Monel 400 ist eine Nickel-Kupfer-Legierung, die in vielen Umgebungen korrosionsbeständig ist. Es besteht aus zwei kristallinen Feststoffen, die einen einzigen neuen Feststoff bilden.
Monel war die Idee von Robert Crooks Stanley von der International Nickel Company. Es wurde 1906 patentiert und nach dem Präsidenten des Unternehmens, Ambrose Monell, benannt. Das zweite "L" wurde aus dem Namen des Metalls entfernt, da es zu diesem Zeitpunkt nicht möglich war, den Namen einer Person zu patentieren.
Überblick
Es gibt mehrere Variationen von Monel-Legierungen, beginnend mit Monel 400, das mindestens 63% Nickel, zwischen 29% und 34% Kupfer, zwischen 2% und 2,5% Eisen und zwischen 1,5% und 2% Mangan enthält. Monel 405 fügt nicht mehr als 0,5% Silizium hinzu, und Monel K-500 fügt zwischen 2,3% und 3,15% Aluminium und zwischen 0,35% und 0,85% Titan hinzu. Diese und andere Variationen werden alle wegen ihrer Beständigkeit gegen Angriffe durch Säuren und Laugen sowie wegen ihrer hohen mechanischen Festigkeit und guten Duktilität geschätzt.
Monel 400 enthält die gleiche Menge Nickel und Kupfer wie ein natürlich vorkommendes Nickelerz in Ontario, Kanada. Es hat eine hohe Festigkeit und kann nur durch gehärtet werden Kaltes Arbeiten. Aufgrund seiner Beständigkeit gegen Verschlechterung wird Monel 400 am häufigsten in Teilen verwendet, die in marinen und chemischen Umgebungen vorkommen.
Obwohl es ein sehr nützliches Metall ist, ist es in den meisten Anwendungen unerschwinglich. Monel 400 kostet fünf- bis zehnmal so viel wie gewöhnliches Nickel oder Kupfer.
Infolgedessen wird es selten verwendet - und nur dann, wenn kein anderes Metall die gleiche Arbeit leisten kann. Zum Beispiel ist Monel 400 eine der wenigen Legierungen, die ihre Festigkeit bei Temperaturen unter Null beibehält, und wird daher unter diesen Umständen verwendet.
Herstellung
Gemäß Azom.comFür Monel 400 können Bearbeitungstechniken für Eisenlegierungen verwendet werden, obwohl dies schwierig ist, da es während des Prozesses aushärtet.
Wenn das Härten von Monel 400 das Ziel ist, ist die Kaltumformung unter Verwendung von weichen Matrizenmaterialien die einzige Option. Durch Kaltumformung wird anstelle von Wärme mechanische Beanspruchung verwendet, um die Form des Metalls zu ändern.
Azom.com empfiehlt für Monel 400 das Gasbogenschweißen, das Metall-Lichtbogenschweißen, das Gas-Metall-Lichtbogenschweißen und das Unterpulverschweißen. Bei der Warmumformung von Monel 400 sollten die Temperaturen zwischen 648 und 1.176 Grad Celsius (1.200 und 2.150 Grad Fahrenheit) liegen. Es kann bei 926 Grad Celsius (1.700 Grad Fahrenheit) geglüht werden.
Anwendungen
Aufgrund seiner Beständigkeit gegen Säuren, Laugen, Meerwasser und mehr wird Monel 400 häufig in Anwendungen eingesetzt, bei denen Korrosion ein Problem darstellen kann. Laut Azom.com umfasst dies Meeresumgebungen, in denen Vorrichtungen, Ventile, Pumpen und Rohrleitungssysteme benötigt werden.
Andere Anwendungen umfassen manchmal chemische Anlagen, einschließlich Umgebungen, in denen Schwefelsäure und Flusssäure verwendet werden.
Ein weiterer Bereich, in dem Monel 400 beliebt ist, ist die Brillenindustrie. Es gehört zu den beliebtesten Materialien für Rahmen, insbesondere für Komponenten entlang der Schläfen und über dem Nasenrücken. Gemäß Eyecare-GeschäftDie Kombination aus Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit macht es für Rahmen nützlich.
Ein Nachteil ist jedoch, dass es schwierig zu formen ist, was seine Nützlichkeit für einige Rahmen einschränkt.
Nachteile
Obwohl Monel 400 in vielen Anwendungen wertvoll ist, ist es nicht perfekt. Obwohl es in vielerlei Hinsicht korrosionsbeständig ist, kann es Stickoxid, Distickstoffsäure, Schwefeldioxid und Hypochloriten nicht standhalten. Daher sollte Monel 400 nicht in Umgebungen verwendet werden, in denen es diesen Elementen ausgesetzt wäre.
Monel 400 ist auch anfällig für galvanische Korrosion. Dies bedeutet, dass Aluminium-, Zink- oder Eisenbefestigungen bei Verwendung mit Monel 400 schnell korrodieren können.
Standardzusammensetzung von Monel 400
Die Standardzusammensetzung von Monel 400 besteht hauptsächlich aus Nickel und Kupfer und umfasst:
- Nickel (plus Kobalt): Mindestens 63%
- Kohlenstoff: maximal 0,3%
- Mangan: maximal 2,0%
- Eisen: maximal 2,5%
- Schwefel: maximal 0,024%
- Silizium: maximal 0,5%
- Kupfer: 29-34%
Eigenschaften der Nickel-Kupfer-Legierung Monel 400
In der folgenden Tabelle werden die Eigenschaften von Monel 400 beschrieben.
Im Vergleich zu anderen ähnlichen Metallen ist es ungewöhnlich stark und korrosionsbeständig.
| Eigentum | Wert (metrisch) | Wert (imperial) |
|---|---|---|
| Dichte | 8.80*103 kg / m3 | 549 lb / ft3 |
| Elastizitätsmodul | 179 GPa | 26.000 ksi |
| Wärmeausdehnung (20ºC) | 13.9*10-6º C-1 | 7.7*10-6 in / (in * ºF) |
| Spezifische Wärmekapazität | 427 J / (kg * K) | 0,102 BTU / (lb * ºF) |
| Wärmeleitfähigkeit | 21,8 W / (m * K) | 151 BTU * in / (h * ft2* ºF) |
| Elektrischer Widerstand | 54.7*10-8 Ohm * m | 54.7*10-6 Ohm * cm |
| Zugfestigkeit (geglüht) | 550 MPa | 79.800 psi |
| Streckgrenze (geglüht) | 240 MPa | 34.800 psi |
| Verlängerung | 48% | 48% |
| Liquidustemperatur | 1.350ºC | 2,460º F. |
| Solidustemperatur | 1.300ºC | 2370º F. |
Quellen: www.substech.com, www.specialmetals.com