Монель — это торговая марка группы никелевых сплавов, состоящих в основном из никеля и меди, с примесями железа, марганца, углерода и кремния. Сплавы монель прочнее чистого никеля и известны своей устойчивостью к коррозии в различных агрессивных средах. Этот материал был впервые разработан Робертом Круксом Стэнли в 1901 году. Название «монель» является торговой маркой компании Special Metals Corporation.
Микроструктура монеля, известного как суперсплав, представляет собой гранецентрированную кубическую решетку. Сплав монель 400 одобрен Американским обществом инженеров-механиков в качестве конструкционного материала.
Для чего используется монель?
Благодаря возможности горячей и холодной обработки, механической обработки и сварки монель широко применяется в судостроении и химической промышленности. Однако этот материал стоит дорого, поэтому его можно использовать только там, где нет более дешевых альтернатив. Обычно трубы из монеля более чем в 3 раза дороже труб из углеродистой стали. Монель обычно используется для изготовления клапанов и насосов; насосных и гребных валов; электрических и электронных компонентов; перегонных кубов для сырой нефти, подогревателей питательной воды котлов, морского оборудования и крепежных элементов; бензобаков и резервуаров для воды; топливных баков; пружин; оборудования для химической обработки; технологических емкостей и трубопроводов; теплообменников; металлических инструментов; деаэраторов; музыкальных инструментов; холодильников; оборудования для обработки пленки; кухонных моек; кровельных материалов; оправ для очков. Монель НМЖМЦ 28-2,5-1,5 выпускается в виде труб, фитингов, пластин, полос, круглых прутков, лент, труб, листов и проволоки.
Свойства сплава монель.
Монель — это однофазный бинарный сплав с твердым раствором, обладающий превосходными механическими свойствами при отрицательных температурах. Сплав монель 400 с удельным весом 8,80 имеет температуру плавления в диапазоне 1300–1350 °C и коэффициент Пуассона 0,32. В таблице ниже приведены механические свойства сплава монель 400 при комнатной температуре.
- Обрабатываемость: Поскольку при механической обработке монель упрочняется, его очень сложно обрабатывать. Для обработки монеля можно использовать те же методы, что и для обработки железа.
- Сварка: Для монеля предпочтительны газодуговая сварка, газометаллическая дуговая сварка, дуговая сварка металлическим электродом и дуговая сварка под флюсом.
- Ковка: Монель можно ковать, но этот процесс должен выполняться в соответствии с определенными правилами.
- Горячая обработка давлением: типичный диапазон температур для горячей обработки сплава монель — 648–1176 °C (1200–2150 °F). Перед началом горячей обработки необходимо выбрать подходящую температуру.
В таблице ниже представлен химический состав всех марок монеля.
| Форма | Состояние | Предел прочности при растяжении (ksi) | Предел текучести (ksi) | % Относительное удлинение | Твердость по Бринеллю | Твердость по Роквеллу B | Предел прочности при растяжении (МПа) | Предел текучести (МПа) |
| Стержни и прутки | Отожженные | 75-90 | 25-50 | 60-35 | 110-149 | 60-80 | 517-620 | 172-345 |
| Стержни и прутки | Горячекатаные (кроме шестигранников размером 2 1/8 дюйма и уголков) |
80-110 | 40-100 | 60-30 | 140-241 | 75-100 | 552-758 | 276-690 |
| Стержни и прутки | Горячекатаные шестигранники размером 2 1/8 дюйма и уголки |
75-100 | 30-55 | 50-30 | 130-184 | 72-90 | 517-690 | 207-379 |
| Стержни и прутки | Холоднотянутые, с устранением напряжений | 84-120 | 55-100 | 40-22 | 160-225 | 85-20C | 579-827 | 379-690 |
| Листовой материал | Горячекатаный | 75-95 | 40-75 | 45-30 | 125-215 | 70-96 | 517-655 | 276-517 |
| Лист | Горячекатаный, отожженный | 70-85 | 28-50 | 50-35 | 110-140 | 60-76 | 482-586 | 193-345 |
| Лист | Отожженный | 70-85 | 30-45 | 45-35 | 65-80 | 482-586 | 207-310 | |
| Лист | Холоднокатаный, твердый | 100-120 | 90-110 | 15-02 | Мин. 93 | 690-827 | 621-758 | |
| Холоднокатаная полоса | Отожженный | 70-85 | 25-45 | 55-35 | Макс. 68 | 482-586 | 172-310 | |
| Холоднокатаная полоса | Пружинная закалка | 100-140 | 90-130 | 15-02 | Мин. 98 | 690-965 | 621-896 | |
| Бесшовные трубы | Холоднотянутые, отожженные | 70-85 | 25-45 | 50-35 | Макс. 75 | 482-586 | 172-310 | |
| Бесшовные трубы | Холоднотянутые, с устранением напряжений | 100-140 | 55-100 | 35-15 | 85-100 | 586-827 | 379-690 | |
| Холоднотянутая проволока | Отожженный | 70-95 | 30-55 | 45-25 | 482-655 | 207-379 |
Марки монеля
В продаже имеется пять видов монеля, соответствующих стандартам ISO 6208 (листы, пластины и полосы), ISO 9725 (поковки), ISO 9723 (прутки), ISO 9724 (проволока) и DIN 17751 (трубы и трубки). Это следующие марки монеля:
- Монель 400 или сплав 400
- Монель 401
- Монель 404
- Монель 405
- Монель К-500
В таблице ниже представлен химический состав всех этих марок монеля.
| Марка монеля/торговое название | Тип сплава по ASTM/AISI | Номер UNS. | %Ni | %Cu | %Fe | %Mn | %Al | %Ti | %Si |
| Монель 400 | B 127/ B 164 | N04400 | Мин. 63 | 28-34 | Макс. 2,5 | Макс. 2,0 | Макс. 0,5 | ||
| Монель 401 | N04401 | Мин. 63 | 28-34 | Макс. 2,5 | Макс. 2,0 | Макс. 0,5 | |||
| Монель 404 | N04404 | 52-57 | Остаток | Макс. 0,5 | Макс. 0,1 | Макс. 0,05 | Макс. 0,1 | ||
| Монель 405 | B 164 | N04405 | Мин. 63 | 28-34 | Макс. 2,5 | Макс. 2,0 | Макс. 0,5 | ||
| Монель K500 | B 865 | N05500 | Мин. 63 | 27-33 | Макс. 2,0 | Max 1.5 | 2.3-3.15 | 0.35-0.85 | Макс. 0,5 |
Монель 400: Монель 400 соответствует следующим стандартам: BS 3075, 3076 NA 13, DTD 204B и ASTM B164. Он также известен как сплав 400 и отличается высокой прочностью, превосходной коррозионной стойкостью, хорошей пластичностью и теплопроводностью. Монель 400 обычно используется в теплообменниках, клапанах, судостроении, химической промышленности и переработке углеводородов.
Монель 401: Монель 401 широко используется в специализированных областях электротехники и электроники. Сплав хорошо поддается сварке вольфрамовой дугой в среде инертного газа и обладает хорошими характеристиками при пайке. Сварка сопротивлением — очень эффективный метод соединения материалов. Монель 401 соответствует стандарту UNS N04401.
Монель 404: Состав монеля 404 тщательно подобран таким образом, чтобы обеспечить очень низкую температуру Кюри, низкую магнитную проницаемость и хорошие характеристики при пайке. Для монеля 404 можно использовать обычные методы сварки и ковки, но его нельзя подвергать горячей обработке. Для улучшения качества поверхности можно использовать холодную обработку. Монель 404, широко используемый в корпусах транзисторов и в качестве уплотнений между керамикой и металлом, соответствует стандартам UNS N04404 и ASTM F96.
Monel 405: В основном используемый для изготовления автоматических винтовых станков, Monel 405 обозначен как UNS N04405 и подпадает под действие ASME SB-164, ASTM B-164, федерального QQ-N-281, SAE AMS 4674 & 7234, военного MIL-N-894, BS3072NA18, BS3073NA18, QQ-N-286, DIN 17750, ISO 6208, BS3075NA18, BS3076NA18, ASTM B 865, DIN 17752, DIN 17753, DIN 17754, QQ-N-286, SAE AMS 4676, код ASME Case 1192, ISO 9723, ISO 9724, ISO 9725, BS3074NA18, DIN 17751 и NACE MR-01-75. Это марка сплава 400, пригодная для механической обработки. Содержание серы увеличено до 0,025–0,060 %, что приводит к образованию сульфидов никеля и меди, повышающих обрабатываемость.
Монель К-500: Добавление алюминия и титана в медно-никелевую основу позволяет получить монель К500, обладающий большей прочностью и твердостью, а также превосходной коррозионной стойкостью. Однако сплав К-500 в условиях естественного старения более склонен к коррозионному растрескиванию под напряжением. Монель К500 особенно хорошо подходит для изготовления валов центробежных насосов, используемых на морских судах. Сплав К-500 обычно используется для изготовления инструментов, оборудования для нефтяных скважин, электронных компонентов, гребных винтов, валов насосов, крыльчаток, долот, скребков и утяжеленных бурильных труб.
Преимущества монеля
Основными преимуществами монеля являются
- высокая коррозионная стойкость к кислотам и щелочам
- стойкость к щелочам
- хорошая пластичность (легко поддается формовке и изменению формы)
- легкость сварки, пайки и лужения
- высокая механическая прочность
- доступность в различных формах: листах, пластинах, прутках, стержнях, трубах и трубках
- привлекательный внешний вид и отделка
- способность выдерживать высокие и низкие температуры
Недостатки монеля
Несмотря на множество преимуществ, монель не является идеальным металлом. У него есть такие недостатки, как:
- Плохая обрабатываемость.
- Подверженность точечной коррозии в соленой воде.
- Иногда в присутствии монеля может возникать гальваническая коррозия.
