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HK40-Gussteile: Zusammensetzung, Eigenschaften und Einsatz

HK40 ist ein hitzebeständiger nichtrostender Stahlguss mit etwa 25 % Chrom, 20 % Nickel und 0,4 % Kohlenstoff, genormt in ASTM A351 für statischen Guss und in ASTM A608 für Schleudergussrohre. Er wird für Ofenteile verwendet, die bei hoher Temperatur Last tragen: Rohrstützen, Rohraufhänger (Hängeeisen) und Rohrböden in Röhrenöfen und früher auch die Rohre von Dampfreformern und Spaltöfen.

Veröffentlicht 17. Okt. 2026 · Aktualisiert 15. Nov. 2026 · Ni-Chrome Alloy Castings

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Wie ist HK40 zusammengesetzt?

HK40 ist eine Legierung auf Eisenbasis. Die folgenden Bereiche sind die Grenzwerte für die Sorte HK40 nach ASTM A351 in Massenprozent. Rest Eisen.

Element	ASTM A351 HK40, Masse-%
Kohlenstoff	0,35 bis 0,45
Chrom	23,0 bis 27,0
Nickel	19,0 bis 22,0
Mangan	max. 1,50
Silizium	max. 1,75
Molybdän	max. 0,50
Phosphor	max. 0,040
Schwefel	max. 0,040

Quelle: ASTM A351, Sorte HK40, wie in der Datenbank Total Materia wiedergegeben. Schleudergussrohre werden nach ASTM A608 bestellt; deren HK40-Zeile ist identisch bis auf Silizium mit 0,50 bis 2,00 %. Maßgeblich ist die Ausgabe, die in Ihrer Bestellung genannt ist.

ASTM A351 legt für HK40 außerdem Mindestwerte im Zugversuch bei Raumtemperatur fest: 425 MPa (62 ksi) Zugfestigkeit, 240 MPa (35 ksi) Streckgrenze und 10 % Bruchdehnung. Das sind Abnahmeprüfungen an der Schmelze, keine Auslegungswerte bei Temperatur. Für die Zeitstandauslegung legt das Regelwerk des Bestellers oder der Ofenplaner die zulässige Spannung fest.

Der Kohlenstoff unterscheidet HK40 vom Knetwerkstoff 310, der ähnliche Chrom- und Nickelgehalte, aber weit weniger Kohlenstoff hat. Bei 0,35 bis 0,45 % Kohlenstoff erstarrt die Legierung mit einem Netzwerk aus Chromkarbiden zwischen den Dendriten, und dieses Netzwerk gibt dem Gussteil seine Zeitstandfestigkeit. Derselbe Kohlenstoff macht die Legierung ungeeignet zum Schmieden oder Walzen; HK40-Teile werden deshalb gegossen.

Welche Entsprechungen gibt es für HK40?

UNS: J94204.
EN / DIN: 1.4848, GX40CrNiSi25-20 (EN 10295). Eine enge Entsprechung, keine identische Spezifikation.
ASTM: A351 HK40 für statischen Guss, A608 HK40 für Schleudergussrohre. Die H-Buchstabenreihe stammt vom ACI, dem früheren Alloy Casting Institute.
Nicht dasselbe wie A297 HK. ASTM A297 führt ebenfalls eine Sorte HK (UNS J94224) mit einem viel breiteren Kohlenstoffbereich. Steht auf einer Zeichnung „HK“ ohne „40“, fragen Sie nach, welche gemeint ist.

Querverweise helfen, eine Zeichnung einer Sorte zuzuordnen. Sie beweisen nicht, dass zwei Spezifikationen austauschbar sind; nennen Sie deshalb die geforderte Norm.

Wo wird HK40 eingesetzt?

HK40 kommt dort zum Einsatz, wo ein Teil unter Last bei Temperaturen bis etwa 1.000 °C in sauberem oxidierendem oder schwach reduzierendem Gas formstabil bleiben muss. In Röhrenöfen und Industrieöfen heißt das:

Rohrstützen, Rohrböden und Rohraufhänger in Strahlungs- und Konvektionsteil;
Ofenrohre und die Formstücke, die sie verbinden, sofern der Planer nicht auf eine HP-Sorte umgestiegen ist;
tragende Ofenteile, Brennerteile und Vorrichtungen.

Viele Jahre war HK40 auch der Standardwerkstoff für Katalysatorrohre in Dampfreformern und für Spaltrohre in Ethylenanlagen. In den meisten neuen Reformern und Spaltöfen wurde er inzwischen durch niobmodifizierte HP-Sorten ersetzt; die Gründe stehen weiter unten. Unser Leitfaden zu Gussteilen für Reformeröfen erklärt, welche Teile eines Reformerofens gegossen werden und in welchen Sorten. Das gesamte Spektrum an Formen, die wir gießen, steht auf der Seite Gusskomponenten. Ni-Chrome gießt Ofenrohre für Röhrenöfen und Industrieöfen sowie Einbauteile und Formstücke.

Wie versagt HK40 im Betrieb?

Veröffentlichte Schadensanalysen von HK40-Rohren nennen vier Mechanismen, die oft zusammenwirken.

Kriechschädigung. Eine japanische Untersuchung von rund 70 HK40-Katalysatorrohren aus Dampfreformern fand Kriechrisse in Längsrichtung im Grundwerkstoff und nahe den Rundnähten sowie Risse in Umfangsrichtung im Schweißgut der Rundnähte (Journal of the Japan Petroleum Institute).
Sigma-Phase und Versprödung. Lange Verweilzeit bei Temperatur bildet spröde Sigma-Phase. Ein nach etwa 55.000 Stunden ausgefallenes HK40-Rohr zeigte Sigma-Phase mit nadelförmigen Karbiden und Risse entlang der Korngrenzen; die Autoren hielten es für nicht reparaturschweißbar (Revista de Metalurgia).
Sekundärkarbidausscheidung. In Spaltöfen versprödeten HK40-Rohre durch sekundäre M₇C₃-Chromkarbide, die sich an den Korn- und Zellgrenzen des stängeligen Gussgefüges bildeten (Kirchheiner und Woelpert, Schmidt + Clemens, veröffentlicht bei Niobium Tech).
Überhitzung. Eine Untersuchung modifizierter HK40-Reformerrohre, die nach vier Jahren rissen, führte den Schaden auf Überhitzung durch verstopften Katalysator mit eingeschränktem Durchfluss zurück (CSIR-NML, Jamshedpur).

Der gemeinsame Nenner ist die Temperatur. Die Zeitstandlebensdauer fällt mit steigender Wandtemperatur steil ab; ein örtlicher Hotspot oder längerer Betrieb oberhalb der Auslegung verkürzt die Lebensdauer deutlich. Statische Teile wie Stützen und Aufhänger sind meist geringer beansprucht als Druckrohre, ein Grund, warum HK40 für sie weiterhin verbreitet ist.

Wann ist HK40 die bessere Wahl als HP-Nb?

HP-Nb enthält etwa 35 % Nickel und einen Niobzusatz. Die Branche ist darauf umgestiegen, weil es kriechfester ist. Schmidt + Clemens berichten, dass IN 519, ein früher niobhaltiger Nachfolger von HK40, bei 1.000 °C eine um etwa 25 % höhere Zeitstandfestigkeit hatte und nach 10.000 Stunden bei 900 °C eine Kriechduktilität von 8 bis 10 % gegenüber etwa 3 % bei HK40.

HK40 bleibt eine vernünftige Wahl, wenn:

das Teil eine Stütze, ein Aufhänger oder ein Rohrboden ist, der vor allem durch das Eigengewicht und die getragenen Rohre belastet wird;
die Wandtemperatur deutlich unter der Obergrenze des HK40-Bereichs bleibt;
die Anlage gleichwertig ersetzt und die ursprüngliche Auslegung HK40 war;
die Kosten wichtiger sind als die zusätzliche Reserve, da HK40 wesentlich weniger Nickel enthält als HP-Sorten.

Wechseln Sie zu HP-Nb, wenn Auslegungstemperatur oder Spannung steigen, wenn die Wände dünner werden müssen oder wenn aufkohlendes Gas vorliegt, denn die niobhaltigen HP-Sorten widerstehen auch der Aufkohlung besser.

Welches Gießverfahren eignet sich für HK40?

In der allgemeinen Praxis werden runde Rohre im Schleuderguss in einer rotierenden Metallkokille gegossen und nach ASTM A608 bestellt. Stützen, Aufhänger, Rohrböden, Formstücke und andere Formteile werden statisch in Sandformen gegossen und nach ASTM A351 bestellt. Das Verfahren ergibt sich aus der Form des Teils. Nennen Sie uns das Teil, und wir schlagen das Verfahren vor.

Wer gießt HK40?

Wir gießen HK40 statisch in Sand für Stützen, Aufhänger, Rohrböden und Formstücke sowie im Schleuderguss für Rohre, Hülsen und Ringe. Anfrage zu HK40 →

Was gehört in eine Anfrage (RFQ) für HK40-Gussteile?

Norm und Ausgabe: A351 HK40, A608 HK40 oder EN 1.4848.
Die Zeichnung mit Toleranzen, Bearbeitungszugabe und, falls bekannt, Fertiggewicht.
Betriebstemperatur, Atmosphäre (oxidierend, aufkohlend, schwefelhaltig) und ob das Teil Temperaturwechseln ausgesetzt ist.
Stückzahl und ob es sich um einen Ersatz oder eine Neukonstruktion handelt.
Prüfungen: Zeugnisse über Chemie und Zugversuch, Durchstrahlungsprüfung mit Bewertungsnorm und Schärfegrad (ASTM E446 für Wanddicken bis 51 mm, E186 für dickere Wände), Farbeindringprüfung, PMI und etwaige Abnahme durch Dritte.
Kennzeichnung, Form der Dokumentation und jede erforderliche Zulassung durch EIL, Lizenzgeber oder Endkunden.

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Fragen zu HK40

Ist HK40 dasselbe wie 310?

Nein. Chrom und Nickel sind ähnlich, aber HK40 hat 0,35 bis 0,45 % Kohlenstoff. Dieser Kohlenstoff verleiht ihm eine weit bessere Zeitstandfestigkeit und bedeutet, dass es ihn nur als Gusswerkstoff gibt.

Lässt sich betriebsgealtertes HK40 reparaturschweißen?

Manchmal, aber gealterter Werkstoff mit Sigma-Phase ist spröde und kann reißen. Veröffentlichte Arbeiten fanden, dass ein Lösungsglühen die Duktilität bei Raumtemperatur wiederherstellte, nicht aber die Zeitstandlebensdauer. Lassen Sie den gealterten Werkstoff zuerst begutachten.

Warum sind Reformer und Spaltöfen von HK40 auf HP-Sorten umgestiegen?

Wegen höherer Zeitstandfestigkeit und Kriechduktilität. Die niobhaltigen Sorten, die auf HK40 folgten, hielten bei gleicher Temperatur länger oder erlaubten dünnere Wände, und Niob verbesserte zudem die Beständigkeit gegen Aufkohlung.