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Scheda lega

Getti in HK40: composizione, proprietà e impieghi

L'HK40 è una lega inossidabile da getto resistente al calore con circa il 25% di cromo, il 20% di nichel e lo 0,4% di carbonio, coperta dalla ASTM A351 per i getti statici e dalla ASTM A608 per i tubi colati per centrifugazione. Si usa per i componenti di forno che sopportano carichi ad alta temperatura: supporti tubi, sospensioni (tiranti) dei tubi e piastre tubiere nei forni di processo (fired heater) e, in passato, i tubi dei reformer a vapore e dei forni di cracking.

Pubblicato il 17 ott 2026 · Aggiornato il 15 nov 2026 · Ni-Chrome Alloy Castings

Qual è la composizione dell'HK40?

L'HK40 è una lega a base ferro. Gli intervalli riportati sotto sono i limiti della lega HK40 nella ASTM A351, in percentuale in peso. Il ferro è il resto.

Fonte: ASTM A351, lega HK40, come riportata nel database Total Materia. I tubi colati per centrifugazione si acquistano secondo ASTM A608, la cui riga HK40 è identica tranne che per il silicio, compreso tra 0,50 e 2,00%. Fa fede l'edizione indicata nel vostro ordine d'acquisto.

La ASTM A351 fissa anche i valori minimi di trazione a temperatura ambiente per l'HK40: resistenza a trazione 425 MPa (62 ksi), snervamento 240 MPa (35 ksi) e allungamento 10%. Sono prove di accettazione sulla colata, non dati di progetto in temperatura. Per il progetto a creep, la sollecitazione ammissibile la stabilisce il codice del committente o il progettista del forno.

È il carbonio a distinguere l'HK40 dall'inox 310 lavorato plastico, che ha cromo e nichel simili ma molto meno carbonio. Con lo 0,35-0,45% di carbonio la lega solidifica con una rete di carburi di cromo tra le dendriti, ed è questa rete a dare al getto la resistenza allo scorrimento viscoso (creep). Lo stesso carbonio rende la lega inadatta alla forgiatura o alla laminazione, quindi i pezzi in HK40 si producono come getti.

Quali sono gli equivalenti dell'HK40?

• UNS: J94204.
• EN / DIN: 1.4848, GX40CrNiSi25-20 (EN 10295). Una corrispondenza stretta, non una specifica identica.
• ASTM: A351 HK40 per i getti statici, A608 HK40 per i tubi colati per centrifugazione. La serie con la lettera "H" deriva dall'ACI, il vecchio Alloy Casting Institute.
• Non è uguale all'A297 HK. Anche la ASTM A297 elenca una lega HK (UNS J94224) con un intervallo di carbonio molto più ampio. Se un disegno riporta "HK" senza "40", chiedete quale delle due si intende.

Le tabelle di corrispondenza aiutano ad associare un disegno a una lega. Non provano che due specifiche siano intercambiabili, quindi indicate la norma che vi serve.

Dove si usa l'HK40?

L'HK40 si impiega dove un pezzo deve mantenere la forma sotto carico a temperature fino a circa 1.000 °C, in un gas pulito ossidante o debolmente riducente. Nei forni di processo e nei forni industriali questo significa:

• supporti tubi, piastre tubiere e sospensioni nelle sezioni radiante e convettiva;
• tubi di forno e raccordi che li collegano, dove il progettista non è passato a una lega HP;
• parti strutturali del forno, componenti dei bruciatori e attrezzature.

Per molti anni l'HK40 è stato anche il materiale standard per i tubi catalitici dei reformer a vapore e per i tubi di cracking dell'etilene. Nella maggior parte dei nuovi reformer e cracker è stato poi sostituito dalle leghe HP modificate al niobio, per i motivi spiegati più avanti. La nostra guida ai getti per forni di reforming spiega quali parti di un forno di reforming sono fuse e in quali leghe. La gamma completa delle forme che coliamo è nella pagina dei getti. Ni-Chrome produce per fusione tubi di forno per forni di processo e forni industriali, insieme a componenti interni e raccordi.

Come si danneggia l'HK40 in esercizio?

Le analisi di rottura pubblicate sui tubi in HK40 indicano quattro meccanismi, spesso combinati.

• Danno da creep. Un'indagine giapponese su circa 70 tubi catalitici in HK40 di reformer a vapore ha trovato fessure longitudinali da creep nel metallo base e vicino alle saldature circonferenziali, e fessure circonferenziali nel metallo d'apporto di queste saldature (Journal of the Japan Petroleum Institute).
• Fase sigma e infragilimento. La lunga esposizione in temperatura forma la fragile fase sigma. Un tubo in HK40 rotto, esaminato dopo circa 55.000 ore, mostrava fase sigma con carburi aciculari e cricche lungo i bordi di grano; gli autori lo hanno giudicato non adatto alla riparazione per saldatura (Revista de Metalurgia).
• Precipitazione di carburi secondari. Nei forni di cracking, i tubi in HK40 si sono infragiliti per la formazione di carburi di cromo secondari M₇C₃ lungo i bordi di grano e di cella della struttura colonnare di getto (Kirchheiner e Woelpert, Schmidt + Clemens, pubblicato da Niobium Tech).
• Surriscaldamento. Uno studio su tubi di reformer in HK40 modificato, criccati dopo quattro anni, ha ricondotto la rottura al surriscaldamento causato da catalizzatore intasato che riduceva il flusso (CSIR-NML, Jamshedpur).

Il filo comune è la temperatura. La vita a creep cala bruscamente quando sale la temperatura del metallo, quindi un punto caldo locale o un lungo esercizio sopra il valore di progetto la accorciano molto. Parti statiche come supporti e sospensioni vedono di solito sollecitazioni più basse dei tubi in pressione, ed è uno dei motivi per cui l'HK40 resta diffuso per questi pezzi.

Quando scegliere l'HK40 invece dell'HP-Nb?

L'HP-Nb contiene circa il 35% di nichel e un'aggiunta di niobio. L'industria è passata a questa lega perché ha una resistenza a creep superiore. Schmidt + Clemens riportano che l'IN 519, uno dei primi successori dell'HK40 contenenti niobio, aveva una resistenza a creep superiore di circa il 25% a 1.000 °C, e una duttilità a creep dell'8-10% dopo 10.000 ore a 900 °C contro circa il 3% dell'HK40.

L'HK40 resta una scelta ragionevole quando:

• il pezzo è un supporto, una sospensione o una piastra tubiera caricata soprattutto dal proprio peso e dai tubi che porta;
• la temperatura del metallo resta lontana dal limite superiore del campo dell'HK40;
• l'impianto sostituisce pezzo per pezzo e il progetto originale era in HK40;
• il costo conta più del margine aggiuntivo, dato che l'HK40 contiene molto meno nichel delle leghe HP.

Passate all'HP-Nb quando salgono la temperatura o la sollecitazione di progetto, quando gli spessori devono essere più sottili o quando è presente gas carburante, perché le leghe HP al niobio resistono anche meglio alla carburazione.

Quale processo di fusione è adatto all'HK40?

Come prassi generale, i tubi tondi si colano per centrifugazione in una conchiglia metallica rotante e si acquistano secondo ASTM A608. Supporti, sospensioni, piastre tubiere, raccordi e altri pezzi sagomati si ottengono per colata statica in forma di sabbia e si acquistano secondo ASTM A351. Il processo dipende dalla forma del pezzo. Diteci di che pezzo si tratta e vi proporremo il processo.

Chi produce getti in HK40?

Coliamo l'HK40 staticamente in sabbia per supporti, sospensioni, piastre tubiere e raccordi, e per centrifugazione per tubi, manicotti e anelli. Richiedi informazioni sull'HK40 →

Cosa deve contenere una richiesta d'offerta (RFQ) per getti in HK40?

• La norma e l'edizione: A351 HK40, A608 HK40 oppure EN 1.4848.
• Il disegno con tolleranze, sovrametallo di lavorazione e peso finito, se noto.
• Temperatura di esercizio, atmosfera (ossidante, carburante, contenente zolfo) e se il pezzo è soggetto a cicli termici.
• Quantità, e se si tratta di una sostituzione o di un nuovo progetto.
• Prove: certificati di analisi chimica e di trazione, radiografia con norma e livello di severità di accettazione (ASTM E446 per spessori fino a 51 mm, E186 per pareti più spesse), liquidi penetranti, PMI ed eventuale ispezione di terza parte.
• Marcatura, formato della documentazione ed eventuale approvazione EIL, del licenziatario o dell'utilizzatore finale.

Domande sull'HK40

L'HK40 è uguale all'inox 310?

No. Cromo e nichel sono simili, ma l'HK40 ha lo 0,35-0,45% di carbonio. Questo carbonio gli dà una resistenza a creep molto migliore e fa sì che esista solo come getto.

L'HK40 invecchiato in esercizio si può riparare per saldatura?

A volte, ma il materiale invecchiato con fase sigma è fragile e può criccare. Studi pubblicati hanno rilevato che il trattamento di solubilizzazione ripristina la duttilità a temperatura ambiente ma non la vita a rottura per creep. Fate prima valutare il metallo invecchiato.

Perché reformer e cracker sono passati dall'HK40 alle leghe HP?

Per la maggiore resistenza e duttilità a creep. Le leghe al niobio succedute all'HK40 duravano di più alla stessa temperatura o consentivano pareti più sottili, e il niobio migliorava anche la resistenza alla carburazione.

Fonti

1. Total Materia: ASTM A351 Grade HK40, composizione chimica
2. Kirchheiner e Woelpert, Niobium in centrifugally cast tubes for petrochemical applications (Niobium Tech)
3. Danno da creep nei tubi catalitici in HK40 dei reformer a vapore, Journal of the Japan Petroleum Institute
4. Analisi di un tubo di reformer in HK40 rotto, Revista de Metalurgia (CSIC)
5. Rassegna sull'invecchiamento e la fase sigma nei tubi di reformer in HK40, High Temperature Materials and Processes
6. Estratto ASTM A351/A351M-16: requisiti di trazione dell'HK40
7. Estratto ASTM A608/A608M-14: composizione dell'HK40 per tubi centrifugati
8. Rottura di tubi di reformer in HK40 modificato, CSIR-NML eprints