Monel 400 legura na bazi nikla

Monel legura je legura na bazi Ni, njen glavni hemijski sastav je nikal (Ni), najveći sadržaj je do 67%, drugi glavni hemijski sastav je bakar (Cu), a sadrži i malu količinu gvožđa (Fe) , mangan (Mn) i ugljenik (C), silicijum (Si) i drugi elementi.

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

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

Izvor imena legure Monel zasniva se na informacijama za odavanje počasti tadašnjem predsjedniku kompanije Ambrose Monell (Ambrose Monell). Kasnije je gospodin Stanley bio i predsjednik International Nickel Corporation. Monel legura je dobila patent 1906. godine.

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

 

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

 

Hemijski 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. Izduženje legure Monel 400 (N04400): δ ≥ 30%.

 

Svojstva Monel legure

Monel legura je binarna legura čvrstih rastvora. Pošto su Ni i Cu rastvoreni jedan u drugom, to je takođe jednofazna legura. U poređenju sa čelikom, obrada Monel legure je teška, uglavnom zbog njenih karakteristika brzog očvršćavanja. Zahtijeva okretanje pri malim brzinama i malim brzinama pomaka.

Gustina Monel legure 400 je 8,80 g/cm3, raspon temperature topljenja je 1300~1350 °C, provodljivost je oko 34% IACS (IACS se odnosi na međunarodni standard provodljivosti žarenog bakra), a vrijednost žarene tvrdoće je 65 HRB. Monel legura 400 je dobro poznata po svojoj žilavosti i može održati tu žilavost u značajnom temperaturnom rasponu.

Može izdržati koroziju raznih kiselina i alkalija, a neke legure Monela mogu izdržati čak i sagorijevanje čistog kisika. Obično se koristi u visoko korozivnim sredinama. Monel legura K-500 nastala dodavanjem male količine aluminijuma (Al) i titana (Ti) ima istu otpornost na koroziju kao i legura Monel 400, ali veću čvrstoću, što je uglavnom posledica stvaranja γ'faze tokom tretmana starenjem. U normalnim okolnostima, legura Monel je mnogo skuplja od nerđajućeg čelika.

Monel legura 400 takođe može da održi odlična mehanička svojstva ispod nule. Iako će se snaga i tvrdoća povećati, plastičnost ili žilavost će se samo malo smanjiti. Čak i ako je ohlađena u tekućem vodiku, legura neće proći duktilno krhku tranziciju. Ovo je najznačajnija razlika između legure Monela i materijala od crnih metala (čelik i gvožđe) sa niskom temperaturnom lomljivošću.

Monel legura ima dobru otpornost na koroziju u mnogim okruženjima, ali je sklona hrđi kada je izložena slanoj vodi; ne može izdržati koroziju medija koji sadrže dušikov oksid, dušičnu kiselinu, sumpor dioksid i hipohlorit. Upotreba legure Monel također će uzrokovati elektrohemijsku koroziju. Drugim riječima, kada spojni elementi napravljeni od aluminijuma, cinka ili gvožđa dođu u kontakt sa legurom Monel, pod određenim uslovima (kao što je upotreba u brzoj morskoj vodi), metalno pričvršćivanje Delovi će brzo korodirati.

 

Upotreba legure Monel

Vazduhoplovstvo
Šezdesetih godina. Monel legura je dobila veliki broj narudžbi u oblasti svemirske i avionske konstrukcije. Posebno se koristi za izgradnju trupa i oplate eksperimentalnih mlaznih aviona. Na primjer, sjevernoamerički X-15 može se koristiti da izdrži veliku količinu topline koju stvara aerodinamičko trenje tokom izuzetno brzog leta. Legura monela i dalje može održati svoju snagu na ekstremno visokim temperaturama, omogućavajući joj da održi stabilnost oblika pri visokim atmosferskim brzinama leta. Tokom održavanja aviona, legura Monel se koristi kao žica za zaključavanje u područjima sa visokim temperaturama kako bi se osiguralo da su zatvarači zaključani; iz ekonomskih razloga, žice od nehrđajućeg čelika se obično koriste u drugim područjima.

Ekstrakcija i rafinacija nafte
Monel se koristi za izradu dijelova koji direktno dolaze u kontakt s koncentriranom fluorovodoničnom kiselinom u jedinici za alkilaciju. Izuzetna otpornost legure monela na koroziju fluorovodonične kiseline je neverovatna. Može izdržati sve koncentracije fluorovodonične kiseline, a temperatura može doseći tačku ključanja fluorovodonične kiseline. Ovo bi mogao biti materijal s najboljom otpornošću na koroziju među uobičajeno korištenim materijalima od inženjerskih legura. Monel legura takođe može izdržati koroziju različitih sulfida i hlorovodonične kiseline u redukcionom okruženju.

Marine Engineering
Otpornost na koroziju Monel legure čini ga idealnim materijalom za pomorsku primjenu, kao što su cijevni sistemi, osovine pumpi, morski ventili, uže za pecanje i filteri za košare. Neke legure Monela su potpuno nemagnetne i koriste se za izradu sidrenih kablova za minolovce i kućišta opreme za mjerenje magnetnog polja. Na jahtama se žica od legure Monel koristi za zaključavanje okova sidrenih kablova. Monel legura se takođe koristi za izradu rezervoara za vodu i rezervoara za gorivo i drugih podvodnih uređaja, kao što su osovine propelera i vijci za kobilicu.

Treba napomenuti da zbog problema elektrohemijske korozije (bimetalne korozije) u morskoj vodi, legura Monel mora biti izolirana od drugih metala (kao što je čelik) tokom brodogradnje. New York Times objavio je 25. augusta 1915. Članak u ”izvještava o nesreći jahte dugačke 215 stopa: “Prva jahta čiji je trup bio u potpunosti izrađen od legure Monel pretvorena je u fragmente za samo šest sedmica i bila je prisiljen na rashod”. Zahvaljujući elektrohemijskoj koroziji, kobilica čelične konstrukcije jahte je brzo erodirala i istanjila se nakon kontakta sa legurom Monel, što je na kraju dovelo do urušavanja dna jahte. U smislu istraživanja morskih ptica, posebno odabira materijala za identifikacijski prsten ptičje noge, identifikacijski prsten ptičjeg stopala napravljen od legure Monel se koristio u mnogim vrstama morskih ptica, kao što su albatrosi koji žive u korozivnim sredinama morske vode.

muzički instrument
Monel legura se koristi za izradu određenih visokokvalitetnih klipova ventila ili rotora za muzičke instrumente, kao što su male, velike i francuske trube. RotoSound je 1962. godine koristio leguru Monel za izradu žica za električne gitare. Ove žice koriste mnogi umjetnici. Godine 2017. gudačka kompanija D'Addario (D'Addario string company) objavila je set gudačkih proizvoda za violinu, koji su također okruglo namotane žice sa legure Monel namotane na D i G žice.

 

Druge upotrebe
Identifikacijske oznake napravljene od legure Monel (oznake za pse za američke vojnike tokom Drugog svjetskog rata)

Odlična otpornost na koroziju na razne kiseline i kisik čini Monel leguru visokokvalitetnim materijalom u kemijskoj industriji. Drugi scenariji upotrebe kao što su:
1. Obogaćivanje uranijuma, većina cjevovoda velikog prečnika koji se koriste za uranijum heksafluorid su napravljeni od legure Monel;
2. Regulacioni ventil za visoki pritisak i jak reaktivni gas u bocama (kao što je HCl);
3. Početkom dvadesetog veka, legura Monela je bila široko korišćena u sistemu pregrejane pare parnih generatora;
4. Monel legura se takođe često koristi za izradu kuhinjskih sudopera i okvira za naočare;
5. Komora za sagorevanje koja se koristi za izradu cevi za paljenje kotla;
6. Dizajnirani vijek trajanja Sata Long Nowa je 10.000 godina. Pod pretpostavkom da se ne koriste plemeniti metali, neki dijelovi sata su napravljeni od materijala legure Monel zbog zabrinutosti za otpornost na koroziju.