Monel 400 Legura na bazi nikla

Monel legura je legura na bazi nikla, njen glavni kemijski sastav je nikal (Ni), najveći sadržaj je do 67%, drugi glavni kemijski sastav je bakar (Cu), a sadrži i malu količinu željeza (Fe) , mangan (Mn) i ugljik (C), silicij (Si) i drugi elementi.

Čvrstoća legure Monel veća je od čvrstoće čistog nikla i može izdržati koroziju različitih medija, uključujući i brzu morsku vodu. Metode obrade Monel legure uključuju vruću obradu, hladnu obradu, strojnu obradu i zavarivanje.

Godine 1901. Robert Crooks Stanley, metalurg u International Nickel Company (INCO), stvorio je leguru Monel.

Izvor naziva legure Monel temelji se na informacijama za odavanje počasti tadašnjem predsjedniku tvrtke Ambroseu Monellu (Ambrose Monell). Kasnije je g. Stanley također služio kao predsjednik International Nickel Corporation. Monel legura je patentirana 1906.

Monel legura je skupa legura čija je cijena 5-10 puta veća od cijene čistog bakra i čistog nikla. Stoga se koristi samo u primjenama gdje se ne može zamijeniti jeftinim alternativama.

 

Kemijski sastav i mehanička svojstva legure Monel 400 (N0440):

 

Kemijski sastav legure Monel 400 (%)
C ≤	Si ≤	Mn ≤	P ≤	S ≤	Cr ≥	Ni ≥	Mo ≥	Cu ≤
0.3	0,5	2	-	0,024	-	63	-	28,0-34,0
Drugi	N ≤	A l≤	Ti ≤	F e≤	Co ≤	V ≤	W ≤	Nb ≤
	-	-	-	2.5	-	-	-	-

1. Vlačna čvrstoća legure Monel 400 (N04400): σb ≥ 450 Mpa.
2. Granica tečenja legure Monel 400 (N04400): σb ≥ 170 Mpa.
3. Istezanje legure Monel 400 (N04400): δ ≥ 30%.

 

Svojstva monel legure

Monel legura je binarna legura čvrste otopine. Budući da su Ni i Cu otopljeni jedan u drugom, to je također jednofazna legura. U usporedbi s čelikom, strojna obrada Monel legure je teška, uglavnom zbog njezinih karakteristika brzog otvrdnjavanja. Zahtijeva tokarenje pri malim brzinama i malim posmacima.

Gustoća Monel legure 400 je 8,80 g/cm3, temperaturni raspon taljenja je 1300~1350 °C, vodljivost je oko 34% IACS (IACS se odnosi na međunarodnu standardnu ​​vodljivost žarenog bakra), a vrijednost žarene tvrdoće je 65 HRB. Monel legura 400 dobro je poznata po svojoj žilavosti i može zadržati tu žilavost u značajnom rasponu temperatura.

Može izdržati koroziju raznih kiselina i lužina, a neke Monel legure mogu izdržati čak i gorenje čistog kisika. Obično se koristi u visoko korozivnim sredinama. Monel legura K-500 nastala nakon dodavanja male količine aluminija (Al) i titana (Ti) ima istu otpornost na koroziju kao Monel legura 400, ali veću čvrstoću, što je uglavnom zbog stvaranja γ'faze tijekom tretmana starenjem. U normalnim okolnostima, legura Monel mnogo je skuplja od nehrđajućeg čelika.

Monel legura 400 također može zadržati izvrsna mehanička svojstva ispod nule. Iako će se čvrstoća i tvrdoća povećati, plastičnost ili žilavost samo će se malo smanjiti. Čak i ako se ohladi u tekućem vodiku, legura neće doživjeti duktilno-krhki prijelaz. Ovo je najznačajnija razlika između legure Monel i materijala od željeza i željeza (čelik i željezo) s niskom temperaturom krtosti.

Monel legura ima dobru otpornost na koroziju u mnogim okruženjima, ali je sklona hrđanju kada je izložena slanoj vodi; ne može izdržati koroziju medija koji sadrže dušikov oksid, dušičnu kiselinu, sumporov dioksid i hipoklorit. Korištenje Monel legure također će uzrokovati elektrokemijsku koroziju. Drugim riječima, kada pričvršćivači od aluminija, cinka ili željeza dođu u dodir s Monel legurom, pod određenim uvjetima (kao što je korištenje u brzoj morskoj vodi), metalni pričvrsni dijelovi će brzo korodirati.

 

Upotreba Monel legure

Aerospace
Šezdesetih godina prošlog stoljeća. Monel legura je dobila veliki broj narudžbi u području svemirske i zrakoplovne konstrukcije. Posebno se koristi za izradu trupa i obloge eksperimentalnih mlaznih zrakoplova. Na primjer, sjevernoamerički X-15 može se koristiti da izdrži veliku količinu topline koju stvara aerodinamičko trenje tijekom iznimno brzog leta. Monel legura još uvijek može zadržati svoju čvrstoću na ekstremno visokim temperaturama, što joj omogućuje da zadrži stabilnost oblika pri velikim atmosferskim brzinama leta. Tijekom održavanja zrakoplova, legura Monel se koristi kao žica za zaključavanje u područjima s visokim temperaturama kako bi se osiguralo da su pričvrsni elementi zaključani; iz ekonomskih razloga, žice za zaključavanje od nehrđajućeg čelika obično se koriste u drugim područjima.

Vađenje i rafiniranje nafte
Monel se koristi za izradu dijelova koji izravno dolaze u kontakt s koncentriranom fluorovodičnom kiselinom u jedinici za alkiliranje. Izvanredna otpornost monel legure na koroziju fluorovodične kiseline je nevjerojatna. Može izdržati sve koncentracije fluorovodične kiseline, a temperatura može doseći vrelište fluorovodične kiseline. Ovo bi mogao biti materijal s najboljom otpornošću na koroziju među uobičajenim građevinskim legurama. Monel legura također može izdržati koroziju raznih sulfida i klorovodične kiseline u redukcijskom okruženju.

Brodostrojarstvo
Otpornost na koroziju legure Monel čini je idealnim materijalom za pomorske primjene, kao što su sustavi cjevovoda, osovine pumpi, morski ventili, konop za pecanje i košarasti filtri. Neke Monel legure potpuno su nemagnetske i koriste se za izradu sidrenih kabela za minolovce i kućišta opreme za mjerenje magnetskog polja. Na jahtama se žica od legure Monela koristi za zaključavanje okova sidrenog kabela. Monel legura također se koristi za izradu spremnika za vodu i goriva i drugih podvodnih uređaja, kao što su osovine propelera i vijci kobilice.

Treba napomenuti da se zbog problema elektrokemijske korozije (bimetalne korozije) u morskoj vodi legura Monel mora izolirati od drugih metala (kao što je čelik) tijekom gradnje broda. New York Times objavio je 25. kolovoza 1915. Članak u ”izvijestio je o nesreći jahte duge 215 stopa: “Prva jahta čiji je trup bio u potpunosti izgrađen od legure Monel pretvorena je u fragmente u samo šest tjedana i bila je prisiljeni na otpad”. Zahvaljujući elektrokemijskoj koroziji, kobilica čelične konstrukcije jahte brzo je erodirala i istanjila se nakon kontakta s legurom Monel, što je na kraju dovelo do urušavanja dna jahte. Što se tiče istraživanja morskih ptica, posebno odabira materijala za prsten za identifikaciju ptičje šape, prsten za identifikaciju ptičje šape izrađen od Monel legure korišten je za mnoge vrste morskih ptica, poput albatrosa koji žive u korozivnim sredinama s morskom vodom.

Glazbeni instrument
Monel legura koristi se za izradu klipova ili rotora ventila glazbenih instrumenata visoke kvalitete, poput malih, velikih i francuskih roga. RotoSound je koristio leguru Monel za izradu žica za električnu gitaru 1962. Te žice koriste mnogi umjetnici. Godine 2017. tvrtka za žice D'Addario (D'Addario string company) izdala je set proizvoda za žice za violinu, koji su također kružno namotane žice s monel legurom namotane na D i G žice.

 

Ostale namjene
Identifikacijske oznake od Monel legure (Pseće oznake za američke vojnike tijekom Drugog svjetskog rata)

Izvrsna otpornost na koroziju na različite kiseline i kisik čini leguru Monel visokokvalitetnim materijalom u kemijskoj industriji. Drugi scenariji upotrebe kao što su:
1. Obogaćivanje urana, većina cjevovoda velikog promjera koji se koriste za uranov heksafluorid izrađeni su od Monel legure;
2. Regulacijski ventil za visoki tlak i jaki reaktivni plin u bocama (kao što je HCl);
3. U ranom dvadesetom stoljeću, legura Monel bila je široko korištena u sustavu pregrijane pare parnih generatora;
4. Monel legura se također često koristi za izradu sudopera i okvira za naočale;
5. Komora za izgaranje koja se koristi za izradu cijevi za paljenje kotla;
6. Projektirani životni vijek sata dugog sada je 10 000 godina. Na premisi da se ne koriste plemeniti metali, neki dijelovi sata izrađeni su od materijala od legure Monel zbog zabrinutosti o otpornosti na koroziju.