Monel-legering is een op Ni gebaseerde legering, de belangrijkste chemische samenstelling is nikkel (Ni), het hoogste gehalte is maximaal 67%, de andere belangrijkste chemische samenstelling is koper (Cu) en bevat ook een kleine hoeveelheid ijzer (Fe). , mangaan (Mn) en koolstof (C), silicium (Si) en andere elementen.
De sterkte van de Monel-legering is hoger dan die van puur nikkel en is bestand tegen de corrosie van verschillende media, waaronder snelstromend zeewater. De verwerkingsmethoden van Monel-legering omvatten warm werken, koud werken, machinaal bewerken en lassen.
In 1901 creëerde Robert Crooks Stanley, een metallurg bij de International Nickel Company (INCO), de Monel-legering.
De bron van de Monel-legeringsnaam is gebaseerd op informatie om hulde te brengen aan de toenmalige voorzitter van het bedrijf Ambrose Monell (Ambrose Monell). Later was de heer Stanley ook voorzitter van International Nickel Corporation. Op de Monel-legering werd in 1906 patent verleend.
Monel-legering is een dure legering waarvan de prijs 5-10 maal hoger is dan die van puur koper en puur nikkel. Daarom wordt het alleen gebruikt in toepassingen waar het niet kan worden vervangen door goedkope alternatieven.
Chemische samenstelling en mechanische eigenschappen van Monel 400-legering (N0440):
Chemische samenstelling van Monel 400-legering (%) | ||||||||
| C ≤ | Si ≤ | Mn ≤ | P ≤ | S ≤ | Cr ≥ | Ni ≥ | Ma ≥ | Cu ≤ |
| 0,3 | 0,5 | 2 | - | 0,024 | - | 63 | - | 28,0-34,0 |
| Anderen | N ≤ | Een l≤ | Ti ≤ | F e≤ | Co ≤ | V ≤ | W ≤ | Aantal ≤ |
| - | - | - | 2.5 | - | - | - | - | |
1. Treksterkte van de Monel 400 (N04400) legering: σb ≥ 450 Mpa.
2. Treksterkte van de Monel 400 (N04400)-legering: σb ≥ 170 Mpa.
3. Rek van de Monel 400 (N04400) legering: δ ≥ 30%.
Eigenschappen van Monel-legering
Monel-legering is een binaire legering in vaste oplossing. Omdat Ni en Cu in elkaar opgelost zijn, is het ook een eenfasige legering. Vergeleken met staal is de bewerking van Monel-legeringen moeilijk, vooral vanwege de snelle hardingseigenschappen. Het vereist draaien met lage snelheden en lage voedingen.
De dichtheid van Monel-legering 400 is 8,80 g/cm3, het smelttemperatuurbereik is 1300 ~ 1350 °C, de geleidbaarheid is ongeveer 34% IACS (IACS verwijst naar de International Standard Conductivity of Annealed Copper) en de gegloeide hardheidswaarde is 65 HRB. Monel-legering 400 staat bekend om zijn taaiheid en kan deze taaiheid binnen een aanzienlijk temperatuurbereik behouden.
Het is bestand tegen de corrosie van verschillende zuren en logen, en sommige Monel-legeringen zijn zelfs bestand tegen verbranding van pure zuurstof. Het wordt meestal gebruikt in zeer corrosieve omgevingen. Monel-legering K-500 gevormd na toevoeging van een kleine hoeveelheid aluminium (Al) en titanium (Ti) heeft dezelfde corrosieweerstand als Monel-legering 400, maar een hogere sterkte, wat voornamelijk te wijten is aan de vorming van de γ-fase tijdens verouderingsbehandeling. Onder normale omstandigheden is Monel-legering veel duurder dan roestvrij staal.
Monel-legering 400 kan ook uitstekende mechanische eigenschappen onder nul behouden. Hoewel de sterkte en hardheid zullen toenemen, zal de plasticiteit of taaiheid slechts licht afnemen. Zelfs als het wordt gekoeld in vloeibare waterstof, zal de legering geen ductiel-brosse overgang ondergaan. Dit is het belangrijkste verschil tussen Monel-legeringen en ferrometaalmaterialen (staal en ijzer) met brosheid bij lage temperaturen.
Monel-legering heeft in veel omgevingen een goede corrosieweerstand, maar is gevoelig voor roest bij blootstelling aan zout water; het is niet bestand tegen de corrosie van media die stikstofmonoxide, salpeterzuur, zwaveldioxide en hypochloriet bevatten. Het gebruik van een Monel-legering zal ook elektrochemische corrosie veroorzaken. Met andere woorden, wanneer bevestigingsmiddelen gemaakt van aluminium, zink of ijzer onder bepaalde omstandigheden (zoals gebruik in snelstromend zeewater) in contact komen met de Monel-legering, zullen de metalen bevestigingen snel corroderen.
Gebruik van Monel-legering
Lucht- en ruimtevaart
In de jaren zestig. Monel-legering heeft een groot aantal orders binnengehaald op het gebied van ruimte- en vliegtuigbouw. Vooral gebruikt om de romp en huid van experimentele straalvliegtuigen te bouwen. De Noord-Amerikaanse X-15 kan bijvoorbeeld worden gebruikt om de grote hoeveelheid warmte te weerstaan die wordt gegenereerd door aerodynamische wrijving tijdens extreem snelle vluchten. Monel-legeringen kunnen nog steeds hun sterkte behouden bij extreem hoge temperaturen, waardoor ze hun vormstabiliteit behouden bij hoge atmosferische vliegsnelheden. Tijdens vliegtuigonderhoud wordt Monel-legering gebruikt als borgdraad in gebieden met hoge temperaturen om ervoor te zorgen dat de bevestigingsmiddelen vergrendeld zijn; om economische redenen worden op andere gebieden meestal roestvrijstalen slotdraden gebruikt.
Oliewinning en raffinage
Monel wordt gebruikt om onderdelen te maken die rechtstreeks in contact komen met geconcentreerd fluorwaterstofzuur in een alkyleringseenheid. De buitengewone weerstand van de Monel-legering tegen fluorwaterstofzuurcorrosie is verbazingwekkend. Het is bestand tegen alle concentraties fluorwaterstofzuur en de temperatuur kan het kookpunt van fluorwaterstofzuur bereiken. Dit kan het materiaal zijn met de beste corrosieweerstand onder de algemeen gebruikte technische legeringsmaterialen. Monel-legeringen zijn ook bestand tegen de corrosie van verschillende sulfiden en zoutzuur in een reducerende omgeving.
Maritieme techniek
De corrosieweerstand van de Monel-legering maakt het een ideaal materiaal voor maritieme toepassingen, zoals leidingsystemen, pompschachten, zeekleppen, trollingvislijnen en mandfilters. Sommige Monel-legeringen zijn volledig niet-magnetisch en worden gebruikt om ankerkabels voor mijnenvegers en behuizingen voor apparatuur voor het meten van magnetische velden te maken. Op jachten wordt Monel-legeringsdraad gebruikt om ankerkabelsluitingen te vergrendelen. Monel-legering wordt ook gebruikt om watertanks en brandstoftanks en andere onderwaterapparaten te maken, zoals schroefassen en kielbouten.
Opgemerkt moet worden dat vanwege het probleem van elektrochemische corrosie (bimetaalcorrosie) in zeewater de Monel-legering tijdens de scheepsbouw moet worden geïsoleerd van andere metalen (zoals staal). De New York Times publiceerde op 25 augustus 1915. In een artikel in ‘’ werd melding gemaakt van het ongeluk met een 65 meter lang jacht: ‘Het eerste jacht waarvan de romp volledig uit een Monel-legering was vervaardigd, werd in slechts zes weken in fragmenten veranderd en werd gedwongen te schrappen”. Dankzij elektrochemische corrosie werd de kiel van de stalen constructie van het jacht snel geërodeerd en dunner na contact met de Monel-legering, wat uiteindelijk leidde tot het instorten van de bodem van het jacht. In termen van onderzoek naar zeevogels, met name de selectie van materialen voor de identificatiering van de vogelpoot, is de identificatiering van de vogelpoot gemaakt van een Monel-legering gebruikt bij vele soorten zeevogels, zoals albatrossen die in corrosieve zeewateromgevingen leven.
Muziekinstrument
Monel-legering wordt gebruikt om bepaalde hoogwaardige klepzuigers of rotors voor muziekinstrumenten te maken, zoals kleine, grote en Franse hoorns. RotoSound gebruikte in 1962 een Monel-legering om snaren voor elektrische gitaren te maken. Deze snaren worden door veel artiesten gebruikt. In 2017 bracht het snarenbedrijf D'Addario (D'Addario string company) een set vioolsnaarproducten uit, dit zijn ook rondgewonden snaren met een Monel-legering omwonden D- en G-snaren.
Andere toepassingen
Identiteitstags gemaakt van Monel-legering (hondentags voor Amerikaanse soldaten tijdens de Tweede Wereldoorlog)
Uitstekende corrosiebestendigheid tegen verschillende zuren en zuurstof maakt Monel-legering een hoogwaardig materiaal in de chemische industrie. Andere gebruiksscenario's zoals:
1. Uraniumverrijking: de meeste pijpleidingen met grote diameter die voor uraniumhexafluoride worden gebruikt, zijn gemaakt van een Monel-legering;
2. Regelklep voor hoge druk en sterk reactief flessengas (zoals HCl);
3. In het begin van de twintigste eeuw werd Monel-legering op grote schaal gebruikt in het oververhitte stoomsysteem van stoomgeneratorsets;
4. Monel-legering wordt ook vaak gebruikt om gootstenen en brilmonturen te maken;
5. De verbrandingskamer die wordt gebruikt om de ontstekingsbuis van de ketel te maken;
6. De ontwerplevensduur van de Clock of Long Now is 10.000 jaar. Ervan uitgaande dat er geen edele metalen worden gebruikt, zijn sommige delen van de klok gemaakt van Monel-legeringsmateriaal op basis van zorgen over corrosiebestendigheid.
Posttijd: 19 mei 2021