Monel 400 Nikkelbaseret legering

Monel-legering er en Ni-baseret legering, dens vigtigste kemiske sammensætning er nikkel (Ni), det højeste indhold er op til 67%, den anden hovedkemiske sammensætning er kobber (Cu), og indeholder også en lille mængde jern (Fe) , mangan (Mn) og kulstof (C), silicium (Si) og andre grundstoffer.

Styrken af ​​Monel-legering er højere end ren nikkel, og den kan modstå korrosion af forskellige medier, herunder hurtigtstrømmende havvand.Forarbejdningsmetoderne for Monel-legering omfatter varmbearbejdning, koldbearbejdning, bearbejdning og svejsning.

I 1901 skabte Robert Crooks Stanley, en metallurg ved International Nickel Company (INCO), Monel-legeringen.

Kilden til Monel-legeringsnavnet er baseret på oplysninger for at hylde den daværende formand for virksomheden Ambrose Monell (Ambrose Monell).Senere fungerede Mr. Stanley også som formand for International Nickel Corporation.Monel-legering blev givet patent i 1906.

Monel-legering er en dyr legering, hvis pris er 5-10 gange den for rent kobber og rent nikkel.Derfor bruges den kun i applikationer, hvor den ikke kan erstattes af billige alternativer.

 

Kemisk sammensætning og mekaniske egenskaber af Monel 400 legering (N0440):

 

Kemisk sammensætning af Monel 400 legering (%)
C ≤	Si ≤	Mn ≤	P ≤	S ≤	Cr ≥	Ni ≥	Mo ≥	Cu ≤
0,3	0,5	2	-	0,024	-	63	-	28,0-34,0
Andre	N ≤	A l≤	Ti ≤	F e≤	Co ≤	V ≤	W ≤	Nb ≤
	-	-	-	2.5	-	-	-	-

1. Monel 400 (N04400) legerings trækstyrke: σb ≥ 450 Mpa.
2. Monel 400 (N04400) legering flydespænding: σb ≥ 170 Mpa.
3. Monel 400 (N04400) legeringsforlængelse: δ ≥ 30%.

 

Egenskaber af Monel Alloy

Monel legering er en solid opløsning binær legering.Da Ni og Cu er opløst i hinanden, er det også en enfaset legering.Sammenlignet med stål er bearbejdning af Monel-legering vanskelig, hovedsageligt på grund af dens hurtige hærdningsegenskaber.Det kræver drejning ved lave hastigheder og lave tilspændingshastigheder.

Densiteten af ​​Monel-legering 400 er 8,80 g/cm3, smeltetemperaturområdet er 1300~1350 °C, ledningsevnen er omkring 34% IACS (IACS refererer til den internationale standardkonduktivitet for udglødet kobber), og den udglødede hårdhedsværdi er 65 HRB.Monel legering 400 er kendt for sin sejhed og kan opretholde denne sejhed i et betragteligt temperaturområde.

Det kan modstå korrosion af forskellige syrer og alkalier, og nogle Monel-legeringer kan endda modstå ren iltforbrænding.Det bruges normalt i stærkt korrosive miljøer.Monel-legering K-500 dannet efter tilsætning af en lille mængde aluminium (Al) og titanium (Ti) har samme korrosionsbestandighed som Monel-legering 400, men højere styrke, hvilket hovedsageligt skyldes dannelsen af ​​γ'-fase under ældningsbehandling.Under normale omstændigheder er Monel-legering meget dyrere end rustfrit stål.

Monel legering 400 kan også opretholde fremragende mekaniske egenskaber under nul.Selvom styrken og hårdheden vil stige, vil plasticiteten eller sejheden kun falde lidt.Selvom den afkøles i flydende brint, vil legeringen ikke undergå duktilt-skørt overgang.Dette er den væsentligste forskel mellem Monel-legering og jernholdige metalmaterialer (stål og jern) med skørhed ved lav temperatur.

Monel-legering har god korrosionsbestandighed i mange miljøer, men den er tilbøjelig til at ruste, når den udsættes for saltvand;det kan ikke modstå korrosion af medier, der indeholder nitrogenoxid, salpetersyre, svovldioxid og hypochlorit.Brugen af ​​Monel-legering vil også forårsage elektrokemisk korrosion.Med andre ord, når fastgørelseselementer lavet af aluminium, zink eller jern kommer i kontakt med Monel-legering, under visse forhold (såsom brug i hurtigtstrømmende havvand), metalfastgørelse Delene vil blive korroderet hurtigt.

 

Anvendelse af Monel-legering

Rumfart
I 1960'erne.Monel legering har vundet et stort antal ordrer inden for rum- og flykonstruktion.Især brugt til at bygge skroget og huden på eksperimentelle jetfly.For eksempel kan den nordamerikanske X-15 bruges til at modstå den store mængde varme, der genereres af aerodynamisk friktion under ekstremt hurtig flyvning.Monel-legering kan stadig bevare sin styrke ved ekstremt høje temperaturer, hvilket giver den mulighed for at bevare sin formstabilitet ved høje atmosfæriske flyvehastigheder.Under flyvedligeholdelse bruges Monel-legering som en låsetråd i områder med høj temperatur for at sikre, at fastgørelserne er låst;af økonomiske årsager bruges låsetråde i rustfrit stål normalt i andre områder.

Olieudvinding og raffinering
Monel bruges til at fremstille dele, der er i direkte kontakt med koncentreret flussyre i en alkyleringsenhed.Monel-legeringens ekstraordinære modstand mod flussyrekorrosion er fantastisk.Det kan modstå alle koncentrationer af flussyre, og temperaturen kan nå kogepunktet for flussyre.Dette kan være materialet med den bedste korrosionsbestandighed blandt almindeligt anvendte ingeniørlegeringsmaterialer.Monel-legering kan også modstå korrosion af forskellige sulfider og saltsyre i et reducerende miljø.

Marineteknik
Korrosionsbestandigheden af ​​Monel-legering gør det til et ideelt materiale til marine applikationer, såsom rørsystemer, pumpeaksler, søventiler, trolling fiskeliner og kurvefiltre.Nogle Monel-legeringer er fuldstændig umagnetiske og bruges til at lave ankerkabler til minestrygere og huse til udstyr til måling af magnetfelter.På yachter bruges Monel-legeringstråd til at låse ankerkabelbøjler.Monel-legering bruges også til at lave vandtanke og brændstoftanke og andre undervandsanordninger, såsom propelaksler og kølbolte.

Det skal bemærkes, at på grund af problemet med elektrokemisk korrosion (bimetallisk korrosion) i havvand, skal Monel-legeringen isoleres fra andre metaller (såsom stål) under skibsbygning.New York Times publicerede den 25. august 1915. En artikel i ”rapporterede om ulykken med en 215 fod lang yacht: ”Den første yacht, hvis skrog udelukkende var bygget af Monel-legering, blev omdannet til fragmenter på kun seks uger og blev tvunget til at skrotte”.Takket være elektrokemisk korrosion blev yachtens stålkonstruktionskøler hurtigt eroderet og fortyndet efter kontakt med Monel-legering, hvilket til sidst førte til kollapset af yachtens bund.Med hensyn til havfugleforskning, især udvælgelse af materialer til fuglefodsidentifikationsringen, er fuglefodsidentifikationsringen lavet af Monel-legering blevet brugt i mange slags havfugle, såsom albatrosser, der lever i korrosive havvandsmiljøer.

Musikinstrument
Monel-legering bruges til at fremstille visse højkvalitets musikinstruments ventilstempler eller rotorer, såsom små, store og franske horn.RotoSound brugte Monel-legering til at lave elektriske guitarstrenge i 1962. Disse strenge bruges af mange kunstnere.I 2017 udgav D'Addario strygefirmaet (D'Addario string company) et sæt violinstrengeprodukter, som også er rundviklede strenge med Monel-legering viklet på D- og G-strenge.

 

Andre anvendelser
Identitetsmærker lavet af Monel-legering (hundemærker til amerikanske soldater under Anden Verdenskrig)

Fremragende korrosionsbestandighed over for forskellige syrer og oxygen gør Monel-legering til et højkvalitetsmateriale i den kemiske industri.Andre brugsscenarier såsom:
1. Uranberigelse, de fleste af rørledningerne med stor diameter, der bruges til uranhexafluorid, er lavet af Monel-legering;
2. Reguleringsventil til højtryk og stærk reaktiv flaskegas (såsom HCl);
3. I begyndelsen af ​​det tyvende århundrede blev Monel-legering meget brugt i det overophedede dampsystem af dampgeneratorsæt;
4. Monel-legering bruges også ofte til fremstilling af køkkenvaske og brillestel;
5. Forbrændingskammeret, der bruges til at fremstille kedlens tændrør;
6. Designlevetiden for Clock of Long Now er 10.000 år.På den forudsætning, at der ikke bruges ædelmetaller, er nogle dele af uret lavet af Monel-legeringsmateriale baseret på bekymringer om korrosionsbestandighed.