Guide complet des alliages à base de nickel: MONEL ALLOY
Qu'est-ce que Monel Alloy?
L'alliage de nickel-copper, également connu sous le nom d'alliage Monel, est le type le plus ancien et le plus largement utilisé d'alliage résistant à la corrosion à base de nickel. L'alliage a été développé pour la première fois par l'American International Nickel Company en 1906, et la Chine a commencé à les produire et à l'utiliser dans les années 1950. L'alliage Monel peut être divisé en type de renforcement de la solution solide et type de durcissement de l'âge en fonction de la méthode de renforcement. Le renforcement solide des alliages Monel comprend Monel 400, Monel 404 et Monel 405; Les alliages monel durcissant l'âge incluent le monel k -500, m -30 c, monel 505, etc. Selon la méthode de formation, l'alliage monel peut être divisé en alliage de déformation et en alliage de moulage, et les grades et les compositions sont présentés dans le tableau 1 et le tableau 2. Il existe trois moyens d'exprimer les moteurs Monel dans le système standard américain: le SAE (SACEAUX (SACIÈRE AUTOR Grade système, qui est représenté par les lettres K, R, H, S Plus MONEL ALLIAG. L'alliage "K" est de type durcissant, "R" l'alliage monel est un type de coupe libre, l'alliage monel "h" est un type moyen de force et l'alliage monel "S" est un type à haute résistance. La seconde est la marque numérique de la société nickel internationale, qui est représentée par un suffixe en alliage Monel à deux chiffres ou à trois chiffres. Le troisième est la marque "ASTM-SAE Unified Number System", abrégée en "uns", représentée par la lettre n + cinq chiffres. En Chine, il est représenté par "Ncuxx xx xx".
1. Comparaison de l'organisation, des propriétés et des applications de trois types d'alliages Monel
L'alliage Monel a développé plus de 20 grades, parmi lesquels Monel 400 (Alloy General Monel), Monel K -500 (alliage monel durcissant l'âge), correspondant à la Chine NCU30, NCU 30-3-0.
La structure de l'alliage Monel 400 est une structure d'austénite monophasée typique avec une excellente résistance à la corrosion. L'alliage ne produit généralement pas de fissures de corrosion de contrainte et a de bonnes performances de coupe. Il a une excellente résistance à la corrosion dans le gaz fluor, l'acide chlorhydrique, l'acide sulfurique, l'acide hydrofluorique et ses dérivés. En même temps, il est également résistant à la corrosion dans les solutions neutres, les solutions alcalines à chaud concentrée, l'eau, l'eau de mer, l'atmosphère, les composés organiques, etc. La plupart des alliages à base de nickel, à base de fer, à base de cobalt et à base de cuivre, l'alliage Monel 400 présente également des propriétés mécaniques fragiles à température moyenne, et sa plasticité est la plus faible dans la plage de température de 600-850. La teneur en cuivre en alliage Monel 400 est très élevée. Si les éléments Cr et Al ne sont pas ajoutés, un film d'oxyde stable ne peut pas être formé, il est donc très facile d'oxyder à des températures élevées. Généralement, la température de travail continue maximale dans l'air ne dépasse pas 600 degrés, et la température maximale dans les conditions d'ammoniac anhydre et d'ammoniation ne dépasse pas 585 degrés. L'alliage peut être utilisé à la fois dans une solution solide et un état de travail à froid. La température de traitement de la solution se situe généralement entre 870 et 980 degrés, mais l'effet de renforcement de la solution solide n'est pas évident, et la résistance est beaucoup plus faible que celle de l'alliage Monel K -500, il ne convient donc pas aux composants à haute résistance.
Afin d'améliorer la résistance à l'usure de l'alliage, les chercheurs ont ajouté un élément SI à l'alliage Monel 400 dans les années 1980 pour améliorer la résistance à l'usure du matériau. Ils ont développé l'alliage NCU 30-4-2 et l'alliage monel 1-505, qui appartiennent à la série Smonel. La microstructure après vieillissement est une matrice à austénite cubique centrée sur le visage et une phase de silicium Ni3. La phase Ni3SI est la principale phase de renforcement de l'alliage monel contenant du silicium, qui précipitera pendant la solidification, mais précipitera considérablement pendant le vieillissement. L'alliage a les caractéristiques d'une dureté élevée, d'une forte résistance, d'une excellente résistance à l'usure et d'une anti-adhésion. Il est principalement utilisé pour fabriquer des pièces de frottement de précision qui nécessitent un fonctionnement stable, telles que les dispositifs de carburant d'aviation et les gouvernails, les arbres de gouvernail des missiles air-air et les accessoires de carburant des moteurs d'aviation. Le processus de traitement thermique recommandé est un traitement de solution de 950 degrés × 2H + 600 degré × 8H Traitement de vieillissement. Étant donné que le silicium a tendance à réagir avec l'acide hydrofluorique pour générer de l'acide fluorosilique, les matériaux contenant du silicium seront corrodés par l'acide hydrofluorique, de sorte que l'alliage ne peut pas être utilisé dans un milieu d'acide hydrofluorique. L'ajout de Si augmente la difficulté de la fusion et de la formation, et sa plasticité est beaucoup plus faible que celle de l'alliage Monel K -500. Il ne peut pas être soudé et formé, et sa plage d'application actuelle est relativement petite, principalement utilisée dans le champ d'aviation.
Dans le même temps, afin d'améliorer la force des alliages Nickel-Copper, les chercheurs ont ajouté une certaine quantité d'éléments Al et Ti à l'alliage monel 400 pour développer l'alliage Monel K -500. Les propriétés physiques de l'alliage Monel K -500 sont fondamentalement similaires, mais par rapport à l'alliage Monel 400, sa conductivité thermique et son point de transition magnétique sont plus faibles (voir tableau 3). Par conséquent, les champs d'application des deux sont fondamentalement les mêmes, mais en raison de l'ajout de titane et d'aluminium, ses performances complètes sont meilleures que l'alliage Monel 400. Il a un excellent potentiel d'application dans les domaines du pétrole, de l'industrie chimique, de la navigation, de l'énergie atomique, de la métallurgie, du textile, de l'impression et de la teinture, de la fabrication de papiers, des machines alimentaires, des équipements médicaux, etc. Les produits principaux sont des arbres de pompe, des outils de puits d'huile, des grattoirs, etc., des internes de valeur, des fixations (boulons), des ressorts, etc.
La microstructure de l'alliage Monel K -500 après vieillissement est principalement composé de matrice d'austénite cubique centrée sur le visage et Ni. 3 (Al, Ti) Des précipités dispersés, qui est complètement différent de la composition de phase de renforcement de l'alliage Monel 505. Cet alliage est le meilleur matériau résistant à la corrosion parmi les éléments halogènes dans les matériaux marins à haute résistance à l'exception de l'alliage de titane. Par conséquent, il est largement utilisé dans la fabrication de l'équipement des navires étrangers. Il est rapporté que les attaches, boulons et écrous de l'huile d'huile de mer du Nord et le pont de la Tamise au Royaume-Uni sont principalement en alliage Monel K -500. Ce matériau est largement utilisé dans les hélices, les arbres clés et certaines parties de pompes de navires. De nombreux équipements et systèmes du porte-avions "Charles de Gaulle" français utilisent également ce matériau. Le sous-marin américain de Virginie US utilise Monel K -500 pour fabriquer des arbres d'hélice, des attaches et certains équipements externes, avec d'excellentes performances d'application. L'armée a acheté en vrac. En plus d'être largement utilisé dans le champ marin, l'alliage monel k -500 est également largement utilisé dans l'industrie pétrochimique de mon pays, principalement sous forme de ressorts de soupape et d'arbres de pompe pour les pompes d'injection de carburant. Nos recherches ont révélé que par rapport aux ressorts en acier inoxydable, l'alliage Monel K -500 peut mieux garantir la durée de vie et la fiabilité de la pompe dans le milieu liquide de mère polymère alcalin lorsqu'il est utilisé comme pompe d'injection de polymère de pétrole. Cependant, lorsqu'il est utilisé comme fixation marine, il est nécessaire d'éviter de l'utiliser en combinaison avec des matériaux à potentiel élevé. En résumé, l'alliage monel k -500 et l'alliage monel 505 sont de nouvelles notes développées en ajoutant différents éléments de renforcement à l'alliage Monel 400. Cependant, la performance complète de l'alliage Monel K -500 dépasse de loin celui de l'alliage Monel 505, et il dispose d'un marché plus large pour une utilisation.
2. L'influence des éléments sur les propriétés des alliages
Les principaux éléments de l'alliage monel k {{0}} sont du nickel, du cuivre, de l'aluminium, du titane, etc. Le cuivre peut améliorer la résistance à la corrosion de l'alliage dans la réduction des milieux. Le rôle principal de l'aluminium et du titane est d'améliorer la résistance et les propriétés mécaniques de l'alliage. Le fer peut améliorer considérablement la résistance de l'alliage Monel K -500 à la corrosion à impact turbulent dans l'eau de mer et améliorer les performances de traitement de l'alliage; Le manganèse peut également améliorer la résistance à la corrosion de l'alliage dans la circulation de l'eau de mer et améliorer les effets bénéfiques du fer, comme le raffinage de la structure; Le soufre peut améliorer les performances de coupe de l'alliage Monel K -500, mais une teneur en soufre excessive réduira ses performances de soudage et de forgeage, il doit donc être contrôlé dans 0. 03wt%; L'effet du carbone sur l'alliage monel k -500 est assez compliqué. D'une part, il peut améliorer la force de l'alliage, et d'autre part, cela peut réduire la plasticité de l'alliage. Il a une très petite solubilité dans l'alliage et peut facilement former des carbures primaires et secondaires avec du titane. La quantité de précipitations en carbure est proportionnelle à la teneur en carbone, ce qui a un effet significatif sur les performances de forgeage de l'alliage. Le contenu des pièces avec une forte déformation doit être contrôlé en dessous de 0,15WT%.
3. Mécanisme de renforcement de l'alliage Monel K -500
De manière générale, les principales méthodes de renforcement des alliages à base de nickel sont le renforcement des limites des grains, le renforcement solide de la solution et le renforcement des précipitations. Le mécanisme de renforcement de Monel K -500 comprend le renforcement solide de la solution et le renforcement des précipitations, parmi lesquels le renforcement des précipitations du vieillissement est la principale méthode de renforcement. Le tableau 4 montre les coefficients de renforcement de la solution solide d'éléments tels que C, Ti et Mn sur Monel K -500. On peut voir que l'effet de renforcement de C est évident. Par conséquent, Monel K -500 a généralement une teneur en carbone plus élevée (C supérieure ou égale à 0. 10%), ce qui peut améliorer efficacement son renforcement interstitiel. Comparé à l'alliage monel400, la résistance à la traction et la limite d'élasticité de l'alliage Monel K -500 après traitement vieillissant sont plus de 2 fois plus élevés sous la prémisse du même renforcement de la solution solide. Le renforcement de l'alliage est principalement dû à la précipitation de dispersion de la phase à des températures moyennes et basse.
