Guia abrangente de ligas à base de níquel: liga de monel
O que é liga de monel?
A liga de níquel-cobre, também conhecida como liga de monel, é o tipo mais antigo desenvolvido e mais amplamente utilizado de liga resistente à corrosão baseada em níquel. A liga foi desenvolvida pela primeira vez pela American International Nickel Company em 1906, e a China começou a produzi -la e usá -la na década de 1950. A liga de monel pode ser dividida em tipo de fortalecimento de solução sólida e tipo de endurecimento de idade de acordo com o método de fortalecimento. As ligas de fortalecimento da solução sólida incluem o Monel 400, o Monel 404 e o Monel 405; As ligas de endurecimento da idade incluem o Monel K -500, M -30 C, Monel 505, etc. De acordo com o método de formação, a liga de monel pode ser dividida em liga de deformação e a liga de fundição e as séries de todos os quais são mostrados na tabela 1 e na tabela de uma tabela e na tabela de uma sólida (a tabela de liga de fundição e as três maneiras que são mostradas na tabela 1 e na tabela (a tabela 2. Grau do sistema, que é representado pelas letras k, r, h, s mais liga de monel. A liga de monel "K" é o tipo de endurecimento por idade, a liga de monel R "é o tipo de corte livre, a liga de monel H" é do tipo de intensidade média e a liga de monel "S" é do tipo de alta resistência. A segunda é a marca digital da International Nickel Company, representada por um sufixo de liga de monel de dois ou três dígitos. O terceiro é a marca "ASTM-SAE Unified System", abreviada como "UNS", representada pela letra n + cinco dígitos. Na China, é representado pelo "NCUXX XX XX".
1. Comparação da organização, propriedades e aplicações de três tipos de ligas de monel
A liga de monel desenvolveu mais de 20 graus, entre os quais o Monel 400 (liga geral de monel), o monel K -500 (liga de monel de endurecimento por idade) e o Monel 505 (liga de alto silício {7memm) é amplamente utilizada, correspondendo à China NCU30, NCU 30-3-0}.
A estrutura da liga do Monel 400 é uma estrutura típica de austenita monofásica com excelente resistência à corrosão. A liga geralmente não produz rachaduras na corrosão do estresse e tem um bom desempenho de corte. Possui excelente resistência à corrosão no gás fluorina, ácido clorídrico, ácido sulfúrico, ácido hidrofluórico e seus derivados. Ao mesmo tempo, também é resistente à corrosão em soluções neutrárias, soluções alcalinas concentradas a quente, água, água do mar, atmosfera, compostos orgânicos, etc. Pode ser usado para água sem costura e hambúrguer em usinas de energia, trocadores de água, extratos, extração de água, extratos, extratos, extratos, extratos, extratos, extratos, extratos, que são trocas de água, e evaporadores, que usam a água do mar, os trocadores de água, os trocadores de água, como o hastes de água, o setor de água, o setor de água, o rastreamento, o setor de água, o setor de água, o ranking de água, o ranking de água, o que é o rankin ligas à base de níquel, à base de ferro, à base de cobalto e à base de cobre, a liga do Monel 400 também exibe propriedades mecânicas quebradiças de temperatura média, e sua plasticidade é mais baixa na faixa de temperatura de 600-850}. O conteúdo de cobre na liga do Monel 400 é muito alto. Se os elementos Cr e AL não forem adicionados, um filme de óxido estável não poderá ser formado, por isso é muito fácil oxidar em altas temperaturas. Geralmente, a temperatura de trabalho contínua máxima no ar não excede 600 graus, e a temperatura máxima sob condições de amônia anidra e amoniação não excede 585 graus. A liga pode ser usada tanto em solução sólida quanto no estado de trabalho frio. A temperatura do tratamento da solução é geralmente entre 870 e 980 graus, mas o efeito de fortalecimento da solução sólido não é óbvio e a força é muito menor que a da liga de monel K -500, por isso não é adequada para componentes de alta resistência.
Para melhorar a resistência ao desgaste da liga, os pesquisadores adicionaram elemento SI à liga do Monel 400 na década de 1980 para melhorar a resistência ao desgaste do material. Eles desenvolveram NCU 30-4-2 liga e monel 1-505 liga, que pertencem à série Smonel. A microestrutura após o envelhecimento é a matriz de austenita cúbica centrada na face e a fase de silício Ni3. A fase Ni3SI é a principal fase de fortalecimento da liga de monel contendo silício, que precipitará durante a solidificação, mas precipitará significativamente durante o envelhecimento. A liga tem as características de alta dureza, alta resistência, excelente resistência ao desgaste e anti-adesão. É usado principalmente para fabricar peças de atrito de precisão que requerem operação estável, como dispositivos de combustível de aviação e lemes, eixos de leme de mísseis ar-ar e acessórios de combustível de motores de aviação. O processo de tratamento térmico recomendado é o tratamento de 950 graus × 2H de solução + 600 grau × 8h envelhecimento. Como o silício tende a reagir com ácido hidrofluórico para gerar ácido fluorossílico, os materiais contendo silício serão corroídos pelo ácido hidrofluórico, a liga não pode ser usada em meio de ácido hidrofluórico. A adição de Si aumenta a dificuldade de derreter e formar, e sua plasticidade é muito menor que a da liga do Monel K -500. Ele não pode ser soldado e formado, e sua faixa de aplicação atual é relativamente pequena, usada principalmente no campo da aviação.
Ao mesmo tempo, para melhorar a força das ligas de níquel-cobre, os pesquisadores adicionaram uma certa quantidade de elementos Al e Ti à liga de monel 400 para desenvolver liga de monel K -500. As propriedades físicas da liga do monel K -500 são basicamente semelhantes, mas comparadas com a liga do Monel 400, sua condutividade térmica e ponto de transição magnética são mais baixos (consulte a Tabela 3). Portanto, os campos de aplicação dos dois são basicamente os mesmos, mas devido à adição de titânio e alumínio, seu desempenho abrangente é melhor que a liga do Monel 400. Tem um ótimo potencial de aplicação nos campos de petróleo, indústria química, navegação, energia atômica, metalurgia, têxtil, impressão e tingimento, fabricação de papel, máquinas de alimentos, equipamentos médicos, etc. Os principais produtos são eixos de bomba, ferramentas de poço de petróleo, arranhões, etc., válvulas, válvulas de gêneros (bolsas), alças, etc.
A microestrutura da liga de monel K -500 após o envelhecimento é composta principalmente de matriz de austenita cúbica centrada na face e Ni. 3 (Al, Ti) Disperou precipitados, que são completamente diferentes da composição da fase de fortalecimento da liga do Monel 505. Esta liga é o melhor material resistente à corrosão entre os elementos de halogênio em materiais marinhos de alta resistência, exceto a liga de titânio. Portanto, é amplamente utilizado na fabricação de equipamentos de navios estrangeiros. É relatado que os prendedores, os parafusos e as nozes do oleoduto do Mar do Norte e a ponte do Tamisa no Reino Unido são feitos principalmente de liga de monel K -500. Este material é amplamente utilizado nas hélices, eixos -chave e algumas partes de bombas de navios. Muitos equipamentos e sistemas do transportador de aeronaves "Charles de Gaulle" francês também usam esse material. O Submarino da Marinha dos EUA usa o Monel K -500 para fabricar eixos de hélice, prendedores e determinados equipamentos externos, com excelente desempenho de aplicação. Os militares compraram a granel. Além de ser amplamente utilizado no campo marinho, a liga do Monel K -500 também é amplamente utilizada na indústria petroquímica do meu país, principalmente como molas de válvula e eixos de bomba para bombas de injeção de combustível. Nossa pesquisa descobriu que, em comparação com as molas de aço inoxidável, a liga do Monel K -500 pode garantir melhor a vida útil e a confiabilidade da bomba no meio líquido da mãe alcalina polímero quando usado como uma bomba de injeção de polímero de petróleo. No entanto, quando usado como fixador marinho, é necessário evitar usá-lo em combinação com materiais de alto potencial. Em resumo, a liga de liga e monel 505 do Monel K {11}} são desenvolvidas adicionando diferentes elementos de fortalecimento à liga do Monel 400. No entanto, o desempenho abrangente da liga do Monel K -500 excede em muito o da liga do Monel 505 e possui um mercado mais amplo para uso.
2. A influência dos elementos nas propriedades da liga
Os principais elementos do monel K {{0}}} liga são níquel, cobre, alumínio, titânio, etc. O cobre pode melhorar a resistência à corrosão da liga na redução do meio. O principal papel do alumínio e do titânio é melhorar a força e as propriedades mecânicas da liga. O ferro pode melhorar significativamente a resistência da liga do monel K -500 à corrosão de impacto turbulento na água do mar e melhorar o desempenho do processamento da liga; O manganês também pode melhorar a resistência à corrosão da liga no fluxo da água do mar e aumentar os efeitos benéficos do ferro, como refinar a estrutura; O enxofre pode melhorar o desempenho de corte da liga do Monel K -500, mas o conteúdo excessivo de enxofre reduzirá seu desempenho de soldagem e forjamento, por isso precisa ser controlado em 0. 03wt%; O efeito do carbono na liga do Monel K -500 é bastante complicado. Por um lado, pode melhorar a força da liga e, por outro lado, pode reduzir a plasticidade da liga. Possui uma solubilidade muito pequena na liga e pode facilmente formar carbonetos primários e secundários com titânio. A quantidade de precipitação de carboneto é proporcional ao teor de carbono, que tem um efeito significativo no desempenho de forjamento da liga. O conteúdo de peças com grande deformação deve ser controlado abaixo de 0,15wt%.
3. Mecanismo de fortalecimento do monel K -500 liga
De um modo geral, os principais métodos de fortalecimento das ligas à base de níquel são o fortalecimento dos limites dos grãos, o fortalecimento da solução sólida e o fortalecimento da precipitação. O mecanismo de fortalecimento do monel K -500 inclui fortalecimento sólido da solução e fortalecimento da precipitação, entre os quais o fortalecimento do envelhecimento da precipitação é o principal método de fortalecimento. A Tabela 4 mostra os coeficientes de fortalecimento da solução sólida de elementos como C, Ti e Mn no Monel K -500. Pode -se observar que o efeito fortalecedor de C é óbvio. Portanto, o monel K -500 geralmente possui um teor de carbono mais alto (C maior ou igual a 0. 10%), que pode melhorar efetivamente seu fortalecimento intersticial. Comparado com a liga do Monel400, a resistência à tração e a força de escoamento da liga do Monel K -500 após o tratamento do envelhecimento são mais de duas vezes mais altas sob a premissa do mesmo fortalecimento da solução sólida. O fortalecimento da liga se deve principalmente à precipitação de dispersão da fase 'em temperaturas médias e baixas.
