Zliatina Monel je zliatina na báze Ni, jej hlavné chemické zloženie je nikel (Ni), najvyšší obsah je až 67 %, ďalšie hlavné chemické zloženie je meď (Cu) a obsahuje aj malé množstvo železa (Fe) , mangán (Mn) a uhlík (C), kremík (Si) a ďalšie prvky.
Pevnosť zliatiny Monel je vyššia ako pevnosť čistého niklu a odoláva korózii rôznych médií vrátane rýchlo tečúcej morskej vody. Spôsoby spracovania zliatiny Monel zahŕňajú spracovanie za tepla, spracovanie za studena, obrábanie a zváranie.
V roku 1901 Robert Crooks Stanley, metalurg v International Nickel Company (INCO), vytvoril zliatinu Monel.
Zdroj názvu zliatiny Monel je založený na informáciách, ktoré majú vzdať hold vtedajšiemu predsedovi spoločnosti Ambrose Monell (Ambrose Monell). Neskôr pán Stanley pôsobil aj ako predseda International Nickel Corporation. Monelovej zliatine bol udelený patent v roku 1906.
Zliatina Monel je drahá zliatina, ktorej cena je 5-10 krát vyššia ako cena čistej medi a čistého niklu. Preto sa používa len v aplikáciách, kde ho nemožno nahradiť lacnými alternatívami.
Chemické zloženie a mechanické vlastnosti zliatiny Monel 400 (N0440):
Chemické zloženie zliatiny Monel 400 (%) | ||||||||
| C ≤ | Si ≤ | Mn ≤ | P ≤ | S ≤ | Cr ≥ | Ni ≥ | Mo ≥ | Cu ≤ |
| 0,3 | 0,5 | 2 | - | 0,024 | - | 63 | - | 28,0-34,0 |
| Iní | N ≤ | A l≤ | Ti ≤ | F e≤ | Co ≤ | V ≤ | W ≤ | Nb ≤ |
| - | - | - | 2.5 | - | - | - | - | |
1. Pevnosť v ťahu zliatiny Monel 400 (N04400): σb ≥ 450 Mpa.
2. Medza klzu zliatiny Monel 400 (N04400): σb ≥ 170 Mpa.
3. Predĺženie zliatiny Monel 400 (N04400): δ ≥ 30 %.
Vlastnosti zliatiny Monel
Zliatina Monel je binárna zliatina s pevným roztokom. Keďže Ni a Cu sú navzájom rozpustené, ide tiež o jednofázovú zliatinu. V porovnaní s oceľou je obrábanie zliatiny Monel ťažké, najmä kvôli jej rýchlemu vytvrdzovaniu. Vyžaduje sústruženie pri nízkych rýchlostiach a nízkych rýchlostiach posuvu.
Hustota zliatiny Monel 400 je 8,80 g/cm3, rozsah teplôt topenia je 1300 ~ 1350 °C, vodivosť je približne 34 % IACS (IACS označuje medzinárodnú štandardnú vodivosť žíhanej medi) a hodnota žíhanej tvrdosti je 65 HRB. Zliatina Monel 400 je dobre známa svojou húževnatosťou a dokáže si túto húževnatosť udržať v značnom teplotnom rozsahu.
Odoláva korózii rôznych kyselín a zásad a niektoré zliatiny Monel dokonca vydržia spaľovanie čistého kyslíka. Zvyčajne sa používa vo vysoko korozívnych prostrediach. Zliatina Monel K-500 vytvorená po pridaní malého množstva hliníka (Al) a titánu (Ti) má rovnakú odolnosť proti korózii ako zliatina Monel 400, ale vyššiu pevnosť, čo je spôsobené najmä tvorbou γ' fázy počas spracovania starnutím. Za normálnych okolností je zliatina Monel oveľa drahšia ako nehrdzavejúca oceľ.
Zliatina Monel 400 si tiež dokáže zachovať vynikajúce mechanické vlastnosti pod nulou. Pevnosť a tvrdosť sa síce zvýši, ale plasticita či húževnatosť sa zníži len mierne. Aj keď sa ochladzuje v kvapalnom vodíku, zliatina neprejde tvárno-krehkým prechodom. Toto je najvýznamnejší rozdiel medzi zliatinou Monel a materiálmi zo železných kovov (oceľ a železo) s krehkosťou pri nízkych teplotách.
Zliatina Monel má dobrú odolnosť proti korózii v mnohých prostrediach, ale pri vystavení slanej vode je náchylná na hrdzu; nemôže odolať korózii médií s obsahom oxidu dusnatého, kyseliny dusičnej, oxidu siričitého a chlórnanu. Použitie zliatiny Monel tiež spôsobí elektrochemickú koróziu. Inými slovami, keď sa spojovacie prvky vyrobené z hliníka, zinku alebo železa dostanú do kontaktu so zliatinou Monel, za určitých podmienok (ako je použitie v rýchlo tečúcej morskej vode), kovové spoje budú rýchlo skorodované.
Použitie zliatiny Monel
Letectvo a kozmonautika
V 60. rokoch 20. storočia. Zliatina Monel získala veľké množstvo zákaziek v oblasti kozmickej a leteckej konštrukcie. Používa sa najmä na stavbu trupu a plášťa experimentálnych prúdových lietadiel. Napríklad North American X-15 môže byť použitý na to, aby odolal veľkému množstvu tepla generovaného aerodynamickým trením počas extrémne rýchleho letu. Zliatina Monel si stále dokáže zachovať svoju pevnosť pri extrémne vysokých teplotách, čo jej umožňuje zachovať si tvarovú stálosť pri vysokých atmosférických rýchlostiach letu. Počas údržby lietadla sa zliatina Monel používa ako uzamykací drôt v oblastiach s vysokou teplotou, aby sa zabezpečilo, že upevňovacie prvky sú uzamknuté; z ekonomických dôvodov sa zámkové drôty z nehrdzavejúcej ocele zvyčajne používajú v iných oblastiach.
Ťažba a rafinácia ropy
Monel sa používa na výrobu dielov, ktoré sú v priamom kontakte s koncentrovanou kyselinou fluorovodíkovou v alkylačnej jednotke. Mimoriadna odolnosť zliatiny Monel voči korózii kyselinou fluorovodíkovou je úžasná. Vydrží všetky koncentrácie kyseliny fluorovodíkovej a teplota môže dosiahnuť bod varu kyseliny fluorovodíkovej. Toto môže byť materiál s najlepšou odolnosťou proti korózii spomedzi bežne používaných materiálov inžinierskych zliatin. Monel zliatina môže tiež odolať korózii rôznych sulfidov a kyseliny chlorovodíkovej v redukčnom prostredí.
Námorné inžinierstvo
Odolnosť zliatiny Monel proti korózii z nej robí ideálny materiál pre námorné aplikácie, ako sú potrubné systémy, hriadele čerpadiel, morské ventily, rybárske vlasce na vlečenie a filtre košov. Niektoré zliatiny Monel sú úplne nemagnetické a používajú sa na výrobu kotevných káblov pre mínolovky a krytov zariadení na meranie magnetického poľa. Na jachtách sa drôt zo zliatiny Monel používa na uzamknutie pútok kotviacich káblov. Zliatina Monel sa tiež používa na výrobu vodných nádrží a palivových nádrží a iných podvodných zariadení, ako sú vrtuľové hriadele a kýlové skrutky.
Je potrebné poznamenať, že kvôli problémom s elektrochemickou koróziou (bimetalická korózia) v morskej vode musí byť zliatina Monel počas stavby lodí izolovaná od iných kovov (napríklad ocele). The New York Times publikovali 25. augusta 1915. Článok v “informoval o nehode 215 stôp dlhej jachty: “Prvá jachta, ktorej trup bol skonštruovaný výhradne zo zliatiny Monel, sa zmenila na úlomky len za šesť týždňov a bola nútený zošrotovať“. Vďaka elektrochemickej korózii bol kýl oceľovej konštrukcie jachty po kontakte so zliatinou Monel rýchlo erodovaný a stenčený, čo nakoniec viedlo k zrúteniu dna jachty. Pokiaľ ide o výskum morských vtákov, najmä výber materiálov pre identifikačný krúžok vtáčieho chodidla, identifikačný krúžok vtáčieho chodidla vyrobený zo zliatiny Monel sa používa u mnohých druhov morských vtákov, ako je napríklad albatros žijúci v korozívnom prostredí s morskou vodou.
Hudobný nástroj
Zliatina Monel sa používa na výrobu určitých vysokokvalitných piestov alebo rotorov ventilov hudobných nástrojov, ako sú malé, veľké a lesné rohy. RotoSound použil zliatinu Monel na výrobu strún pre elektrickú gitaru v roku 1962. Tieto struny používa veľa umelcov. V roku 2017 vydala sláčiková spoločnosť D'Addario (spoločnosť na sláčikové nástroje D'Addario) súpravu produktov husľových strún, ktorými sú tiež guľaté struny so zliatinou Monel navinutou na strunách D a G.
Iné použitia
Identifikačné štítky vyrobené zo zliatiny Monel (psie známky pre amerických vojakov počas druhej svetovej vojny)
Vynikajúca odolnosť proti korózii voči rôznym kyselinám a kyslíku robí zo zliatiny Monel vysoko kvalitný materiál v chemickom priemysle. Ďalšie scenáre použitia, ako napríklad:
1. Obohacovanie uránu, väčšina potrubí s veľkým priemerom používaných na hexafluorid uránu je vyrobená zo zliatiny Monel;
2. Regulačný ventil pre vysoký tlak a silne reaktívny plyn vo fľašiach (ako je HCl);
3. Na začiatku dvadsiateho storočia bola zliatina Monel široko používaná v systéme prehriatej pary súprav parných generátorov;
4. Zliatina Monel sa tiež často používa na výrobu kuchynských drezov a rámov na okuliare;
5. Spaľovacia komora použitá na výrobu zapaľovacej rúrky kotla;
6. Dizajnová životnosť hodín Long Now je 10 000 rokov. Na základe predpokladu, že nie sú použité žiadne drahé kovy, sú niektoré časti hodín vyrobené z materiálu zliatiny Monel na základe obáv z odolnosti voči korózii.
Čas odoslania: 19. mája 2021