 800 si: - La temperatura de servicio o la resistencia a la oxidación es un factor determinante (por ejemplo, intercambiadores de calor de alta temperatura, tubos radiantes). - El entorno del proceso no es fuertemente reductor ni contiene cloruros y las presiones presupuestarias favorecen una aleación de níquel-hierro-cromo de menor costo. - Se requiere resistencia a la fluencia (seleccione las variantes 800H/800HT).

• Elija Incoloy 825 si:
• El servicio contiene ácidos reductores (sulfúrico, fosfórico) o concentraciones significativas de cloruros donde la corrosión localizada o la corrosión bajo tensión son una preocupación.
• Se requiere una resistencia superior a la corrosión por picaduras, corrosión por hendiduras y ataque ácido, y el costo adicional se justifica por un menor mantenimiento y una mayor vida útil.
• Su aplicación implica reacciones químicas mixtas de oxidación y reducción, donde las adiciones de Mo y Cu proporcionan claras ventajas.

Nota final: Ambas aleaciones son opciones de ingeniería robustas; la selección correcta depende de una revisión minuciosa de la química del proceso, la temperatura, la carga mecánica (incluida la fluencia), las limitaciones de fabricación y el costo del ciclo de vida. Siempre confirme los requisitos químicos y mecánicos exactos con los certificados de fábrica y consulte a especialistas en corrosión para entornos de proceso críticos o novedosos.