English
Введение в сплав Монель 400
Монелевый сплав представляет собой сплав на основе Ni, его основной химический состав - никель (Ni), максимальное содержание - до 67%, другой основной химический состав - медь (Cu), а также содержит небольшое количество железа (Fe). , марганец (Mn) и углерод (C), кремний (Si) и другие элементы.
Прочность сплава монель выше, чем у чистого никеля, и он может противостоять коррозии в различных средах, включая быстро текущую морскую воду. Способы обработки сплава монель включают горячую обработку, холодную обработку, механическую обработку и сварку.
В 1901 году Роберт Крукс Стэнли, металлург из Международной никелевой компании (INCO), создал сплав монель.
Источник названия сплава Монель основан на информации, чтобы отдать дань уважения тогдашнему председателю правления компании Амброузу Монеллу (Ambrose Monell). Позже г-н Стэнли также занимал пост председателя International Nickel Corporation. Сплав монель получил патент в 1906 году.
Монелевый сплав - дорогой сплав, цена которого в 5-10 раз выше стоимости чистой меди и чистого никеля. Поэтому он используется только в тех приложениях, где его нельзя заменить дешевыми альтернативами.
Химический состав и механические свойства сплава Монель 400 (NO440)
Chemical Composition of Monel 400 Alloy (%)
C ≤
Si ≤
Mn ≤
P ≤
S ≤
Cr ≥
Ni ≥
Mo ≥
Cu ≤
0.3
0.5
2
-
0.024
-
63
-
28.0-34.0
Other
N ≤
A l≤
Ti ≤
F e≤
Co ≤
V ≤
W ≤
Nb ≤
-
-
-
2.5
-
-
-
-
2. Предел текучести сплава Монель 400 (N04400): σb ≥ 170 МПа.
3. Относительное удлинение сплава Монель 400 (N04400): δ ≥ 30%.
Свойства монелевого сплава
Монелевый сплав представляет собой бинарный сплав твердого раствора. Поскольку Ni и Cu растворены друг в друге, это также однофазный сплав. По сравнению со сталью обработка сплава монель затруднена в основном из-за его характеристик быстрого наклепа. Это требует точения на малых скоростях и малых подачах.
Плотность сплава 400 монель составляет 8,80 г / см3, диапазон температур плавления составляет 1300 ~ 1350 ° C, проводимость составляет около 34% IACS (IACS относится к международному стандарту проводимости отожженной меди), а значение твердости после отжига составляет 65. HRB. Монелевый сплав 400 хорошо известен своей ударной вязкостью и может сохранять эту вязкость в значительном температурном диапазоне.
Он может противостоять коррозии различных кислот и щелочей, а некоторые сплавы монеля могут даже противостоять горению чистого кислорода. Обычно используется в высококоррозионных средах. Монелевый сплав К-500, образованный после добавления небольшого количества алюминия (Al) и титана (Ti), имеет такую же коррозионную стойкость, что и монелевый сплав 400, но более высокую прочность, что в основном связано с образованием γ'-фазы во время обработки старением. В обычных условиях сплав монель намного дороже нержавеющей стали.
Сплав монель 400 также может сохранять отличные механические свойства ниже нуля. Хотя прочность и твердость увеличатся, пластичность или ударная вязкость уменьшатся лишь незначительно. Даже если его охладить в жидком водороде, сплав не подвергнется пластично-хрупкому переходу. Это наиболее существенное отличие сплава монель от материалов из черных металлов (стали и чугуна), обладающих низкотемпературной хрупкостью.
Сплав монель имеет хорошую коррозионную стойкость во многих средах, но он подвержен ржавчине при воздействии соленой воды; он не выдерживает коррозии сред, содержащих оксид азота, азотную кислоту, диоксид серы и гипохлорит. Использование сплава монель также вызовет электрохимическую коррозию. Другими словами, когда крепежные детали из алюминия, цинка или железа вступают в контакт со сплавом монель, при определенных условиях (например, при использовании в быстрой морской воде) металлическое крепление. Детали будут быстро корродировать.
Использование сплава монель
Аэрокосмическая промышленность
В 1960-е гг. Сплав монель завоевал большое количество заказов в области космонавтики и авиастроения. Особенно используется для изготовления фюзеляжа и обшивки экспериментальных реактивных самолетов. Например, North American X-15 может выдерживать большое количество тепла, выделяемого аэродинамическим трением во время чрезвычайно быстрого полета. Сплав монель может сохранять свою прочность при чрезвычайно высоких температурах, что позволяет ему сохранять стабильность формы при высоких скоростях полета в атмосфере. При техническом обслуживании самолетов сплав монель используется в качестве запорной проволоки в высокотемпературных зонах, чтобы гарантировать фиксацию креплений; по экономическим причинам запорные тросы из нержавеющей стали обычно используются в других областях.Добыча и переработка нефти
Монель используется для изготовления деталей, которые непосредственно контактируют с концентрированной плавиковой кислотой в установке алкилирования. Исключительная стойкость монелевого сплава к коррозии плавиковой кислотой поражает. Он может выдерживать все концентрации плавиковой кислоты, а температура может достигать точки кипения плавиковой кислоты. Это может быть материал с лучшей коррозионной стойкостью среди обычно используемых материалов из конструкционных сплавов. Сплав монель также может противостоять коррозии различных сульфидов и соляной кислоты в восстановительной среде.Морская инженерия
Коррозионная стойкость сплава монель делает его идеальным материалом для морских применений, таких как трубопроводные системы, валы насосов, морские клапаны, рыболовные лески для троллинга и корзиночные фильтры. Некоторые сплавы монеля полностью немагнитны и используются для изготовления якорных тросов для тральщиков и корпусов для оборудования для измерения магнитного поля. На яхтах проволока из сплава монель используется для фиксации якорных канатов. Сплав монель также используется для изготовления резервуаров для воды, топливных баков и других подводных устройств, таких как гребные валы и килевые болты.Следует отметить, что из-за проблемы электрохимической коррозии (биметаллической коррозии) в морской воде сплав монель необходимо изолировать от других металлов (например, стали) во время судостроения. Газета «Нью-Йорк Таймс» опубликовала 25 августа 1915 года. В статье в «Газете» сообщалось об аварии 215-футовой яхты: «Первая яхта, корпус которой был полностью построен из сплава Монель, превратилась в фрагменты всего за шесть недель и была разрушена. вынуждены утилизировать ». Из-за электрохимической коррозии киль стальной конструкции яхты быстро разрушился и истончился после контакта со сплавом монель, что в конечном итоге привело к обрушению днища яхты. Что касается исследований морских птиц, особенно при выборе материалов для опознавательного кольца птичьей лапы, опознавательное кольцо птичьей лапы из сплава монель использовалось для многих видов морских птиц, таких как альбатрос, обитающий в агрессивной морской воде.
Музыкальный инструмент
Сплав монель используется для изготовления поршней или роторов клапанов некоторых высококачественных музыкальных инструментов, таких как малые, большие и валторны. В 1962 году компания RotoSound использовала сплав монель для изготовления струн электрогитары. Эти струны используются многими артистами. В 2017 году струнная компания D'Addario (струнная компания D'Addario) выпустила набор струнных инструментов для скрипки, которые также представляют собой струны с круглой намоткой и сплавом монель, намотанным на струны D и G.Другое использование
Идентификационные бирки из сплава монель (жетоны для американских солдат во время Второй мировой войны)Превосходная коррозионная стойкость к различным кислотам и кислороду делает сплав монель высококачественным материалом для химической промышленности. Другие сценарии использования, такие как:
1. Обогащение урана, большинство трубопроводов большого диаметра, используемых для гексафторида урана, изготовлены из сплава монель;
2. Регулирующий клапан для высокого давления и сильно реактивного газа в баллонах (например, HCl);
3. В начале двадцатого века сплав монель широко использовался в системах перегретого пара парогенераторов;
4. Сплав монель также часто используется для изготовления кухонных раковин и оправ для очков;
5. Камера сгорания, из которой сделана запальная трубка котла;
6. Расчетный срок службы Clock of Long Now составляет 10 000 лет. Исходя из того, что драгоценные металлы не используются, некоторые части часов изготовлены из сплава монель, что связано с опасениями по поводу коррозионной стойкости.