Stop monelu jest stopem na bazie niklu, jego głównym składem chemicznym jest nikiel (Ni), najwyższa zawartość wynosi aż do 67%, drugim głównym składem chemicznym jest miedź (Cu), a także zawiera niewielką ilość żelaza (Fe) , mangan (Mn) i węgiel (C), krzem (Si) i inne pierwiastki.
Wytrzymałość stopu Monel jest wyższa niż czystego niklu i może wytrzymać korozję różnych mediów, w tym szybko płynącej wody morskiej. Metody przetwarzania stopu Monel obejmują obróbkę na gorąco, obróbkę na zimno, obróbkę skrawaniem i spawanie.
W 1901 roku Robert Crooks Stanley, metalurg w International Nickel Company (INCO), stworzył stop Monel.
Źródłem nazwy stopu Monel jest informacja składająca hołd ówczesnemu prezesowi firmy Ambrose Monell (Ambrose Monell). Później pan Stanley był także prezesem International Nickel Corporation. Stop monelu uzyskał patent w 1906 roku.
Stop monelu jest drogim stopem, którego cena jest 5-10 razy wyższa niż cena czystej miedzi i czystego niklu. Dlatego stosuje się go tylko w zastosowaniach, w których nie można go zastąpić tanimi alternatywami.
Skład chemiczny i właściwości mechaniczne stopu Monel 400 (N0440):
Skład chemiczny stopu Monel 400 (%) | ||||||||
| C ≤ | Si ≤ | Mn ≤ | P ≤ | S ≤ | Cr ≥ | Ni ≥ | Mo ≥ | Cu ≤ |
| 0,3 | 0,5 | 2 | - | 0,024 | - | 63 | - | 28,0-34,0 |
| Inni | N ≤ | A l≤ | Ti ≤ | F e≤ | Co ≤ | V ≤ | W ≤ | Uwaga ≤ |
| - | - | - | 2.5 | - | - | - | - | |
1. Wytrzymałość stopu Monel 400 (N04400) na rozciąganie: σb ≥ 450 Mpa.
2. Granica plastyczności stopu Monel 400 (N04400): σb ≥ 170 Mpa.
3. Wydłużenie stopu Monel 400 (N04400): δ ≥ 30%.
Właściwości stopu monelu
Stop monelu jest stopem binarnym w roztworze stałym. Ponieważ Ni i Cu są w sobie rozpuszczone, jest to również stop jednofazowy. W porównaniu ze stalą obróbka stopu Monel jest trudna, głównie ze względu na jego szybkie utwardzanie. Wymaga toczenia przy niskich prędkościach i małych posuwach.
Gęstość stopu Monel 400 wynosi 8,80 g/cm3, zakres temperatur topnienia wynosi 1300 ~ 1350 ° C, przewodność wynosi około 34% IACS (IACS odnosi się do międzynarodowego standardu przewodności miedzi wyżarzanej), a wartość twardości po wyżarzaniu wynosi 65 HRB. Stop Monel 400 jest dobrze znany ze swojej wytrzymałości i może utrzymać tę wytrzymałość w znacznym zakresie temperatur.
Może wytrzymać korozję różnych kwasów i zasad, a niektóre stopy Monelu mogą nawet wytrzymać spalanie czystego tlenu. Jest zwykle stosowany w środowiskach silnie korozyjnych. Stop Monel K-500 powstały po dodaniu niewielkiej ilości aluminium (Al) i tytanu (Ti) ma taką samą odporność na korozję jak stop Monel 400, ale wyższą wytrzymałość, co wynika głównie z tworzenia się fazy γ' podczas obróbki starzeniowej. W normalnych warunkach stop Monel jest znacznie droższy niż stal nierdzewna.
Stop Monel 400 może również zachować doskonałe właściwości mechaniczne poniżej zera. Chociaż wytrzymałość i twardość wzrosną, plastyczność i wytrzymałość tylko nieznacznie się zmniejszą. Nawet jeśli zostanie schłodzony w ciekłym wodorze, stop nie ulegnie przemianie plastyczno-kruchej. Jest to najbardziej znacząca różnica między stopem Monelu a materiałami z metali żelaznych (stalą i żelazem) o kruchości w niskiej temperaturze.
Stop monelu ma dobrą odporność na korozję w wielu środowiskach, ale jest podatny na rdzę pod wpływem słonej wody; nie jest w stanie wytrzymać korozji mediów zawierających tlenek azotu, kwas azotowy, dwutlenek siarki i podchloryn. Stosowanie stopu Monel powoduje również korozję elektrochemiczną. Innymi słowy, gdy elementy złączne wykonane z aluminium, cynku lub żelaza wejdą w kontakt ze stopem Monelu, w pewnych warunkach (takich jak użycie w szybko płynącej wodzie morskiej) metalowe mocowania. Części ulegną szybkiej korozji.
Zastosowania stopu Monel
Lotnictwo
W latach 60. Stop Monel zdobył dużą liczbę zamówień w dziedzinie konstrukcji kosmicznej i lotniczej. Szczególnie używany do budowy kadłuba i poszycia eksperymentalnych samolotów odrzutowych. Na przykład North American X-15 może wytrzymać dużą ilość ciepła wytwarzanego przez tarcie aerodynamiczne podczas niezwykle szybkiego lotu. Stop monelu może nadal utrzymywać swoją wytrzymałość w ekstremalnie wysokich temperaturach, co pozwala mu zachować stabilność kształtu przy dużych prędkościach lotu w atmosferze. Podczas konserwacji samolotów stop Monel jest używany jako drut zabezpieczający w obszarach o wysokiej temperaturze, aby zapewnić zablokowanie elementów złącznych; ze względów ekonomicznych w innych obszarach zwykle stosuje się druty zamkowe ze stali nierdzewnej.
Wydobywanie i rafinacja ropy naftowej
Monel służy do wytwarzania części mających bezpośredni kontakt ze stężonym kwasem fluorowodorowym w jednostce alkilowania. Niezwykła odporność stopu monelu na korozję wywołaną kwasem fluorowodorowym jest niesamowita. Może wytrzymać wszystkie stężenia kwasu fluorowodorowego, a temperatura może osiągnąć temperaturę wrzenia kwasu fluorowodorowego. Może to być materiał o najlepszej odporności na korozję spośród powszechnie stosowanych stopów konstrukcyjnych. Stop monelu może również wytrzymać korozję różnych siarczków i kwasu solnego w środowisku redukującym.
Inżynieria morska
Odporność na korozję stopu Monel czyni go idealnym materiałem do zastosowań morskich, takich jak systemy rurociągów, wały pomp, zawory morskie, żyłki do trollingu i filtry koszowe. Niektóre stopy Monelu są całkowicie niemagnetyczne i służą do produkcji kabli kotwicznych do trałowców i obudów sprzętu do pomiaru pola magnetycznego. Na jachtach drut ze stopu Monel służy do blokowania szekli lin kotwicznych. Ze stopu monelu wykonuje się także zbiorniki na wodę i paliwo oraz inne urządzenia podwodne, takie jak wały napędowe i śruby do stępek.
Należy zauważyć, że ze względu na problem korozji elektrochemicznej (korozja bimetaliczna) w wodzie morskiej, podczas budowy statków stop Monel musi być izolowany od innych metali (takich jak stal). „The New York Times” ukazał się 25 sierpnia 1915 roku. W artykule „w” donoszono o wypadku jachtu o długości 215 stóp: „Pierwszy jacht, którego kadłub został zbudowany w całości ze stopu Monelu, rozbił się na kawałki w ciągu zaledwie sześciu tygodni i został zmuszony do złomowania”. W wyniku korozji elektrochemicznej stępka konstrukcji stalowej jachtu uległa szybkiej erozji i pocienieniu po kontakcie ze stopem Monel, co ostatecznie doprowadziło do zawalenia się dna jachtu. Jeśli chodzi o badania ptaków morskich, zwłaszcza przy doborze materiałów na pierścień identyfikacyjny ptasiej łapy, pierścień identyfikacyjny ptasiej łapy wykonany ze stopu Monelu był stosowany u wielu gatunków ptaków morskich, takich jak albatrosy żyjące w korozyjnym środowisku wody morskiej.
Instrument muzyczny
Stop monelu jest używany do produkcji niektórych wysokiej jakości tłoków lub wirników zaworów do instrumentów muzycznych, takich jak małe, duże i waltornie. W 1962 roku RotoSound użył stopu Monel do produkcji strun do gitar elektrycznych. Strun tych używa wielu artystów. W 2017 roku firma strunowa D'Addario (firma strunowa D'Addario) wypuściła na rynek zestaw produktów ze strunami skrzypcowymi, którymi są również struny okrągło nawinięte ze stopu Monel nawinięte na struny D i G.
Inne zastosowania
Identyfikatory wykonane ze stopu Monelu (Nieśmiertelniki dla żołnierzy amerykańskich podczas II wojny światowej)
Doskonała odporność na korozję na różne kwasy i tlen sprawia, że stop Monel jest materiałem wysokiej jakości w przemyśle chemicznym. Inne scenariusze użycia, takie jak:
1. Wzbogacanie uranu, większość rurociągów o dużej średnicy stosowanych do sześciofluorku uranu jest wykonana ze stopu Monel;
2. Zawór regulacyjny do wysokiego ciśnienia i silnie reaktywnego gazu w butlach (takiego jak HCl);
3. Na początku XX wieku stop Monel był szeroko stosowany w układach pary przegrzanej zespołów wytwornic pary;
4. Stop monelu jest również często używany do produkcji zlewozmywaków kuchennych i oprawek do okularów;
5. Komora spalania, z której wykonana jest rura zapłonowa kotła;
6. Projektowany czas życia Zegara Długiej Teraźniejszości wynosi 10 000 lat. Zakładając, że nie używa się metali szlachetnych, niektóre części zegara wykonano ze stopu Monel, kierując się obawami dotyczącymi odporności na korozję.
Czas publikacji: 19 maja 2021 r