Monel
Monel är en grupp legeringar av nickel (från 52 till 67%) och koppar , med små mängder järn, mangan, kol och kisel. Monel är inte en kopparnickellegering eftersom den har mindre än 60 % koppar.
Monel-legeringar är starkare än rent nickel och är resistenta mot korrosion av många aggressiva ämnen, inklusive snabbt strömmande havsvatten . De kan lätt tillverkas genom varm- och kallbearbetning, bearbetning och svetsning.
Monel skapades 1905 av Robert Crooks Stanley , som vid den tiden arbetade på International Nickel Company ( Inco). Monel legering 400 är en binär legering med samma proportioner av nickel och koppar som finns naturligt i den meteoritiska nickelmalmen från Sudbury (Ontario) gruvor och anses därför vara en puritansk legering. Monel fick sitt namn efter företagets president Ambrose Monell och patenterades 1906. Ett L togs bort, eftersom familjenamn inte var tillåtna som varumärken vid den tiden. Varumärket registrerades i maj 1921 och namnet är nu ett varumärke som tillhör Special Metals Corporation .
Som en dyr legering är dess användning begränsad till de applikationer där den inte kan ersättas med billigare alternativ [ citat behövs ] . Till exempel var Monel-rör 2015 tre gånger dyrare än motsvarande rör av kolstål.
Egenskaper
Monel är en solid-lösning binär legering. Eftersom nickel och koppar är ömsesidigt lösliga i alla proportioner är det en enfaslegering. Jämfört med stål är Monel väldigt svår att bearbeta då den härdar väldigt snabbt. Den måste vändas och arbetas med låga hastigheter och låga matningshastigheter. Det är resistent mot korrosion och syror, och vissa legeringar tål en brand i rent syre. Det används ofta i applikationer med mycket korrosiva förhållanden. Små tillsatser av aluminium och titan bildar en legering (K-500) med samma korrosionsbeständighet men med mycket större styrka på grund av gammaprimbildning vid åldring. Monel är vanligtvis mycket dyrare än rostfritt stål .
Monel legering 400 har en specifik vikt på 8,80, ett smältområde på 1300–1350 °C, en elektrisk ledningsförmåga på cirka 34 % IACS och (i glödgat tillstånd) en hårdhet på 65 Rockwell B. Monel legering 400 är anmärkningsvärd för sin seghet, som bibehålls över ett avsevärt temperaturintervall.
Monel legering 400 har utmärkta mekaniska egenskaper vid minusgrader. Styrkan och hårdheten ökar med endast en liten försämring av duktiliteten eller slaghållfastheten. Legeringen genomgår inte en seg-till-spröd övergång även när den kyls till temperaturen för flytande väte. Detta står i markant kontrast till många järnhaltiga material som är spröda vid låga temperaturer trots ökad styrka.
Används
Flyg- och rymdtillämpningar
På 1960-talet hittade Monel metall bulk användning i flygplanskonstruktioner , särskilt för att tillverka ramar och skal av experimentella raketplan , som den nordamerikanska X-15 , för att motstå den stora värmen som genereras av aerodynamisk friktion under extremt höghastighetsflygning. Monel metall behåller sin styrka vid mycket höga temperaturer, vilket gör att den kan behålla sin form vid höga atmosfäriska flyghastigheter, en avvägning mot delarnas ökade vikt på grund av Monels höga densitet .
Monel används för säkerhetsledningar vid flygplansunderhåll för att säkerställa att fästelement inte kan lossas, vanligtvis i områden med hög temperatur; rostfri tråd används inom andra områden för ekonomin. Dessutom är vissa fästelement som används tillverkade av legeringen.
Oljeproduktion och raffinering
Monel används i sektionen av alkyleringsenheter i direkt kontakt med koncentrerad fluorvätesyra. Monel erbjuder exceptionell motståndskraft mot fluorvätesyra i alla koncentrationer upp till kokpunkten. Det är kanske den mest motståndskraftiga av alla vanliga tekniska legeringar. Legeringen är också resistent mot många former av svavel- och saltsyror under reducerande förhållanden.
Marina applikationer
Monels korrosionsbeständighet gör den idealisk i applikationer som rörsystem, pumpaxlar, sjövattenventiler, trollingtråd och silkorgar. Vissa legeringar är helt omagnetiska och används för ankarkabel ombord på minsvepare eller i höljen för utrustning för mätning av magnetfält. Inom fritidsbåtar används Monel för vajer för att gripa bojor för ankarlinor, för vatten- och bränsletankar och för undervattensapplikationer. Den används även för propelleraxlar och för kölbultar. På de populära Hobiecat-segelbåtarna används Monel-nitar där styrka behövs men rostfritt stål kan inte användas på grund av korrosion som skulle uppstå om rostfritt stål kommer i kontakt med aluminiummast, bom och ram på båten i saltvattenmiljö.
På grund av problemet med elektrolytisk verkan i saltvatten (även känd som galvanisk korrosion ) måste Monel i skeppsbyggnad noggrant isoleras från andra metaller som stål. New York Times publicerade den 12 augusti 1915 en artikel om en 215-fots yacht, "det första fartyget som någonsin har byggts med ett helt Monel-skrov", som "gick i bitar" på bara sex veckor och måste skrotas , "på grund av sönderfallet av hennes botten genom elektrisk verkan." Yachtens stålskelett försämrades på grund av elektrolytisk interaktion med Monel.
Inom sjöfågelforskning, och fågelband eller ringmärkning i synnerhet, har Monel använts för att göra fågelband eller ringar för många arter, såsom albatrosser , som lever i en frätande havsvattenmiljö.
Musikinstrument
Monel används som material för ventilkolvar eller rotorer i vissa högkvalitativa musikinstrument som trumpeter, tubor och franska horn. RotoSound introducerade användningen av Monel för elbassträngar 1962, och dessa strängar har använts av många artister, inklusive Steve Harris från Iron Maiden , The Who , Sting , John Deacon , John Paul Jones och den bortgångne Chris Squire . Monel användes i början av 1930-talet av andra musikaliska strängtillverkare, som Gibson Guitar Corporation , som fortsätter att erbjuda dem för mandolin som Sam Bush signaturset. Dessutom CF Martin & Co. Monel för sina Martin Retro akustiska gitarrsträngar. Pyramid strängfabriken (Tyskland) producerar "Monel classics" elektriska gitarrsträngar, lindade på en rund kärna. Under 2017 släppte D'Addario strängföretag en rad fiolsträngar med en Monel-lindning på D- och G-strängen.
Övrig
God beständighet mot korrosion av syror och syre gör Monel till ett bra material för den kemiska industrin. Även frätande fluorider kan hanteras i Monel-apparater; detta gjordes på ett omfattande sätt i anrikningen av uran i Oak Ridge Gaseous Diffusion Plant . Här tillverkades det mesta av rören med större diameter för uranhexafluoriden från Monel. Regulatorer för reaktiva flaskgaser som väteklorid utgör ett annat exempel, där PTFE inte är ett lämpligt alternativ när höga leveranstryck krävs. Dessa inkluderar ibland ett Monel-grenrör och kranar före regulatorn som gör att regulatorn kan spolas med en torr, inert gas efter användning för att ytterligare skydda utrustningen.
I början av 1900-talet, när ångkraft användes i stor utsträckning, annonserades Monel som önskvärt för användning i överhettade ångsystem. Under världskrigen användes Monel för amerikanska militära hundbrickor .
Monel används ofta för diskbänkar och i glasögonbågar. Den har även använts för eldstadsstag i eldrörspannor .
Delar av The Clock of the Long Now , som är tänkt att köras i 10 000 år, är gjorda av Monel på grund av korrosionsbeständigheten utan användning av ädelmetaller.
Monel användes för mycket av den exponerade metallen som användes i det inre av Bryn Athyn-katedralen i Pennsylvania, religiös säte för General Church of the New Jerusalem . Detta inkluderade stora dekorativa skärmar, dörrhandtag, etc. Monel har också använts som takmaterial i byggnader som den ursprungliga Pennsylvania Station i New York City.
1991–1996 Acura (Honda) NSX kom med en nyckel gjord av Monel.
Oljefältsapplikationer inkluderar användning av Monel-borrkragar. Instrument som mäter jordens magnetfält för att erhålla en riktning placeras i en omagnetisk krage som isolerar dem från den magnetiska dragningen av borrverktyg placerade ovanför och under de icke-magnetiska kragarna. Monel används nu sällan, vanligtvis ersatt av icke-magnetiska rostfria stål.
Monel används också som ett skyddande bindningsmaterial på utsidan av stigbyglar i västerländsk stil.
Monel används av Arrow Fastener Co., Inc. för rostfria T50-klammer.
Monel har även använts i Kelvinator-kylskåp.
Monel användes i Baby Alice Thumb Guard, en anti-tumsugande enhet från 1930-talet.
Monel används vid bearbetning av filmfilm. Monel häftskarvar är idealiska för att motstå korrosion från användning i kontinuerliga fotokemiska tankar.
Legeringar
Monel handlas ofta under ISO-standarderna 6208 (plåt, plåt och remsa) 9723 (stänger) 9724 (tråd) 9725 (smide) och DIN 17751 (rör och rör).
| Handelsnamn |
ASTM / AISI
Typ av legering |
UNS | % Cu | %Al | %Ti | %Fe | %Mn | %Si | %Ni |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Monel 400 | B 127, B 164 | N04400 | 28–34 | 2,5 max | 2,0 max | 0,5 max | 63 min | ||
| Monel 401 | N04401 | 28–34 | 2,5 max | 2,0 max | 63 min | ||||
| Monel 404 | N04404 | Rem | 0,05 max | 0,5 max | 0,1 max | 0,1 max | 52–57 | ||
| Monel K-500 | B 865 | N05500 | 27–33 | 2.3–3.15 | 0,35–0,85 | 2,0 max | 1,5 max | 0,5 max | 63 min |
| Monel 405 | B 164 | N04405 | 28–34 | 2,5 max | 2,0 max | 0,5 max | 63 min |
Monel 400
Monel 400 visar hög hållfasthet och utmärkt korrosionsbeständighet i en rad sura och alkaliska miljöer och är särskilt lämplig för att reducera förhållanden. Den har också god duktilitet och värmeledningsförmåga. Monel 400 används vanligtvis inom marinteknik, kemisk och kolvätebearbetning, värmeväxlare, ventiler och pumpar. Den omfattas av följande standarder: BS 3075, 3076 NA 13, DTD 204B och ASTM B164.
Stor användning av Monel 400 görs i alkyleringsenheter, nämligen i den reagerande delen i kontakt med koncentrerad fluorvätesyra.
Monel 401
Denna legering är designad för användning i specialiserade elektriska och elektroniska tillämpningar. Legering 401 är lätt autogent svetsad genom gas-volfram-bågeprocessen. Motståndssvetsning är en mycket tillfredsställande metod för sammanfogning av materialet. Den uppvisar också goda hårdlödningsegenskaper. Den omfattas av standarden UNS N04401.
Monel 404
Monel 404-legering används främst i specialiserade elektriska och elektroniska tillämpningar. Sammansättningen av Monel 404 är noggrant justerad för att ge en mycket låg Curie-temperatur , låg permeabilitet och goda hårdlödningsegenskaper.
Monel 404 kan svetsas med vanliga svetstekniker och smidas men kan inte varmbearbetas. Kallbearbetning kan utföras med standardverktyg och mjuka formmaterial för bättre finish. Den omfattas av standarderna UNS N04404 och ASTM F96. Monel 404 används i kapslar för transistorer och keramiska till metalltätningar och annat.
Monel 405
Monel legering 405, även känd som Monel R405, är fribearbetningsgraden av legering 400. Nickel-, kol-, mangan-, järn-, kisel- och kopparprocenten förblir densamma som legering 400, men svavlet ökas från 0,024 max till 0,025 -0,060 %. Alloy 405 används främst för automatisk skruvmaskin och rekommenderas generellt inte för andra applikationer. Nickel-kopparsulfiderna som härrör från svavlet i dess sammansättning fungerar som spånbrytare, men på grund av dessa inneslutningar är legeringens ytfinish inte lika slät som den hos legering 400. Monel 405 betecknas UNS N04405 och omfattas av ASME SB -164, ASTM B-164, Federal QQ-N-281, SAE AMS 4674 & 7234, Military MIL-N-894 och NACE MR-01-75.
Monel 450
Denna legering uppvisar god utmattningshållfasthet och har relativt hög värmeledningsförmåga. Den används för havsvattenkondensorer, kondensorplattor, destilleringsrör, förångare och värmeväxlarrör och saltvattenrör.
Monel K-500
Monel K-500 kombinerar den utmärkta korrosionsbeständigheten hos Monel legering 400 med de extra fördelarna av större styrka och hårdhet. De ökade egenskaperna erhålls genom att tillsätta aluminium och titan till nickel-kopparbasen och genom att värma under kontrollerade förhållanden så att submikroskopiska partiklar av Ni 3 (Ti, Al) fälls ut genom hela matrisen.
Korrosionsbeständigheten hos Monel-legeringen K-500 är väsentligen likvärdig med den hos legeringen 400, förutom att legeringen K-500, när den är i åldershärdat tillstånd, har en större tendens till spänningskorrosionssprickor i vissa miljöer. Monel-legeringen K-500 har visat sig vara resistent mot en surgasmiljö. Kombinationen av mycket låga korrosionshastigheter i havsvatten med hög hastighet och hög hållfasthet gör legeringen K-500 särskilt lämplig för axlar till centrifugalpumpar i marin service. I stillastående eller långsamt rörande havsvatten kan nedsmutsning uppstå följt av gropbildning, men denna gropbildning avtar efter en ganska snabb initial attack.
Typiska applikationer för legering K-500 är pumpaxlar och pumphjul, schaberblad och skrapor och oljeborrkragar, instrument och elektroniska komponenter.
Monel 502
Monel 502 är en nickel-kopparlegering och dess UNS-nummer är N05502. Denna kvalitet har också bra kryp- och oxidationsbeständighet. Monel 502 kan formas i olika former. Monel 502 kan bearbetas på samma sätt som austenitiska rostfria stål.
Se även
Anteckningar
Bibliografi
- Skomakare, Lewis E.; Smith, Gaylord D. (2006). "Ett århundrade av Monel Metal: 1906–2006". JOM . 58 (9): 22. Bibcode : 2006JOM....58i..22S . doi : 10.1007/s11837-006-0077-x . S2CID 137476875 .