Сплав монель — сплав на основе Ni, его основной химический состав — никель (Ni), наибольшее 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 выдерживает коррозию различных сред, в том числе быстротекущей морской воды. Методы обработки сплава монель включают горячую обработку, холодную обработку, механическую обработку и сварку.
В 1901 году Роберт Крукс Стэнли, металлург Международной никелевой компании (INCO), создал сплав монель.
Источник названия сплава Монель основан на информации, отдающей должное тогдашнему председателю компании Амброузу Монеллу (Ambrose Monell). Позже г-н Стэнли также занимал пост председателя Международной никелевой корпорации. Сплав монель получил патент в 1906 году.
Сплав монель — дорогой сплав, цена которого в 5-10 раз превышает стоимость 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 (N0440):
Химический состав сплава Монель 400 (%) | ||||||||
| С ≤ | Си ≤ | Мн ≤ | Р ≤ | S ≤ | Кр ≥ | Ни ≥ | Мо ≥ | Cu ≤ |
| 0,3 | 0,5 | 2 | - | 0,024 | - | 63 | - | 28,0-34,0 |
| Другие | Н ≤ | А l≤ | Ти ≤ | F e≤ | Со ≤ | В ≤ | Вт ≤ | Nb ≤ |
| - | - | - | 2,5 | - | - | - | - | |
1. Предел прочности сплава монель 400 (N04400): σb ≥ 450 МПа.
2. Предел текучести сплава Монель 400 (Н04400): σb ≥ 170 МПа.
3. Удлинение сплава Монель 400 (N04400): δ ≥ 30%.
Свойства сплава монель
Сплав монель представляет собой бинарный сплав твердого раствора. Поскольку Ni и Cu растворены друг в друге, это тоже однофазный сплав. По сравнению со сталью, механическая обработка сплава монель затруднена, в основном из-за его характеристик быстрого наклепа. Это требует токарной обработки на низких скоростях и низких скоростях подачи.
Плотность сплава монель 400 составляет 8,80 г/см3, диапазон температур плавления 1300–1350 °C, проводимость составляет около 34% IACS (IACS относится к Международному стандарту проводимости отожженной меди), а значение твердости в отожженном состоянии составляет 65. ХРБ. Монель-сплав 400 хорошо известен своей ударной вязкостью и может сохранять эту вязкость в значительном диапазоне температур.
Он выдерживает коррозию различных кислот и щелочей, а некоторые сплавы монеля выдерживают даже горение чистого кислорода. Обычно его используют в агрессивных средах. Монель-сплав К-500, полученный после добавления небольшого количества алюминия (Al) и титана (Ti), имеет такую же коррозионную стойкость, как и монель-сплав 400, но более высокую прочность, что обусловлено главным образом образованием γ'-фазы при старении. В обычных условиях сплав монель намного дороже нержавеющей стали.
Монельный сплав 400 также может сохранять превосходные механические свойства при температуре ниже нуля. Хотя прочность и твердость увеличатся, пластичность или вязкость снизятся лишь незначительно. Даже если его охладить в жидком водороде, сплав не подвергнется пластично-хрупкому переходу. В этом состоит наиболее существенное отличие сплава монель от материалов из черных металлов (стали и железа) с низкотемпературной хрупкостью.
Сплав монеля обладает хорошей коррозионной стойкостью во многих средах, но склонен к ржавчине при воздействии соленой воды; он не выдерживает коррозии сред, содержащих оксид азота, азотную кислоту, диоксид серы и гипохлорит. Использование сплава монель также может вызвать электрохимическую коррозию. Другими словами, когда крепеж из алюминия, цинка или железа вступает в контакт со сплавом монель, при определенных условиях (например, при использовании в быстротекущей морской воде) металлические детали крепления быстро подвергаются коррозии.
Использование сплава монель
Аэрокосмическая промышленность
В 1960-е гг. Сплав монель завоевал большое количество заказов в сфере космического и авиастроения. Особенно используется для изготовления фюзеляжа и обшивки экспериментальных реактивных самолетов. Например, North American X-15 может противостоять большому количеству тепла, выделяемому аэродинамическим трением во время чрезвычайно быстрого полета. Сплав монеля все еще 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 стопорной проволоки в зонах с высокими температурами, чтобы гарантировать фиксацию крепежных элементов; по экономическим причинам в других областях обычно используются запорные тросы из нержавеющей стали.
Добыча и переработка нефти
Монель используется для изготовления деталей, которые непосредственно контактируют с концентрированной плавиковой кислотой в установке алкилирования. Необычайная стойкость монель-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 монеля также выдерживает коррозию различных сульфидов и соляной кислоты в восстановительной среде.
Морская инженерия
Коррозионная стойкость сплава монель делает его идеальным материалом для морского применения, например, в системах трубопроводов, валах насосов, морских клапанах, троллинговых лесках и корзинчатых фильтрах. Некоторые сплавы монеля совершенно немагнитны и используются для изготовления якорных тросов для тральщиков и корпусов приборов для измерения магнитного поля. На яхтах для фиксации скоб якорного троса используется проволока из сплава монель. Монелевый сплав 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 это сообщение 25 августа 1915 года. Статья в «» сообщала о катастрофе яхты длиной 215 футов: «Первая яхта, корпус которой был построен полностью из монельного сплава, всего за шесть недель была превращена в фрагменты и была уничтожена». вынужден сдать на металлолом». Благодаря электрохимической коррозии стальная конструкция киля яхты быстро подверглась эрозии и истончению после контакта со сплавом монель, что в конечном итоге привело к обрушению днища яхты. Что касается исследований морских птиц, особенно выбора материалов для идентификационного кольца птичьей лапы, идентификационное кольцо птичьей лапки, изготовленное из сплава монеля, использовалось у многих видов морских птиц, таких как альбатросы, живущие в агрессивной морской воде.
Музыкальный инструмент
Сплав монеля используется для изготовления поршней или роторов клапанов некоторых высококачественных музыкальных инструментов, таких как маленькие, большие и валторны. В 1962 году компания RotoSound использовала сплав монель для изготовления струн для электрогитары. Эти струны используются многими артистами. В 2017 году струнная компания D'Addario (Струнная компания D'Addario) выпустила набор струнных изделий для скрипки, которые также представляют собой струны с круглой намоткой из сплава монель, намотанные на струны D и G.
Другое использование
Жетоны из сплава монель (Жетоны для американских солдат во время Второй мировой войны)
Отличная коррозионная стойкость к воздействию различных кислот и кислорода делает сплав монель высококачественным материалом в 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 сильнореактивного баллонного газа (например, HCl);
3. В начале ХХ века сплав монель широко использовался в системе перегретого пара парогенераторных установок;
4. Сплав монеля также часто используется для изготовления кухонных моек и оправ для очков;
5. Камера сгорания, используемая для изготовления запальной трубки котла;
6. Расчетный срок службы «Часов долгого времени» составляет 10 000 лет. Поскольку драгоценные металлы не используются, некоторые части часов изготовлены из сплава монель из соображений устойчивости к коррозии.
Время публикации: 19 мая 2021 г.