Monel 400 to stop niklowo-miedziowy odporny na korozję w wielu środowiskach. Składa się z dwóch krystalicznych ciał stałych, które tworzą pojedyncze nowe ciało stałe.
Monel był pomysłem Roberta Crooksa Stanleya z International Nickel Company. Opatentowany w 1906 roku, został nazwany na cześć prezesa firmy, Ambrose Monell. Drugie „L” zostało usunięte z nazwy metalu, ponieważ nie było możliwe opatentowanie nazwiska osoby w tym czasie.
Przegląd
Istnieje wiele odmian stopów Monel, zaczynając od Monel 400, który zawiera co najmniej 63% niklu, od 29% do 34% miedzi, od 2% do 2,5% żelaza oraz od 1,5% do 2% manganu. Monel 405 dodaje nie więcej niż 0,5% krzemu, a Monel K-500 dodaje od 2,3% do 3,15% aluminium i od 0,35% do 0,85% tytanu. Wszystkie te i inne warianty są cenione ze względu na ich odporność na działanie kwasów i zasad, a także ich wysoką wytrzymałość mechaniczną i dobrą ciągliwość.
Monel 400 zawiera taką samą ilość niklu i miedzi, jaka występuje w naturalnie występującej rudzie niklu w Ontario w Kanadzie. Ma wysoką wytrzymałość i może być hartowany tylko przez
chłodne pracowanie. Ze względu na odporność na niszczenie Monel 400 jest najczęściej stosowany w częściach występujących w środowisku morskim i chemicznym.Chociaż jest to bardzo przydatny metal, w większości zastosowań jest on nieopłacalny. Monel 400 kosztuje od 5 do 10 razy tyle, co zwykły nikiel lub miedź.
W rezultacie jest rzadko używany - i tylko wtedy, gdy żaden inny metal nie mógłby wykonać tego samego zadania. Na przykład Monel 400 jest jednym z niewielu stopów, który utrzymuje swoją wytrzymałość w temperaturach ujemnych, dlatego jest stosowany w takich okolicznościach.
Produkcja
Według Azom.com, w Monel 400 można zastosować techniki obróbki stopów żelaza, choć jest to trudne, ponieważ twardnieje podczas procesu.
Jeśli celem jest hartowanie Monel 400, jedyną opcją jest obróbka na zimno przy użyciu miękkich materiałów matrycowych. Dzięki obróbce na zimno stosuje się naprężenia mechaniczne zamiast ciepła, aby zmienić kształt metalu.
Azom.com zaleca spawanie łukowe, spawanie łukowe, spawanie łukowe i spawanie łukowe w Monel 400. Podczas pracy na gorąco Monelu 400 temperatura powinna wynosić od 648 do 1776 stopni Celsjusza (1200-2 150 stopni Fahrenheita). Można go wyżarzać w temperaturze 926 stopni Celsjusza (1700 stopni Fahrenheita).
Aplikacje
Ze względu na swoją odporność na kwasy, zasady, wodę morską i inne Monel 400 jest często stosowany w aplikacjach, w których korozja może być problemem. Według Azom.com dotyczy to środowisk morskich, w których potrzebne są armatura, zawory, pompy i systemy rur.
Inne zastosowania czasami obejmują zakłady chemiczne, w tym środowiska wykorzystujące kwas siarkowy i kwas fluorowodorowy.
Innym obszarem, w którym Monel 400 jest popularny, jest przemysł okularów. Jest to jeden z najpopularniejszych materiałów stosowanych w ramach, szczególnie do elementów wzdłuż skroni i grzbietu nosa. Według Eyecare Business, połączenie wytrzymałości i odporności na korozję sprawia, że jest przydatny do ram.
Wadą jest jednak to, że trudno jest go kształtować, co ogranicza jego przydatność do niektórych ramek.
Wady
Choć cenny w wielu zastosowaniach, Monel 400 nie jest idealny. Chociaż jest odporny na korozję na wiele sposobów, nie jest w stanie wytrzymać tlenku azotu, kwasu azotawego, dwutlenku siarki i podchlorynów. Dlatego Monel 400 nie powinien być stosowany w środowiskach, w których byłby narażony na działanie tych elementów.
Monel 400 jest również podatny na korozję galwaniczną. Oznacza to, że łączniki aluminiowe, cynkowe lub żelazne mogą szybko skorodować, jeśli zostaną użyte z Monel 400.
Standardowy skład Monelu 400
Standardowy skład Monelu 400 składa się głównie z niklu i miedzi:
- Nikiel (plus kobalt): Minimum 63%
- Węgiel: maksymalnie 0,3%
- Mangan: maksymalnie 2,0%
- Żelazo: maksymalnie 2,5%
- Siarka: maksymalnie 0,024%
- Krzem: maksymalnie 0,5%
- Miedź: 29–34%
Właściwości stopu niklu i miedzi Monel 400
Poniższa tabela opisuje właściwości Monel 400.
W porównaniu z innymi podobnymi metalami jest niezwykle wytrzymały i odporny na korozję.
| własność | Wartość (metryczna) | Wartość (imperialna) |
|---|---|---|
| Gęstość | 8.80*103 kg / m3 | 549 funtów / stopy3 |
| Moduł sprężystości | 179 GPa | 26 000 ksi |
| Rozszerzalność termiczna (20ºC) | 13.9*10-6º C-1 | 7.7*10-6 w / (w * ºF) |
| Specyficzna pojemność cieplna | 427 J / (kg * K) | 0,102 BTU / (funt * ºF) |
| Przewodność cieplna | 21,8 W / (m * K) | 151 BTU * in / (hr * ft2* ºF) |
| Rezystywność elektryczna | 54.7*10-8 Ohm * m | 54.7*10-6 Ohm * cm |
| Wytrzymałość na rozciąganie (wyżarzona) | 550 MPa | 79 800 psi |
| Granica plastyczności (wyżarzona) | 240 MPa | 34 800 psi |
| Wydłużenie | 48% | 48% |
| Temperatura Liquidus | 1 350 ° C | 2460º F |
| Temperatura Solidus | 1300 ° C | 2 370 ° F |
Źródła: www.substech.com, www.specialmetals.com