Обзор

Сплав MONEL K-500 (UNS N05500/ W.Nr. 2.4375) представляет собой никель-медный сплав, который сочетает в себе отличную коррозионную стойкость сплава MONEL 400 с дополнительными преимуществами большей прочности и твердости. Улучшенные свойства достигаются путем добавления алюминия и титана к никель-медной основе и нагреванием в контролируемых условиях, так что субмикроскопические частицы Ni3 (Ti, Al) осаждаются по всей матрице. Термическая обработка, используемая для осуществления осаждения, обычно называется упрочнением старением или старением.

Типичные области применения изделий из сплава MONEL K-500 — цепи и тросы, крепежные детали и пружины для морского применения; компоненты насосов и клапанов для химической переработки; ракели и скребки для переработки целлюлозы при производстве бумаги; утяжеленные бурильные трубы и инструменты для нефтяных скважин, валы и рабочие колеса насосов, немагнитные корпуса, предохранительные подъемники и клапаны для добычи нефти и газа; а также датчики и другие электронные компоненты.

Полезной характеристикой сплава является то, что он практически немагнитен, даже при довольно низких температурах. Однако возможно образование магнитного слоя на поверхности материала во время обработки. Алюминий и медь могут избирательно окисляться во время нагрева, оставляя магнитную пленку, богатую никелем, на внешней стороне детали. Эффект особенно заметен на тонкой проволоке или полосе, где есть высокое отношение поверхности к весу. Магнитную пленку можно удалить травлением или ярким погружением в кислоту, и немагнитные свойства материала будут восстановлены.

Сочетание низкой магнитной проницаемости, высокой прочности и хорошей коррозионной стойкости успешно используется в ряде областей применения, в частности, в оборудовании для исследования нефтяных скважин и электронных компонентах.

Было обнаружено, что сплав MONEL K-500 обладает исключительно хорошей размерной стабильностью как в испытаниях на длительное воздействие, так и в циклических испытаниях. Результаты показаны в Таблице 5. Это свойство сплава привело к его использованию в высокоточных устройствах, таких как гироскопы.

Упрочнение старением вызывает начальное сокращение объема. Отожженный стержень сократился на 2,5 x 10-4 дюйма на дюйм во время старения

Предельный химический состав, %

Никель (плюс кобальт)................................................................................................................................................................................................63,00 мин.

Углерод..............................................................................................................................................................................................................................0,25 макс.

Марганец.........................................................................................................................................................................................................................1,50 макс.

Железо............................................................................................................................................................................................................................2,00 макс.

Сера.........................................................................................................................................................................................................................................0,01 макс.

Кремний.........................................................................................................................................................................................................................................0,50 макс.

Медь.........................................................................................................................................................................................................................27.00-33.00

Алюминий...........................................................................................................................................................................................................................2,30-3,15 Титан.........................................................................................................................................................................................................................0,35-0,85

Физические константы

Механические свойства

Низкотемпературные свойства сплава MONEL K-500 выдающиеся. Предел прочности и предел текучести увеличиваются с понижением температуры, в то время как пластичность и вязкость практически не ухудшаются. Даже при таких низких температурах, как температура жидкого водорода, не происходит превращения из пластичного в хрупкое. Таким образом, сплав подходит для многих криогенных применений.

Сварные швы могут быть получены с прочностью упрочненного при старении основного металла без серьезной потери пластичности, если после сварки отожженного материала проводится старение. Сварки упрочненного при старении материала следует избегать из-за значительно сниженной пластичности.

Свойства при растяжении

Коррозионная стойкость

Коррозионная стойкость сплава MONEL K-500 по существу эквивалентна стойкости сплава 400, за исключением того, что в упрочненном со временем состоянии сплав K-500 имеет большую тенденцию к коррозионному растрескиванию под напряжением в некоторых средах.

Сплав MONEL K-500 оказался устойчивым к среде кислого газа. После 6 дней непрерывного погружения в насыщенные (3500 ppm) растворы сероводорода при кислых и основных значениях pH (в диапазоне от 1,0 до 11,0) образцы U-образного изгиба из листа, упрочненного старением, не показали трещин. Твердость образцов составила от 28 до 40 Rc.

Сочетание очень низких скоростей коррозии в морской воде с высокой скоростью и высокой прочностью делает сплав K-500 особенно подходящим для валов центробежных насосов в морской эксплуатации. В стоячей или медленно текущей морской воде может возникнуть обрастание, за которым последует точечная коррозия, но эта точечная коррозия замедляется после довольно быстрого начального воздействия.

Термическая обработка

Для сплава MONEL K-500 применяются два типа отжига: отжиг на твердый раствор и технологический отжиг. Обработки различаются как по назначению, так и по процедуре.

Отжиг на твердый раствор - сплав MONEL K-500 упрочняется путем образования субмикроскопических частиц вторичной фазы Ni3(Ti,Al). Образование частиц происходит как твердофазная реакция во время термообработки с упрочнением старением (или дисперсионным упрочнением). Перед обработкой старением компонент сплава должен быть подвергнут отжигу на твердый раствор для растворения любых фаз, которые могли образоваться в сплаве во время предыдущей обработки. Отжиг на твердый раствор обычно выполняется путем нагрева горячекатаных изделий до 1800°F, а холоднодеформированных изделий - до 1900°F. Чтобы избежать чрезмерного роста зерен, время при температуре должно быть сведено к минимуму (обычно менее 30 минут). Время нагрева (подъема) и охлаждения должно быть сведено к минимуму, чтобы избежать осаждения вредных фаз. Охлаждение после отжига на твердый раствор обычно осуществляется путем закалки в воде.

Технологический отжиг - Во время механической обработки в процессе производства и последующего формования изделий из сплава К-500 может потребоваться промежуточный технологический отжиг для смягчения изделия. Такие отжиги рекристаллизуют структуру и обычно проводятся при температурах от 1400° до 1600 °F.

В то время как более высокие температуры отжигают продукт, промежуточные температуры отжига процесса ограничены, чтобы избежать чрезмерного роста зерна. Время при температуре должно быть ограничено, чтобы избежать образования вторичных фаз, которые могут поставить под угрозу твердость состаренного продукта из сплава K-500.

Выдержка в течение одного часа после того, как деталь достигла заданной температуры и выровнялась, обычно достаточна для размягчения изделия из сплава во время обработки. Пользователь предупреждается, что выдержка при температуре в течение времени, превышающего 1,5 часа, не рекомендуется. Чрезмерное воздействие может привести к образованию карбида титана (TiC). Это соединение стабильно при температурах старения, используемых для закалки сплава K-500, так что титан не может участвовать в реакции закалки, образовании Ni3(Ti,Al). Таким образом, прочность и твердость могут быть поставлены под угрозу.

Очевидно, лучше всего избегать образования фазы карбида титана. Однако, если фаза образовалась в результате неправильной обработки, для растворения частиц требуется отжиг на твердый раствор при температуре 2050°F в течение 30 минут. Следует отметить, что эта термическая обработка приведет к образованию большого размера зерна, что может несколько ухудшить формуемость. Однако высокотемпературная обработка на твердый раствор необходима, если компонент должен развить полную твердость и прочность во время обработки старением.

Федеральный стандарт для сплава K-500, QQ-N-286, касается только отжига на твердый раствор. Отжиг в процессе производства остается на усмотрение термического обработчика. Указанный диапазон температур отжига на твердый раствор в редакции F составляет от 1600° до 1900°F. Таким образом, если компонент из сплава K-500 должен быть отожжен на твердый раствор при 2050°F из-за присутствия карбида титана, его необходимо впоследствии уменьшить в толщине сечения перед окончательной термической обработкой (отжиг на твердый раствор + упрочнение старением), чтобы соответствовать требованиям спецификации. Редакция G изменила требование к отжигу на твердый раствор до минимальной температуры отжига 1600°F. Таким образом, материал, отожженный на твердый раствор при 2050°F, может быть состарен без дальнейшего уменьшения толщины сечения и является приемлемым, если он соответствует другим требованиям спецификации (механические свойства и т. д.)

Доступные формы

Мы предоставляем вам различные формы продукции, включая, но не ограничиваясь:

● Штанга и стержень

● Трубы и трубки

● Рулоны и полосы

● Пластина, лист и круг

● Проволока и сварка

● Фитинг (фланец, колено, тройник...)

● Настроить