Nimonic 90A (UNS N07090)
Superaleación Ni-Cr-Co para Alabes de Turbina y Muelles de Alta Temperatura
Nimonic 90A / Nimonic 90 (tambien UNS N07090, W.Nr. 2.4632 / 2.4969, GH4090 / GH90, NiCr20Co18Ti) es una superaleación de níquel-cromo-cobalto endurecible por precipitación de fase gamma prima (Ni3(Al,Ti)). Evolucion del Nimonic 80A con adicion de Co ~18%, esta aleación opera desde 650 hasta 920 C con alta resistencia a la fluencia lenta y al agrietamiento por fatiga térmica. Es la referencia clasica de la familia Nimonic para alabes, discos de turbina, muelles y fijaciones aeronauticas. En SHUNFU METAL fabricamos esta aleación según AMS 5829, BS HR1/HR2/HR202 y GB/T 14992, mediante fusión al vacio (VIM) y refundicion por electroescoria (ESR), con análisis OES por colada bajo el sistema de calidad ISO 9001 y los estandares del programa API Q1. Su composición tipica Ni~54Cr~20Co~18Ti~2.6Al~1.5 produce un volumen de gamma prima del 35-45% que sostiene la resistencia mecánica hasta el límite de servicio de 920 C.
Aplicaciones de Nimonic 90A (GH4090)
Alabes, Discos y Componentes de Turbina
Alabes de turbina de gas, discos, anillos de soporte, alabes directores (NGV) y secciones de anillo para motores aeronauticos hasta 870 C. SHUNFU METAL suministra barra forjada y disco según BS HR1/AMS 5829 con ensayos de creep y ultrasonicos certificados por lote.
Muelles de Alta Temperatura
Una de las aleaciones más especificadas para muelles de compresion y tracción en zona caliente hasta 600 C: muelles de combustor, fuelles de escape, anillos de retencion y clips de sujecion. SHUNFU METAL suministra alambre de 0.44-8.0 mm en temple de muelle y estado solubilizado según BS HR501/502/503.
Válvulas de Escape de Motor
Válvulas de escape para motores de combustión interna de alto rendimiento y motores diesel marinos. Combinacion de resistencia al calor, corrosión por gases de combustión y fatiga térmica en ciclos de apertura/cierre repetitivos. SHUNFU suministra barra de 8-100 mm para mecanizado CNC de válvulas.
Fijaciones y Tornilleria Aeronautica
Pernos, tornillos, esparragos y remaches para servicio en zona caliente de turbinas y sistemas de escape. Resistencia a la relajacion superior a Inconel 718 por encima de 650 C bajo carga sostenida. SHUNFU METAL suministra barra y alambron con propiedades de tracción y dureza verificadas para aplicaciones de fijacion.
Recalentadores de Escape y Herramientas de Trabajo en Caliente
Componentes de recalentadores de turbina de aviacion, utillajes de forja en caliente, matrices de extrusion y mandriles. Resistencia a oxidación en gases de combustión calientes hasta 920 C. SHUNFU METAL suministra forjas de forma cercana a la final según plano del cliente.
Fijaciones para Servicio Amargo (NACE MR0175)
Pernos y fijaciones con certificación NACE MR0175 / ISO 15156-3 para entornos con H2S en extraccion y procesamiento de petróleo y gas. SHUNFU METAL verifica dureza máximo 35 HRC y ensayos de corrosión bajo tensión según NACE TM0177 método A.
Suministro de Nimonic 90A por SHUNFU METAL
Barra Redonda, Cuadrada y Hexagonal (AMS 5829 / BS HR1)
Barra laminada en caliente: diametro 8 mm – 100 mm. Barra forjada (ODF): diametro 100 mm – 350 mm. Barra estirada en frío: 3 mm – 25 mm. Longitud: 1000-6000 mm. Estado: solubilizado (1080 C / 8h, temple al aire o agua/aceite) y desbastado (RT), o forja negra. Dureza suministro ≤295 HV. Inspeccion ultrasonica UT A/SAE AMS-STD-2154 Clase AA disponible. Corte a medida y certificados EN 10204 3.1 por colada.
Chapa, Fleje y Cinta (BS HR202)
Chapa laminada en frío: espesor 0.25 mm – 3.0 mm. Chapa laminada en caliente: 3.0 mm – 50 mm. Cinta: 0.05 mm – 1.0 mm. Estado: solubilizado (1100-1150 C / 1-10 min, temple). Acabado superficial brillante (laminado en frío) o decapado. Dureza suministro ≤250 HV. SHUNFU METAL controla el tamano de grano y la textura cristalografica para conformabilidad optima en embuticion y repujado.
Forjas Libres, Anillos y Discos
Discos de turbina forjados, anillos sin soldadura (SRR), ejes, bridas y piezas de forma cercana a la final. Peso máximo unitario: 3000 kg. Forja con inicio a 1150-1200 C y final no inferior a 950 C. SHUNFU METAL aplica homogeneizacion previa a la forja para eliminar segregacion de lingote VIM+ESR. Mecanizado CNC y corte por chorro de agua disponibles.
Alambron, Hilo para Muelles y Soldadura
Alambron estirado en frío: diametro 0.44 mm – 8.0 mm. Estados disponibles: recocido brillante, temple de muelle (spring temper) y solubilizado. Especificaciones: BS HR501 (estirado en frío), BS HR502 (estirado + solubilizado), BS HR503 (insertos roscados). Hilo de soldadura: ERNiCr-3 (Inconel 82) para uniones no criticas; hilo de aportacion coincidente Nimonic 90 para recuperación total de resistencia. Corte a medida y embalaje en carrete.
Composición Quimica de Nimonic 90A (AMS 5829 / BS HR1 / GB/T 14992)
| Elemento | % Min. | % Max. | Funcion en la aleación |
|---|---|---|---|
| Níquel (Ni) | Bal. | ~54-58 | Matriz austenítica FCC; base para la precipitación coherente de gamma prima Ni3(Al,Ti) |
| Cromo (Cr) | 18.0 | 21.0 | Resistencia a oxidación en caliente; forma capa protectora de Cr2O3 densa hasta 920 C |
| Cobalto (Co) | 15.0 | 21.0 | Elemento distintivo: eleva la temperatura de solvus de gamma prima de ~950 C (Nimonic 80A) a ~985-1010 C; estabiliza γ’ y potencia la resistencia al creep por encima de 750 C |
| Titanio (Ti) | 2.0 | 3.0 | Formador principal de gamma prima (Ni3Ti); junto con Al produce fraccion volumetrica de γ’ ~35-45% |
| Aluminio (Al) | 1.0 | 2.0 | Co-formador de gamma prima (Ni3Al); Al/Ti ~0.5-0.7 garantiza estabilidad térmica del precipitado y resistencia a la oxidación |
| Hierro (Fe) | – | 1.50 | Residual; SHUNFU METAL controla típicamente <1.0% para preservar estabilidad de la matriz austenítica |
| Carbono (C) | – | 0.13 | Forma carburos M23C6 y MC en bordes de grano; anclaje contra deslizamiento intergranular a alta temperatura |
| Manganeso (Mn) | – | 0.40 | Control de azufre y fluidez durante la fusión VIM |
| Silicio (Si) | – | 0.80 | Desoxidante residual durante fusión |
| Boro (B) | – | 0.020 | Segrega a bordes de grano; retarda nucleacion de cavidades de creep y suprime fractura intergranular |
| Circonio (Zr) | – | 0.15 | Refuerza bordes de grano junto con B; mejora ductilidad en fluencia lenta de larga duracion |
| Cu / P / S | – | 0.20 / 0.020 / 0.015 | Impurezas; estricto control para evitar fragilizacion en caliente y perdida de ductilidad intergranular |
Diseno tipico de composición: Ni~54.5Cr~19.5Co~18.0Ti~2.6Al~1.5 — Al+Ti total ≈ 3.8-4.8%, generando del 35% al 45% de fraccion volumetrica de gamma prima. El ratio Al/Ti ~0.5-0.7 es clave: titanio mayoritario maximiza la resistencia, aluminio asegura estabilidad del precipitado evitando la transformacion a fase η (Ni3Ti hexagonal) por sobreexposicion térmica. SHUNFU METAL verifica composición química por OES en cada colada VIM+ESR bajo ISO 9001:2015 y API Q1, con certificados EN 10204 3.1 trazables por número de colada único.
Propiedades Mecánicas y Fisicas de Nimonic 90A (GH4090)
Tratamiento térmico estándar — Doble envejecimiento según BS HR1/BS HR2 (barra/forja): (1) Solubilizacion: 1080 C / 8h, temple al aire o agua/aceite (rapidez crítica para retener solutos de γ’). (2) Precipitacion: 700 C / 16h, enfriamiento al aire. Este regimen produce distribucion bimodal optima de gamma prima (primaria gruesa + secundaria fina) para máxima resistencia. Para chapa (BS HR202): solubilización 1100-1150 C / 1-10 min + temple, estabilizacion opcional 925 C / 1h, envejecimiento 750 C / 4h. SHUNFU METAL registra y certifica curvas tiempo-temperatura de cada hornada en hornos controlados por ordenador.
| Propiedad | Valor | Condicion / Notas |
|---|---|---|
| Rm a temperatura ambiente (barra, envejecida) | ≥ 1080 MPa | BS HR2 / AMS 5829 — mínimo requerido; valor tipico 1200-1400 MPa |
| Rp0.2 a temperatura ambiente (barra, envejecida) | ≥ 695 MPa | BS HR2 — mínimo requerido; valor tipico 800-950 MPa |
| Alargamiento A5 (barra, envejecida) | ≥ 20% | BS HR2 — valor tipico 25-35% en barras de diametro <100 mm |
| Dureza (barra, envejecida) | ≥ 310 HV (min 293 HB) | Rango tipico 310-375 HV; dureza suministro solubilizado ≤295 HV |
| Rm a 500 C (barra, envejecida) | ~1038 MPa (tipico) | Retencion de resistencia excelente a temperatura intermedia |
| Rp0.2 a 500 C (barra, envejecida) | ~672 MPa (tipico) | Límite elástico tipico; >85% del valor a temperatura ambiente |
| Rm a 700 C (barra, envejecida) | ~690 MPa (tipico) | Alta resistencia conservada en el corazon del intervalo de servicio 650-870 C |
| Rotura por fluencia 750 C / 1000 h | ~240 MPa | Muy superior a Nimonic 80A (~180-200 MPa) gracias al Co elevando solvus de γ’ |
| Rotura por fluencia 870 C / 1000 h | ~100 MPa | Límite superior de servicio continuo bajo carga de creep |
| Vida a rotura 870 C / 140 MPa | ≥ 30 h (mínimo) | BS HR2 — criterio de aceptación para aplicaciones de turbina |
Propiedades de chapa (BS HR202, envejecida): Rm ≥1080 MPa | Rp0.2 ≥695 MPa | A5 ≥25% (0.45-3.0 mm). Dureza suministro solubilizado ≤250 HV.
Propiedades de alambre para muelles (BS HR501-503): Temple de muelle + envejecido 650 C/4h: Rm 1500-1800 MPa (diametro fino) hasta 1300-1540 MPa (diametro grueso). Temperatura de servicio sostenida hasta 600 C con minima relajacion. SHUNFU METAL verifica resistencia a la tracción y ensayo de enrollamiento en cada lote.
Propiedades a 500 C — chapa (BS HR202, envejecida): Rm ~995 MPa | Rp0.2 ~740 MPa | A5 ~30% — ductilidad prácticamente inalterada respecto a temperatura ambiente.
Propiedades fisicas:
• Densidad: 8.18-8.20 g/cm3
• Punto de fusión: 1310-1370 C
• Módulo elástico (E): 213 GPa (20 C) / 185 GPa (538 C)
• Módulo de rigidez (G): 82.5 GPa (20 C)
• Coeficiente de dilatacion térmica: 12.7 x 10-6/K (20-100 C); 14.8 x 10-6/K (20-538 C)
• Conductividad térmica: 11.5 W/(m-K) a 20 C; 21.8 W/(m-K) a 100 C
• Resistividad electrica: 118 μΩ-cm (20 C)
• No magnetico a todas las temperaturas
Comparativa Nimonic 90A vs Nimonic 80A: La diferencia fundamental radica en el cobalto: Nimonic 90A contiene 15-21% Co frente a ≤2% de Nimonic 80A. Este Co adicional eleva la temperatura de solvus de gamma prima de ~950 C a ~985-1010 C, resultando en superior resistencia a la fluencia lenta por encima de 730 C. En contrapartida, Nimonic 90A es marginalmente más caro, más dificil de trabajar en frío, y no es apto para servicio nuclear por activacion de Co60. Para temperaturas ≤730 C o entornos nucleares, Nimonic 80A sigue siendo la opción más economica.
Conformabilidad y forja: La forja requiere más potencia que Nimonic 80A debido a la matriz reforzada con cobalto. Rango de forja: 1050-1200 C, sin bajar de 950 C para evitar agrietamiento. Templado al aire o en agua/aceite inmediatamente tras la forja para suprimir precipitación de gamma prima durante el enfriamiento.
Soldabilidad y agrietamiento SAC: Nimonic 90A es más susceptible al agrietamiento por deformacion-envejecimiento (Strain-Age Cracking) que Nimonic 263, pero menos que Rene 41. Se suelda satisfactoriamente con TIG, MIG, SMAW, haz de electrones (EBW) y soldadura por resistencia. Para recuperación total de resistencia se recomienda hilo de aportacion coincidente Nimonic 90 con resolubilizacion + reenvejecimiento post-soldadura. Para uniones no criticas se admite ERNiCr-3 (Inconel 82). SHUNFU METAL recomienda soldar en condicion solubilizada y evitar combinaciones de alto aporte térmico con restriccion rigida.
Preguntas Frecuentes sobre Nimonic 90A
¿Qué normas y certificaciones cumple Nimonic 90A?
Barra, placa, tubo sin costura y piezas forjadas conforme a las normas ASTM aplicables, con calificación NACE MR0175 / ISO 15156-3 para servicio amargo, con certificado EN 10204 tipo 3.1 por colada.
¿Qué equivalentes internacionales tiene Nimonic 90A?
W.Nr. 2.4632 (EN/DIN); la tabla completa de equivalencias aparece en la sección superior de esta página.
¿En qué estado de suministro se entrega?
Suministrado en estado recocido por solución; el rango térmico específico figura en la sección de propiedades mecánicas de esta página.
¿Qué formatos y plazos maneja SHUNFU METAL?
Barra, placa, forja y tubo sin costura conforme a las normas ASTM correspondientes; entregas en 2 a 5 semanas bajo el sistema API Q1.
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