Monel K500 so với Monel 400: Sức mạnh tăng thêm tốn kém như thế nào

Monel K500 và Monel 400 có chung một đế: khoảng hai phần niken và một phần đồng, có cùng đặc tính ăn mòn và cùng một ma trận lập phương đặt chính giữa mặt. Cả hai hợp kim đều không phải là siêu hợp kim cứng kết tủa và cũng không được chọn ở mức cao nhất trong phạm vi nhiệt độ. Sự khác biệt giữa chúng là hai chất bổ sung bằng hợp kim và khả năng xử lý nhiệt mà những chất bổ sung đó có thể thực hiện được, và hầu hết mọi sự khác biệt về đặc tính trong bài viết này đều quay trở lại điều đó.

Một hậu quả đáng được nêu lên hàng đầu, bởi vì đó là nơi mà việc so sánh thường bị xử lý sai nhất. Các số liệu về độ bền được công bố cho hai hợp kim này được đưa ra theo từng dạng và theo điều kiện xử lý nhiệt, đồng thời khoảng cách giữa chúng thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào điều kiện nào được so sánh. Một phiên bản của sự so sánh này nêu rõ không có điều kiện nào có thể được sử dụng để chỉ định bất cứ điều gì và do đó các con số dưới đây được đưa ra cùng với điều kiện kèm theo.

Hợp kim 400 là hợp kim dung dịch rắn. Niken và đồng hòa tan với nhau theo mọi tỷ lệ, vì vậy vật liệu này là một pha và cách duy nhất để làm cứng nó là gia công nguội. Hợp kim K500 có cùng nền tảng và bổ sung thêm nhôm và titan, cho phép hợp kim được làm cứng theo thời gian: chu trình gia nhiệt được kiểm soát sẽ kết tủa các hạt Ni siêu nhỏ₃(Ti, Al) xuyên suốt ma trận. Mô tả được công bố nêu rõ rằng K500 kết hợp khả năng chống ăn mòn 400 với các ưu điểm bổ sung về độ bền và độ cứng cao hơn, đồng thời sự gia tăng này đến từ hai sự bổ sung đó và quá trình xử lý lão hóa.

Thành phần khác nhau ở chính xác hai phần tử đó cộng với những thay đổi nhỏ trong phần dư. Mọi con số khác đều gần giống nhau, đó là lý do tại sao hai hợp kim này hoạt động rất giống nhau khi sử dụng.

Giới hạn lưu huỳnh là đường yên tĩnh trong bảng đó. Nó chặt hơn khoảng hai lần rưỡi ở K500 so với 400 và lý do là cùng một đặc tính làm cho hợp kim bền: một khi có kết tủa thì sẽ có ít độ dẻo hơn để hấp thụ thiệt hại do tạp chất lưu huỳnh gây ra dọc theo ranh giới hạt.

So sánh được công bố cho thấy K500 có cường độ năng suất gấp khoảng ba lần và độ bền kéo gấp hai lần so với 400. Đó là con số thực và nó mô tả một cặp điều kiện. Bảng bên dưới giữ hai hợp kim với nhau trong các điều kiện mà mỗi hợp kim thực sự được cung cấp, trên thanh và thanh.

Đọc bảng đó và yêu cầu sẽ được giải quyết. K500 ở điều kiện ủ mạnh hơn 400 ở điều kiện ủ, khoảng 1,2 lần về độ bền kéo và khoảng 1,4 lần về năng suất, đây là một giới hạn chứ không phải là một yếu tố. Được hoàn thiện nóng, cả hai loại này gần như trùng lặp hoàn toàn: phạm vi năng suất là 276 đến 690 MPa đối với 400 và 276 đến 758 MPa đối với K500, do đó, thanh hoàn thiện nóng 400 có thể bền bằng thanh hoàn thiện nóng K500.

Những gì mà ba và hai số liệu được công bố thực sự so sánh là K500 đã được làm cứng theo thời gian so với 400 trong điều kiện ủ. Đó là một sự so sánh chính đáng, bởi vì đó là cách hai hợp kim thường được mua với nhau nhất, nhưng đó là sự so sánh giữa hai điều kiện thay vì giữa hai hợp kim.

Việc so sánh chỉ kết thúc một nửa khi sức mạnh đã được xác lập. Bốn chi phí đi kèm với nó, và mỗi chi phí là một dòng trong bản mô tả chứ không phải là chú thích cuối trang.

Hợp kim 400 không có những chi phí này. Đây là dung dịch rắn một pha chỉ cứng lại khi gia công nguội, không có bước lão hóa để vượt quá, không co lại để cho phép và không mất khả năng hàn trong điều kiện được cung cấp. Khi độ bền của nó đủ thì đó là vật liệu đơn giản hơn để chỉ định.

Hai trong số những khác biệt vật lý giữa các hợp kim này là phản trực giác và một trong số chúng thường được nêu sai trong tài liệu của nhà cung cấp.

Hàng nhiệt độ Curie xứng đáng có không gian. Hợp kim 400 có nhiệt độ Curie trong phạm vi môi trường xung quanh và ghi chú được công bố đi kèm với nó rất rõ ràng: giá trị bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi trong thành phần hóa học, phạm vi được hiển thị là mức mà quá trình sản xuất thông thường có thể dự kiến ​​sẽ mang lại, và do đó một số nhiệt sẽ có từ tính ở nhiệt độ phòng và một số nhiệt khác thì không. Nguồn tin tương tự cho biết thêm rằng nếu có yêu cầu cao về đặc tính không từ tính thì nên xem xét các hợp kim khác trong họ.

K500 không có sự mơ hồ như vậy. Nhiệt độ Curie của nó nằm trong khoảng −90 đến −134 °C tùy theo điều kiện, nhiệt độ phòng cao hơn nhiệt độ phòng nhiều và mô tả đã công bố là hợp kim này hầu như không có từ tính ngay cả ở nhiệt độ khá thấp. Vì vậy, theo yêu cầu không có từ tính, loại có thể làm cứng theo tuổi sẽ an toàn hơn trong cả hai loại. Điều đó trái ngược với giả định mà hầu hết người mua đều đưa ra, vì K500 là hợp kim bền hơn và độ bền thường được cho là có giá thành nào đó.

Một cảnh báo xử lý thuộc về cách đọc đó. Nguồn được công bố lưu ý rằng quá trình gia nhiệt có thể để lại một lớp màng từ tính ở bên ngoài sản phẩm, vì nhôm và đồng có thể bị oxy hóa có chọn lọc và màng này có thể bị bong ra trong axit. Do đó, yêu cầu về từ tính nên nêu rõ tình trạng bề mặt trong đơn đặt hàng cùng với hợp kim.

Vị trí được công bố là khả năng chống ăn mòn của K500 về cơ bản tương đương với 400, ngoại trừ một ngoại lệ. Trong điều kiện cứng lại do tuổi tác, K500 có xu hướng nứt do ăn mòn ứng suất cao hơn trong một số môi trường. Về cơ bản, từ này đang có tác dụng thực sự trong câu đó và ngoại lệ là điều duy nhất mà người mua phải kiểm tra trước khi chọn tình trạng cũ cho dịch vụ ướt.

Ở đâu cả hai ở cùng nhau, họ ở cùng nhau trên các phương tiện truyền thông quan trọng. Cả hai đều được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng hải và đều có tốc độ ăn mòn rất thấp trong dòng nước biển. Cả hai đều phải chịu những hạn chế giống nhau trong môi trường đó: nước biển ứ đọng hoặc di chuyển chậm gây ra các kẽ hở và tấn công rỗ, và mô tả đã công bố của K500 lưu ý rằng tắc nghẽn có thể xảy ra sau đó là hiện tượng rỗ, quá trình này chậm lại sau đợt tấn công ban đầu khá nhanh. Hợp kim 400 cũng có khả năng chống lại hiện tượng nứt và rỗ do ăn mòn do ứng suất trong hầu hết các loại nước ngọt và nước công nghiệp, đồng thời có khả năng chống lại axit hydrofluoric đặc biệt ở mọi nồng độ cho đến điểm sôi, mà cùng một nguồn mô tả có lẽ là đặc tính bền nhất của bất kỳ hợp kim kỹ thuật thường được sử dụng nào. Nó cũng có khả năng chống lại một số tác dụng của axit sunfuric và axit clohydric trong điều kiện khử.

K500 mang trong mình một phần dữ liệu về ăn mòn đáng được biết vì nó áp dụng cho dịch vụ mà sức mạnh là lý do để lựa chọn. Nó được mô tả là có khả năng chống lại môi trường khí chua: sau sáu ngày ngâm liên tục trong dung dịch hydro sunfua bão hòa ở mức 3.500 ppm, trên các giá trị pH axit và cơ bản từ 1,0 đến 11,0, các mẫu uốn cong chữ U của tấm cứng theo tuổi không có vết nứt. Một vảy đen dày đặc được hình thành và mẫu đo được từ 28 đến 40 HRC. Đó là tiêu chuẩn đằng sau hợp kim trong mỏ dầu và dịch vụ chua, và nó là tiêu chuẩn cho tình trạng lâu năm.

Chỉ đối với một cặp điều kiện và cặp điều kiện đó phải được nêu rõ. K500 đã được làm cứng theo thời gian có cường độ chảy gấp khoảng ba lần và độ bền kéo gấp khoảng hai lần so với 400 trong điều kiện ủ, đây là sự so sánh mà các số liệu được công bố mô tả. So sánh các điều kiện giống nhau sẽ cho ra một khoảng cách nhỏ hơn nhiều: ủ so với ủ là khoảng 1,2 lần về độ bền kéo và ở điều kiện hoàn thiện nóng, hai phạm vi trùng nhau.

Hai bổ sung hợp kim và xử lý nhiệt mà chúng cho phép. Hợp kim 400 là dung dịch rắn của niken và đồng, một pha và chỉ có thể được làm cứng bằng gia công nguội. Hợp kim K500 bổ sung từ 2,30% đến 3,15% nhôm và từ 0,35% đến 0,85% titan, giúp xử lý lão hóa có kiểm soát kết tủa các hạt Ni siêu nhỏ₃(Ti, Al) qua ma trận. Mọi thứ khác đều theo sau từ đó.

Về cơ bản, có một ngoại lệ là dữ liệu được công bố nêu rõ. Trong điều kiện cứng lại do tuổi tác, K500 có xu hướng nứt do ăn mòn ứng suất cao hơn trong một số môi trường. Khi phương tiện mang lại rủi ro đó, 400 là lựa chọn an toàn hơn trừ khi sức mạnh là cần thiết và dù bằng cách nào thì phương tiện cũng phải được kiểm tra dựa trên dữ liệu đã công bố trước khi điều kiện được khắc phục.

K500, và vì một lý do đó là dễ bị thụt lùi. Nhiệt độ Curie 400 nằm trong khoảng từ 21 đến 49 °C, nằm ngoài môi trường xung quanh và ghi chú được công bố là một số nhiệt sẽ có từ tính ở nhiệt độ phòng còn một số khác thì không. K500 có nhiệt độ Curie trong khoảng −90 đến −134 °C, thấp hơn nhiều so với môi trường xung quanh và được mô tả là hầu như không có từ tính ngay cả ở nhiệt độ khá thấp.

Không ở trong điều kiện đã được tôi cứng do lão hóa và hướng dẫn được công bố nêu rõ rằng nên tránh hàn vật liệu đã được tôi cứng do lão hóa vì độ dẻo giảm đi đáng kể. Khi mối nối phải đạt đến độ bền lâu dài, trình tự là hàn vật liệu đã ủ và sau đó thực hiện xử lý lão hóa. Hợp kim 400 có thể được tham gia bằng các quy trình thông thường trong điều kiện nó được cung cấp.

Các thuộc tính bị mất và không thể phục hồi được bằng cách lão hóa trở lại. Vật liệu quá cũ có tính chất cơ học thấp hơn vật liệu đã được ủ đúng cách và để tăng cường độ bền, bộ phận này phải được ủ dung dịch ở nhiệt độ 1.800 đến 1.900 ° F để hòa tan lại kết tủa và sau đó được ủ lại. Tất cả lợi ích của bất kỳ công việc nguội nào đều bị mất đi trong quá trình ủ đó, vì vậy kết quả tốt nhất có được sau đó là hình dáng được ủ và già đi.

Monel K500 là Monel 400 được bổ sung thêm nhôm và titan và áp dụng phương pháp xử lý lão hóa. Điều đó mang lại cho nó cường độ năng suất gấp ba lần và độ bền kéo gấp đôi so với thép 400 đã ủ, đồng thời làm mất đi bốn điều: độ dẻo, một số khả năng chống nứt do ăn mòn ứng suất trong điều kiện lão hóa, khả năng hàn trong điều kiện đó và tính đơn giản của vật liệu không có bước quy trình không thể đảo ngược. Giữa hai vị trí đó, sự khác biệt vật lý là nhỏ, ngoại trừ ở hai nơi: 400 dẫn nhiệt tốt hơn khoảng 28% và K500 là loại không có từ tính đáng tin cậy hơn ở nhiệt độ phòng vì nhiệt độ Curie của nó thấp hơn nhiều so với nhiệt độ xung quanh trong khi nhiệt độ Curie của 400 nằm bên trong nó.

Cả hai hợp kim đều được cung cấp từ Thường Châu, Giang Tô, ở dạng thanh, dây, dải, tấm và ống, ở dạng và điều kiện mà các phạm vi đã công bố ở trên mô tả. Nhà máy có chứng nhận ISO 9001 và được kiểm toán bởi SGS. Gửi phương tiện dịch vụ, độ bền cần thiết và trình tự chế tạo, cũng như sự lựa chọn giữa hai phương tiện này dựa trên ba câu trả lời đó.

1. Bản tin kỹ thuật Kim loại đặc biệt SMC-053, Hợp kim đồng-niken MONEL 400. Nguồn cho các giới hạn thành phần, mật độ và phạm vi nóng chảy, mô đun và tỷ lệ Poisson, nhiệt độ Curie và lưu ý rằng nó nằm trong môi trường xung quanh nên một số nhiệt có từ tính ở nhiệt độ phòng, tính chất cơ học dao động theo hình dạng và điều kiện, tuyên bố rằng hợp kim là dung dịch rắn một pha chỉ có thể cứng lại khi gia công nguội, giới hạn 1.000 ° F khi oxy hóa khí quyển và hành vi ăn mòn trong nước biển, nước ngọt và axit hydrofluoric.
2. Bản tin kỹ thuật kim loại đặc biệt SMC-062, hợp kim MONEL K-500. Nguồn cho phạm vi nhôm và titan, giới hạn dư chặt chẽ hơn, mô tả hợp kim là kết hợp khả năng chống ăn mòn 400 với cường độ và độ cứng cao hơn thông qua kết tủa Ni₃(Ti, Al), tính chất cơ học thay đổi theo hình dạng và điều kiện, mật độ, đặc tính từ và nhiệt độ Curie theo điều kiện, màng bề mặt từ tính và sự loại bỏ nó, sự ăn mòn tương đương và ngoại lệ ăn mòn ứng suất trong điều kiện lão hóa, dữ liệu khí chua, lưu ý vận tốc nước biển và sự co lại do lão hóa.
3. Cùng một bản tin về việc tham gia. Nguồn cho tuyên bố rằng nên tránh hàn vật liệu đã được làm cứng theo thời gian vì độ dẻo giảm đáng kể và các biện pháp xử lý lão hóa được thực hiện sau khi hàn vật liệu đã ủ khi mối nối phải đạt đến độ bền lâu năm.
4. Cùng một bản tin về xử lý nhiệt và gia công. Nguồn gốc của hành vi ủ quá mức, yêu cầu ủ dung dịch ở nhiệt độ 1.800 đến 1.900 ° F và ủ, mất tất cả lợi ích gia công nguội trong quá trình ủ đó, hình dạng được ủ và lão hóa là cao nhất có sẵn sau đó và thực hành gia công quá khổ, làm cứng do tuổi tác và hoàn thiện theo kích thước.
5. Cùng một bản tin về phạm vi thuộc tính danh nghĩa đã được công bố. Nguồn cảnh báo rằng các phạm vi này là hỗn hợp dành cho các kích cỡ sản phẩm khác nhau và không phù hợp với mục đích đặc điểm kỹ thuật.
6. UNS N04400 và N05500 được công bố cho hai hợp kim này. Nguồn cho các mã định danh được sử dụng trong bảng thành phần.
7. Hồ sơ giao hàng được lưu giữ cho DLX Alloy bao gồm cả hai loại. Nguồn cho các hình thức sản phẩm và các điều kiện mà chúng được cung cấp.

Mỗi con số ở trên là giá trị được công bố cho sản phẩm tiêu chuẩn và một số trong số đó là vật liệu tổng hợp có nhiều kích cỡ và nhiệt độ khác nhau. Chúng không phù hợp cho mục đích đặc tả. Tình trạng này là một phần của đặc điểm kỹ thuật trên cả hai hợp kim, do đó, đơn đặt hàng đặt tên cho hợp kim mà không nêu tên tính chất không mô tả vật liệu được mua. Việc chấp nhận dựa trên chứng chỉ thử nghiệm của nhà máy đối với lượng nhiệt được cung cấp.