Omfattende guide til nikkelbaserte legeringer: Monellegering
Hva er monellegering?
Nikkel-kobberlegering, også kjent som Monel-legering, er den tidligste utviklede og mest brukte typen nikkelbasert korrosjonsresistent legering. Legeringen ble først utviklet av American International Nickel Company i 1906, og Kina begynte å produsere og bruke den på 1950 -tallet. Monellegering kan deles inn i fast løsning Forsterkende type og aldersherdingstype i henhold til styrkingsmetoden. Solid løsning Forsterkende monellegeringer inkluderer Monel 400, Monel 404 og Monel 405; Aldersherding Monellegeringer inkluderer Monel K -500, M -30 C, Monel 505, etc. I henhold til formingsmetoden, kan Monel -legering deles inn i deformasjonslegering og støpelegering, og karakterene og komposisjonene er vist i tabellen 1 og tabellen 2. Ingeniører) systemkarakter, som er representert med bokstavene k, r, h, s pluss monellegering. "K" Monellegering er aldersherdingstype, "R" Monellegering er frittgående type, "H" -monelegering er middels styrke type, og "S" Monellegering er høy styrke-type. Det andre er det digitale merket av International Nickel Company, som er representert av et tosifret eller tresifret monellegeringssuffiks. Den tredje er merkevaren "ASTM-SAE Unified Number System", forkortet som "UNS", representert med bokstaven N + Five Sifmes. I Kina er det representert av "NCUXX XX XX".
1. Sammenligning av organisasjonen, eiendommer og anvendelser av tre typer monellegeringer
Monellegering har utviklet mer enn 20 karakterer, hvorav Monel 400 (General Monel Alloy), Monel K -500 (aldershartende Monellegering) og Monel 505 (High-Silicon Monel Alloy) er mye brukt, tilsvarende Kinas NCU30, NCU 30-3-0.
Strukturen til Monel 400-legering er en typisk enfase-austenittstruktur med utmerket korrosjonsmotstand. Legeringen produserer vanligvis ikke stresskorrosjonssprekker og har god skjæreytelse. Den har utmerket korrosjonsresistens i fluorgass, saltsyre, svovelsyre, hydrofluorsyre og dens derivater. Samtidig er det også korrosjonsbestandig i nøytrale oppløsninger, varme konsentrerte alkaliske oppløsninger, vann, sjøvann, atmosfære, organiske forbindelser, etc. Det kan brukes til sømløst vann og damprør i kraft, reakt, osv. Vannvekslere og fordamper, pumpeskaft ved bruk av sjøvann og hydro. Nikkelbaserte, jernbaserte, koboltbaserte og kobberbaserte legeringer, Monel 400-legering viser også middels temperatur sprø mekaniske egenskaper, og plastisiteten er lavest i temperaturområdet 600-850 grad. Kobberinnholdet i Monel 400 -legering er veldig høyt. Hvis CR- og AL -elementer ikke blir lagt til, kan en stabil oksidfilm ikke dannes, så det er veldig enkelt å oksidere ved høye temperaturer. Generelt overstiger ikke den maksimale kontinuerlige arbeidstemperaturen i luft 600 grader, og den maksimale temperaturen under vannfri ammoniakk og ammoniasjonsbetingelser overstiger ikke 585 grader. Legeringen kan brukes i både solid løsning og kaldt arbeidstilstand. Løsningsbehandlingstemperaturen er vanligvis mellom 870 og 980 grader, men den faste løsningsstyrkeeffekten er ikke åpenbar, og styrken er mye lavere enn den for Monel K -500 -legeringen, så den er ikke egnet for høye styrke-komponenter.
For å forbedre legeringens slitasje, la forskere SI -elementet til Monel 400 -legering på 1980 -tallet for å forbedre slitasjemotstanden til materialet. De utviklet NCU 30-4-2 legering og monel 1-505 legering, som tilhører Smonel -serien. Mikrostrukturen etter aldring er ansiktssentrert kubikk austenittmatrise og Ni3 silisiumfase. NI3SI-fase er den viktigste styrkingsfasen av silisiumholdig monellegering, som vil utfelle under størkning, men vil utfelle betydelig under aldring. Legeringen har kjennetegnene til høy hardhet, høy styrke, utmerket slitasje og anti-toll. Det brukes hovedsakelig til å produsere presisjonsfriksjonsdeler som krever stabil drift, for eksempel luftfartsstoffenheter og ror, roraksler av luft-til-luft-missiler og drivstofftilbehør til luftfartsmotorer. Den anbefalte varmebehandlingsprosessen er 950 grader × 2H løsningsbehandling + 600 grad × 8H aldringsbehandling. Siden silisium har en tendens til å reagere med hydrofluorsyre for å generere fluorosilicic acid, vil silisiumholdige materialer bli korrodert av hydrofluorsyre, slik at legeringen ikke kan brukes i hydrofluorsyre. Tilsetningen av Si øker vanskeligheten med å smelte og danne seg, og plastisiteten er mye lavere enn for Monel K -500 -legeringen. Den kan ikke sveises og dannes, og dets nåværende applikasjonsområde er relativt lite, hovedsakelig brukt i luftfartsfeltet.
Samtidig, for å forbedre styrken til nikkel-kobberlegeringer, la forskere til en viss mengde AL- og Ti-elementer til Monel 400-legering for å utvikle Monel K -500 legering. De fysiske egenskapene til Monel K -500 -legeringen er i utgangspunktet like, men sammenlignet med Monel 400 -legering er dens termiske ledningsevne og magnetisk overgangspunkt lavere (se tabell 3). Derfor er applikasjonsfeltene til de to i utgangspunktet de samme, men på grunn av tilsetning av titan og aluminium, er dens omfattende ytelse bedre enn Monel 400 -legering. Det har stort anvendelsespotensial innen petroleum, kjemisk industri, navigasjon, atomenergi, metallurgi, tekstil, utskrift og farging, papirproduksjon, matmaskiner, medisinsk utstyr osv.
Mikrostrukturen til Monel K -500 legering etter aldring er hovedsakelig sammensatt av ansiktssentrert kubikk austenittmatrise og Ni. 3 (Al, Ti) spredte utfellinger, som er helt annerledes enn styrkingsfasesammensetningen til Monel 505 -legering. Denne legeringen er det beste korrosjonsresistente materialet blant halogenelementene i marine materialer med høy styrke bortsett fra titanlegering. Derfor er det mye brukt i produksjon av utenlandsk utstyr. Det rapporteres at festemidlene, boltene og nøttene i Nordsjøolje -rørledningen og Thames Bridge i Storbritannia hovedsakelig er laget av Monel K -500 legering. Dette materialet er mye brukt i propeller, nøkkelaksler og noen deler av pumper av skip. Mange utstyr og systemer til de franske "Charles de Gaulle" hangarskip bruker også dette materialet. US Navy Virginia Submarine bruker Monel K -500 for å produsere propellaksler, festemidler og visse eksterne utstyr, med utmerket applikasjonsytelse. Militæret har kjøpt i bulk. I tillegg til å bli mye brukt i det marine feltet, er Monel K -500 legering også mye brukt i mitt lands petrokjemiske industri, hovedsakelig som ventilfjærer og pumpeaksler for drivstoffinjeksjonspumper. Forskningen vår fant at sammenlignet med rustfrie stålfjærer, kan Monel K -500 -legeringen bedre garantere levetiden og påliteligheten til pumpen i alkalisk polymer moder flytende medium når den brukes som en petroleumspolymerinjeksjonspumpe. Imidlertid, når det brukes som et marin fest, er det nødvendig å unngå å bruke den i kombinasjon med høypotensielle materialer. Oppsummert er Monel K -500 legering og Monel 505 -legering nye karakterer utviklet ved å legge til forskjellige styrkingselementer til Monel 400 -legeringen. Imidlertid overstiger den omfattende ytelsen til Monel K -500 -legeringen langt fra Monel 505 -legeringen, og den har et bredere marked for bruk.
2. Elements innflytelse på legeringsegenskaper
Hovedelementene i monel k {{0}} legering er nikkel, kobber, aluminium, titan, etc. Kobber kan forbedre korrosjonsmotstanden til legeringen i reduksjon av medier. Hovedrollen til aluminium og titan er å forbedre styrken og mekaniske egenskapene til legeringen. Jern kan forbedre motstanden til Monel K -500 legering betydelig til turbulent påvirkningskorrosjon i sjøvann og forbedre prosesseringsytelsen til legeringen; Mangan kan også forbedre korrosjonsmotstanden til legeringen i flytende sjøvann og forbedre de gunstige effektene av jern, for eksempel foredling av strukturen; Svovel kan forbedre skjæreytelsen til Monel K -500 -legeringen, men overdreven svovelinnhold vil redusere sveising og smitende ytelse, så den må kontrolleres innen 0. 03WT%; Effekten av karbon på Monel K -500 -legeringen er ganske komplisert. På den ene siden kan det forbedre styrken til legeringen, og på den andre siden kan det redusere plastisiteten i legeringen. Den har en veldig liten løselighet i legeringen og kan lett danne primære og sekundære karbider med titan. Mengden karbidutfelling er proporsjonal med karboninnholdet, noe som har en betydelig effekt på smiingens ytelse av legeringen. Innholdet i deler med stor deformasjon bør kontrolleres under 0,15 wt%.
3. Styrkingsmekanisme for monel k -500 legering
Generelt sett er de viktigste styrkemetodene for nikkelbaserte legeringer korngrenseforsterkning, styrking av fast løsning og styrking av nedbør. Styrkingsmekanismen til Monel K -500 inkluderer styrking av fast løsning og styrking av nedbør, hvorav aldrende nedbørstyrking er den viktigste styrkemetoden. Tabell 4 viser den faste løsningsstyrke koeffisientene til elementer som C, Ti og Mn på Monel K -500. Det kan sees at den styrkende effekten av C er åpenbar. Derfor har Monel K -500 vanligvis et høyere karboninnhold (C større enn eller lik 0. 10%), noe som effektivt kan forbedre dens interstitielle styrking. Sammenlignet med Monel400 -legering, er strekkfastheten og avkastningsstyrken til Monel K -500 -legeringen etter aldringsbehandling mer enn 2 ganger høyere under forutsetningen om den samme solide oppløsningen. Styrking av legeringen skyldes hovedsakelig spredningsutfellingen av 'fase ved middels og lave temperaturer.
