Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Чтобы узнать о персонаже DC Comics Мон-Эль, см. Лар Ганд .
Арт Деко ворота в вестибюле охранным здания выполнен из монель - металла. [1]

Монель - это группа никелевых сплавов , в основном состоящих из никеля (от 52 до 67%) и меди с небольшими количествами железа, марганца, углерода и кремния. (Сплавы с содержанием меди 60% и более называются мельхиора .)

Более прочный, чем чистый никель, сплавы монеля устойчивы к коррозии под воздействием многих агентов, в том числе быстро текущей морской воды. Их легко изготавливать путем горячей и холодной обработки, механической обработки и сварки. [2]

Монель был создан Робертом Круксом Стэнли, который работал в International Nickel Company (INCO) в 1901 году. Сплав монель 400 представляет собой бинарный сплав в тех же пропорциях никеля и меди, которые естественным образом содержатся в метеоритной никелевой руде из Садбери (Онтарио). ) шахты и поэтому считается пуританским сплавом . [i] [3] [4] Monel был назван в честь президента компании Амброуза Монелла и был запатентован в 1906 году. [5] От One L отказались, поскольку фамилии в то время были запрещены в качестве товарных знаков. [1] Название теперь торговая марка из Special Metals Corporation .

Это дорогой сплав, поэтому его использование ограничено теми приложениями, где его нельзя заменить более дешевыми альтернативами. [ необходима цитата ] По сравнению с углеродистой сталью, трубы из монеля более чем в 3 раза дороже. [6]

Свойства [ править ]

Монель представляет собой бинарный сплав твердого раствора. Поскольку никель и медь взаимно растворимы во всех пропорциях, это однофазный сплав. По сравнению со сталью, монель очень трудно обрабатывать, так как он очень быстро затвердевает. Его нужно вращать и обрабатывать на малых скоростях и малых подачах. Он устойчив к коррозии и кислотам, а некоторые сплавы выдерживают огонь в чистом кислороде. Он обычно используется в приложениях с высококоррозионными условиями. Небольшие добавки алюминия и титана образуют сплав (К-500) с такой же коррозионной стойкостью, но с гораздо большей прочностью из-за образования гамма-праймера при старении. Монель обычно намного дороже нержавеющей стали .

Монелевый сплав 400 имеет удельный вес 8,80 [7], диапазон плавления 1300–1350 ° C, электропроводность приблизительно 34% IACS и (в отожженном состоянии) твердость 65 по Роквеллу B. [8] Монель Сплав 400 отличается своей вязкостью, которая сохраняется в значительном диапазоне температур.

Сплав монель 400 имеет отличные механические свойства при отрицательных температурах. Прочность и твердость увеличиваются при незначительном ухудшении пластичности или ударопрочности. Сплав не претерпевает перехода из пластичного в хрупкий даже при охлаждении до температуры жидкого водорода. Это резко контрастирует со многими черными металлами, которые являются хрупкими при низких температурах, несмотря на их повышенную прочность.

Использует [ редактировать ]

Аэрокосмические приложения [ править ]

В 1960-х годах металл монель нашел широкое применение в авиастроении , особенно в производстве корпусов и обшивок экспериментальных ракетных самолетов , таких как North American X-15 , чтобы противостоять сильному нагреву, создаваемому аэродинамическим трением во время полета на очень высокой скорости. Металл монель сохраняет свою прочность при очень высоких температурах, что позволяет ему сохранять форму при высоких атмосферных скоростях полета, что является компромиссом с увеличением веса деталей из-за высокой плотности монеля .

Монель используется для защитной проводки при техническом обслуживании самолетов, чтобы гарантировать, что крепежные детали не открутятся, как правило, в высокотемпературных зонах; нержавеющая проволока используется в других областях для экономии.

Добыча и переработка нефти [ править ]

Монель используется в части установок алкилирования, находящихся в прямом контакте с концентрированной плавиковой кислотой. Монель обладает исключительной стойкостью к фтористоводородной кислоте во всех концентрациях вплоть до точки кипения. Это, пожалуй, самый стойкий из всех обычно используемых инженерных сплавов. Сплав также устойчив ко многим формам серной и соляной кислот в восстановительных условиях.

Морские приложения [ править ]

Коррозионная стойкость монеля делает его идеальным для таких применений, как трубопроводные системы, валы насосов, клапаны забортной воды, троллинговый трос и сетчатые корзины. Некоторые сплавы полностью немагнитны и используются для закрепления троса на борту тральщиков , [9] кожухов для оборудования для измерения магнитного поля. В прогулочном катании на лодках монель используется для изготовления троса для захвата скоб для якорных тросов, резервуаров для воды и топлива, а также для подводных применений. Он также используется для гребных валов и килевых болтов. На популярных парусных лодках Hobiecat заклепки Monel [10] используются там, где требуется прочность, но нельзя использовать нержавеющую сталь из-за коррозии, которая может возникнуть в результате контакта нержавеющей стали с алюминиевой мачтой, гиком и рамой лодки в морской среде.

Из-за проблемы с электролитическим действием в соленой воде (также известной как гальваническая коррозия ) в судостроении монель необходимо тщательно изолировать от других металлов, таких как сталь. The New York Times 12 августа 1915 года опубликовала статью о 215-футовой яхте, «первом корабле, который когда-либо был построен с полностью монелевым корпусом», который «развалился» всего за шесть недель и должен был быть утилизирован. "из-за разрушения ее дна электрическим током". Стальной каркас яхты разрушился из-за электролитического взаимодействия с монелем. [11]

В исследованиях морских птиц, в частности кольцевания или кольцевания птиц , монель использовался для изготовления лент или колец для птиц многих видов, таких как альбатросы , которые обитают в агрессивной среде морской воды. [12]

Музыкальные инструменты [ править ]

Монель используется в качестве материала для поршней или роторов клапанов в некоторых музыкальных инструментах более высокого качества, таких как трубы, тубы и валторны. RotoSound представил использование Monel для струн для бас-гитары в 1962 году, и эти струны использовались многими артистами, включая Стива Харриса из Iron Maiden , The Who , Sting , Джона Дикона , Джона Пола Джонса и покойного Криса Сквайра . Монель использовался в начале 1930-х годов другими производителями музыкальных струн, такими как Gibson Guitar Corporation , которые продолжают предлагать их для мандолины как Sam Bush.набор подписей. Кроме того, CF Martin & Co. использует Monel для струн для акустической гитары Martin Retro. Струнный завод Pyramid (Германия) производит струны для электрогитары Monel classics, намотанные на круглый сердечник. В 2017 году струнная компания D'Addario выпустила линейку струн для скрипки с обмоткой Monel на струнах D и G.

Другое [ править ]

Идентификационные бирки из Монеля

Хорошая устойчивость к коррозии под действием кислот и кислорода делает монель хорошим материалом для химической промышленности. В аппарате Monel можно работать даже с коррозионными фторидами; это широко применялось при обогащении урана на газодиффузионном заводе в Ок-Ридж . Здесь большая часть труб большего диаметра для гексафторида урана была сделана из монеля. [13] Регуляторы для реактивных газов в цилиндрах, таких как хлористый водород, являются другим примером, где PTFEне подходит, когда требуется высокое давление подачи. Иногда они включают в себя коллектор из монеля и краны перед регулятором, которые позволяют промывать регулятор сухим инертным газом после использования для дополнительной защиты оборудования.

В начале 20 века, когда широко использовалась паровая энергия , монель рекламировался как желательный для использования в системах с перегретым паром. [14] Во время мировых войн монель использовался для изготовления военных жетонов США .

Дверные ручки из монеля в соборе Брин Атин

Монель часто используется для кухонных раковин и в оправе очков. Он также использовался для топки топки в жаротрубных котлах .

Части часов Long Now , которые предназначены для работы в течение 10 000 лет, сделаны из монеля из-за коррозионной стойкости без использования драгоценных металлов. [15]

Монель использовался для изготовления большей части обнаженного металла, используемого в интерьере собора Брин-Атин в Пенсильвании, религиозной резиденции Генеральной церкви Нового Иерусалима . Сюда входили большие декоративные ширмы, дверные ручки и т. Д. [1] Монель также использовался в качестве кровельного материала в зданиях, таких как первоначальный вокзал Пенсильвании в Нью-Йорке. [1]

Зеленоватая крыша вокзала Пенсильвании сделана из монеля.

В 1991–1996 годах Acura (Honda) NSX поставлялась с ключом из монеля. [16]

Применение на месторождениях нефти включает использование утяжеленных бурильных труб из монеля. Инструменты, которые измеряют магнитное поле Земли для определения направления, помещаются в немагнитную манжету, которая изолирует их от магнитного притяжения бурового инструмента, расположенного над и под немагнитными манжетами. Монель сейчас используется редко, обычно его заменяют немагнитными нержавеющими сталями. [17] [18]

Монель также используется в качестве защитного связующего материала на внешней стороне стремян западного стиля.

Компания Arrow Fastener Co., Inc. использует монель для изготовления нержавеющих скоб T50.

Монель также использовался в холодильниках Kelvinator.

Монель использовался в предохранителе для большого пальца малышки Алисы, устройстве 1930-х годов, препятствующем сосанию большого пальца. [19]

Монель используется при обработке кинофильмов. Скобы из монеля идеально подходят для защиты от коррозии при использовании в фотохимических резервуарах непрерывного действия.

Сплавы [ править ]

Монель часто продается в соответствии со стандартами ISO 6208 (листы, полосы), 9723 (прутки), 9724 (проволока), 9725 (поковки) и DIN 17751 (трубы и трубки).

Торговое наименованиеASTM / AISI

Тип сплава

UNS% Cu% Al% Ti% Fe% Mn% Si% Ni
Монель 400В 127, В 164N0440028–342,5 макс2,0 макс0,5 макс63 мин.
Монель 401N0440128–342,5 макс2,0 макс63 мин.
Монель 404N04404Рем0,05 макс.0,5 макс0,1 макс0,1 макс52–57
Монель К-500В 865N0550027–332.3–3.150,35–0,852,0 макс1,5 макс0,5 макс63 мин.
Монель 405В 164N0440528–342,5 макс2,0 макс0,5 макс63 мин.

Монель 400 [ править ]

Монель 400 демонстрирует высокую прочность и отличную коррозионную стойкость в различных кислых и щелочных средах и особенно подходит для восстановительных условий. [20] Он также обладает хорошей пластичностью и теплопроводностью. Монель 400 обычно находит применение в морской технике, химической промышленности и переработке углеводородов, теплообменниках, клапанах и насосах. Он соответствует следующим стандартам: BS 3075, 3076 NA 13, DTD 204B и ASTM B164. [21]

Монель 400 широко используется в установках алкилирования, а именно в реакционной секции, контактирующей с концентрированной плавиковой кислотой.

Монель 401 [ править ]

Этот сплав предназначен для использования в специализированных электрических и электронных устройствах. [22] Сплав 401 легко подвергается автогенной сварке газо-вольфрамовой дугой. Контактная сварка - очень хороший метод соединения материала. Он также демонстрирует хорошие характеристики пайки. Соответствует стандарту UNS N04401.

Монель 404 [ править ]

Сплав монель 404 используется в основном в специализированных электрических и электронных устройствах. [23] Состав Monel 404 тщательно отрегулирован для обеспечения очень низкой температуры Кюри , низкой проницаемости и хороших характеристик пайки.

Монель 404 можно сваривать обычными методами сварки и ковать, но нельзя подвергать горячей обработке. Холодная обработка может выполняться с использованием стандартных инструментов и мягких штамповочных материалов для лучшей отделки. Он соответствует стандартам UNS N04404 и ASTM F96. Монель 404 используется в капсулах для транзисторов и уплотнениях из керамики и металла.

Монель 405 [ править ]

Монель 405 - это марка сплава 400 для свободной механической обработки. [24] Процентное содержание никеля, углерода, марганца, железа, кремния и меди остается таким же, как в сплаве 400, но содержание серы изменяется с 0,024 макс. До 0,025-0,060%. Сплав 405 используется, в основном, для производства винтовых автоматов и не рекомендуется для других применений. Сульфиды никеля и меди, образующиеся из серы в его составе, действуют как стружколом, но из-за этих включений обработка поверхности сплава не такая гладкая, как у сплава 400. Монель 405 имеет обозначение UNS N04405 и покрывается стандартом ASME SB. -164, ASTM B-164, Federal QQ-N-281, SAE AMS 4674 и 7234, Military MIL-N-894 и NACE MR-01-75.

Монель 450 [ править ]

Этот сплав обладает хорошей усталостной прочностью и относительно высокой теплопроводностью. Он используется для конденсаторов морской воды, пластин конденсаторов, дистилляционных труб, трубок испарителя и теплообменника, а также трубопроводов для морской воды. [25]

Монель К-500 [ править ]

Monel K-500 сочетает в себе отличную коррозионную стойкость, характерную для сплава Monel 400, с дополнительными преимуществами большей прочности и твердости. [26] [27] Улучшенные свойства достигаются добавлением алюминия и титана к никель-медной основе и нагреванием в контролируемых условиях, так что субмикроскопические частицы Ni 3 (Ti, Al) осаждаются по всей матрице.

Коррозионная стойкость сплава К-500 из монеля практически эквивалентна коррозионной стойкости сплава 400, за исключением того, что в состоянии упрочнения при старении сплав К-500 имеет большую тенденцию к коррозионному растрескиванию под напряжением в некоторых средах. Монелевый сплав К-500 оказался устойчивым к воздействию высокосернистых газов. Комбинация очень низкой скорости коррозии в морской воде с высокими скоростями и высокой прочности делает сплав К-500 особенно подходящим для валов центробежных насосов, работающих на море. В стоячей или медленно движущейся морской воде может произойти обрастание с последующим питтингом, но этот питтинг замедляется после довольно быстрой начальной атаки.

Типичные области применения сплава К-500 - валы и рабочие колеса насосов, ракельные лопатки и скребки, утяжеленные бурильные трубы для нефтяных скважин, инструменты и электронные компоненты.

Монель Р-405 [ править ]

Monel R-405 - это версия Monel 400 для свободной обработки. Это никель-медный сплав с контролируемым количеством добавленной серы для образования сульфидных включений, которые действуют как стружколом во время обработки. Как и Монель 400, сплав R-405 устойчив к воздействию морской воды и пара при высоких температурах, а также к солевым и едким растворам. Монель R-405 - это твердый раствор, упрочняемый только холодной обработкой. Этот никелевый сплав обладает такими характеристиками, как хорошая коррозионная стойкость, хорошая свариваемость и высокая прочность. Низкая скорость коррозии в быстро текущей солоноватой или морской воде в сочетании с превосходной стойкостью к коррозионному растрескиванию под напряжением в большинстве пресных вод в сочетании с устойчивостью к различным коррозионным условиям оправдывает его широкое использование в морских приложениях и других неокисляющих хлоридных растворах.Этот никель-медный сплав особенно устойчив к соляной и плавиковой кислотам при деаэрации. Как и следовало ожидать, учитывая высокое содержание меди, сплав R-405 быстро разрушается азотной кислотой и аммиачными системами.

Сплав R-405 в основном используется для автоматов-винторезных станков и не рекомендуется для других применений.

Монель 502 [ править ]

Монель 502 - это никель-медный сплав, номер UNS - N05502. Этот сорт также обладает хорошей стойкостью к ползучести и окислению. Монель 502 может иметь различную форму. Монель 502 может обрабатываться аналогично аустенитной нержавеющей стали.

См. Также [ править ]

  • Мельхиор
  • Хастеллой
  • Инконель

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Пуританский» сплав - это сплав, основные составляющие которого поступают из базовой руды с таким же составом, поэтому не требуется смешивание с материалом из другой руды.
  1. ^ a b c d Фон Марго Гейл; Дэвид В. Посмотрите; Джон Г. Уэйт (1992). «Монель». Металлы в исторических зданиях Америки: использование и способы сохранения . ДИАНА Паблишинг. С. 39–41. ISBN 978-0-16-038073-0. Архивировано 17 февраля 2017 года . Проверено 23 октября 2016 .
  2. ^ "Монель" . Британская энциклопедия . Архивировано 14 августа 2014 года . Проверено 12 августа 2014 года .
  3. ^ «Фокус продукта - сплав MONEL 400» . Corrotherm. 15 февраля 2017. Архивировано 12 мая 2018 года . Проверено 12 мая 2018 .
  4. ^ "Трубка Монель 400" . Magellan Metals . Архивировано 01 февраля 2021 года . Проверено 12 мая 2018 .
  5. ^ Ambrose монель патент США 811239 Дата выпуска: Январь 1906
  6. ^ «Материалы трубопроводов и соотношения затрат» . www.engineeringtoolbox.com . Архивировано 26 декабря 2017 года . Проверено 5 апреля 2015 .
  7. ^ "Физические свойства Монеля 400" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 12 апреля 2015 года . Проверено 21 апреля 2015 .
  8. ^ "Монель 400 (NiCu30Fe, 2.4360, N04400, NA13) :: MakeItFrom.com" . www.makeitfrom.com . Архивировано 03 июля 2011 года . Проверено 19 апреля 2010 .
  9. ^ Teeple, HO (1953). «Никель и высоконикелевые сплавы». Промышленная и инженерная химия . 45 (10): 2215. DOI : 10.1021 / ie50526a033 .
  10. ^ Номер детали Hobie 8010261
  11. ^ "Нью-Йорк Таймс, 12 августа 1915: Большая яхта списана после шести недель использования" . Нью-Йорк Таймс . 12 августа 1915 года. Архивировано 23 мая 2009 года . Проверено 13 мая 2010 года .
  12. ^ Людвиг, Джеймс П. (1981). "Износ ремешка и потеря ремешка в популяции каспийской крачки Великих озер и обобщенная модель потери ремешка". Колониальные водоплавающие птицы . 4 : 174–18. DOI : 10.2307 / 1521133 . JSTOR 1521133 . 
  13. ^ Милфорд, Роберт (1958). "Инженерный проект экспериментальной установки по изучению летучести фторидов в Окридже". Промышленная и инженерная химия . 50 (2): 187. DOI : 10.1021 / ie50578a032 .
  14. ^ International Nickel Company, реклама Монеля в Scientific American , 1921 г. , заархивировано из оригинала 9 апреля 2016 г. , получено 28 марта 2015 г.
  15. ^ Бук, Мартин (2007). «Часы долгого времени - отражение» (PDF) . Журнал Королевского астрономического общества Канады . 101 (1): 4–5. Bibcode : 2007JRASC.101 .... 4B . Архивировано из оригинального (PDF) 06.07.2011.
  16. ^ "Архивная копия" . Архивировано 25 сентября 2011 года . Проверено 5 июля 2011 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  17. ^ "Услуги по обработке монеля на заказ" . WES Engineering Solutions . Архивировано 23 февраля 2020 года . Проверено 1 февраля 2021 .
  18. ^ Митчелл, Билл (1995). Справочник по передовым технологиям бурения нефтяных скважин (10-е изд.). Лейквуд, Колорадо: Mitchell Engineering. С. 430–431. ASIN B0006RMYTW . OCLC 46870163 . Архивировано 01 февраля 2021 года . Проверено 1 февраля 2021 .  
  19. ^ "ПРЕКРАТИТЕ БОЛЬШОЕ СОСАНИЕ" . graphic-design.tjs-labs.com . Архивировано из оригинала на 2017-02-15 . Проверено 23 февраля 2014 .
  20. ^ "Спецификация материала сплава 400" (PDF) . Архивировано 28 марта 2019 года (PDF) . Дата обращения 28 марта 2019 .
  21. ^ "Монель К-400 на Azom.com" . Архивировано из оригинального 12 августа 2014 года . Проверено 12 августа 2014 года .
  22. ^ СПЛАВ MONEL 401 ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 10 мая 2017 года . Проверено 19 марта 2016 .
  23. ^ СПЛАВ MONEL 404 ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 10 мая 2017 года . Проверено 19 марта 2016 .
  24. ^ "Монель 405 TDS" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 28 марта 2019 года . Проверено 28 марта 2019 .
  25. ^ «Свойство монелевых сплавов» . Архивировано 15 апреля 2015 года . Проверено 10 апреля 2015 года .
  26. ^ "Спецификация материала сплава К-500" (PDF) . Архивировано 8 января 2017 года (PDF) . Проверено 17 ноября 2017 года .
  27. ^ СПЛАВ MONEL K-500 ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ (PDF) (Отчет). Архивировано (PDF) из оригинала 31 марта 2016 года . Проверено 19 марта 2016 .

Библиография [ править ]

  • Shoemaker, Lewis E .; Смит, Гейлорд Д. (2006). «Век монель-металла: 1906–2006». JOM . 58 (9): 22. Bibcode : 2006JOM .... 58i..22S . DOI : 10.1007 / s11837-006-0077-х .

Внешние ссылки [ править ]

  • Монель Коррозия
  • монель - титанназари