מדריך מקיף לסגסוגות מבוססות ניקל: סגסוגת מונל

מדריך מקיף לסגסוגות מבוססות ניקל: סגסוגת מונל

מהי סגסוגת מונל?
סגסוגת ניקל-נחושת, המכונה גם סגסוגת מונל, היא הסוג המוקדם ביותר המפותח והנפוץ ביותר של סגסוגת עמידה בפני קורוזיה מבוססת ניקל. הסגסוגת פותחה לראשונה על ידי חברת הניקל הבינלאומית האמריקאית בשנת 1906, וסין החלה לייצר ולהשתמש בה בשנות החמישים. ניתן לחלק את סגסוגת המונל לסוג חיזוק פתרונות מוצק וסוג התקשות הגיל בהתאם לשיטת החיזוק. סגסוגות מונל פתרונות מוצקים כוללים Monel 400, Monel 404 ו- Monel 405; סגסוגות מונל התקשות בגיל כוללות Monel K -500, M -30 C, מונל 505 וכו '. על פי השיטה, ניתן לחלק את סגסוגת מונל לסגסוגת עיוות וסגסוגת הליהוק, והציונים והרכבים המוצגים במערכת הסטנדרטים של המערכת של אמריקה (ישנן דרכים של אמריקה). כיתה, המיוצגת על ידי האותיות K, R, H, S Plus סגסוגת מונל. סגסוגת מונל "K" היא סוג הקשיח גיל, "R" סגסוגת מונל היא סוג חיתוך חופשי, "H" סגסוגת מונל היא סוג חוזק בינוני, וסגסוגת "S" היא סוג חוזק גבוה. השני הוא המותג הדיגיטלי של חברת הניקל הבינלאומית, המיוצגת על ידי סיומת סגסוגת מונל דו ספרתית או תלת ספרתית. השלישי הוא המותג "מערכת המספרים המאוחדים של ASTM-SAE", המקוצר כ"אני ", המיוצג על ידי האות N + חמש ספרות. בסין היא מיוצגת על ידי "NCUXX XX XX".

1. השוואה בין הארגון, המאפיינים והיישומים של שלושה סוגים של סגסוגות מונל
סגסוגת מונל פיתחה למעלה מ- 20 כיתות, ביניהן מונל 400 (סגסוגת מונל כללית), Monel k -500 (סגסוגת מונל מתקשטת בגיל), ו- Monel 505 (סגסוגת מונל גבוהה-סיליקון) נמצאים בשימוש נרחב, המתאימים ל- NCU30 של סין, NCU 30-3-0.
המבנה של סגסוגת מונל 400 הוא מבנה אוסטניט טיפוסי שלב חד פאזי עם עמידות בפני קורוזיה מעולה. הסגסוגת בדרך כלל אינה מייצרת סדקי קורוזיה מתח וביצועי חיתוך טובים. יש לו עמידות בפני קורוזיה מצוינת בגז פלואור, חומצה הידרוכלורית, חומצה גופרתית, חומצה הידרופלואורית ונגזרותיה. יחד עם זאת, הוא עמיד בפני קורוזיה בתמיסות ניטרליות, תמיסות אלקליין מרוכזות חמות, מים, מי ים, אטמוספרה, תרכובות אורגניות וכו '. סגסוגות מבוססות ניקל, מבוססות ברזל, מבוססות קובלט ומבוססות נחושת, סגסוגת Monel 400 מציגה גם תכונות מכניות שבירות בטמפרטורה בינונית, והפלסטיות שלו נמוכה ביותר בטווח הטמפרטורות של {}}}. תוכן הנחושת בסגסוגת Monel 400 גבוה מאוד. אם לא מוסיפים אלמנטים של CR ו- Al, לא ניתן ליצור סרט תחמוצת יציב, ולכן קל מאוד להתחמצן בטמפרטורות גבוהות. באופן כללי, טמפרטורת העבודה הרציפה המרבית באוויר אינה עולה על 600 מעלות, והטמפרטורה המרבית תחת אמוניה נטולת מים ותנאי אמוניה אינה עולה על 585 מעלות. ניתן להשתמש בסגסוגת הן במצב פתרון מוצק והן במצב עבודה קר. טמפרטורת הטיפול בפתרון היא בדרך כלל בין 870 ל- 980 מעלות, אך השפעת חיזוק הפתרונות המוצקה אינה ברורה, והעוצמה נמוכה בהרבה מזו של סגסוגת מונל K {}}}, כך שהיא אינה מתאימה לרכיבים בעלי חוזק גבוה.
על מנת לשפר את התנגדות השחיקה של הסגסוגת, החוקרים הוסיפו אלמנט SI לסגסוגת Monel 400 בשנות השמונים לשיפור התנגדות השחיקה של החומר. הם פיתחו NCU 30-4-2 סגסוגת ומונל 1-505 סגסוגת, השייכת לסדרת Smonel. מבנה המיקרו לאחר ההזדקנות הוא מטריצת אוסטניט מעוקב פנים ושלב הסיליקון NI3. שלב NI3SI הוא שלב החיזוק העיקרי של סגסוגת מונל המכילה סיליקון, אשר יזרז במהלך ההתמצקות, אך יזרז באופן משמעותי במהלך ההזדקנות. לסגסוגת המאפיינים של קשיות גבוהה, חוזק גבוה, עמידות בלאי מעולה ואנטי הידבקות. הוא משמש בעיקר לייצור חלקי חיכוך מדויקים הדורשים הפעלה יציבה, כמו מכשירי דלק תעופה וגריפים, פירי הגה של טילי אוויר-אוויר ואביזרי דלק של מנועי תעופה. תהליך הטיפול בחום המומלץ הוא 950 מעלות × 2 שעות טיפול בפתרון + 600 תואר × 8 שעות הזדקנות. מכיוון שהסיליקון נוטה להגיב עם חומצה הידרופלואורית ליצירת חומצה פלואורוסילית, חומרים המכילים סיליקון יוסגרו על ידי חומצה הידרופלואורית, כך שלא ניתן להשתמש בסגסוגת במדיום חומצה הידרופלואורית. התוספת של SI מגדילה את הקושי להמיס ויצירתו, והפלסטיות שלו נמוכה בהרבה מזו של סגסוגת Monel K -500. זה לא יכול להיות מרותך ולהקים אותו, וטווח היישומים הנוכחי שלו הוא קטן יחסית, משמש בעיקר בשדה התעופה.
יחד עם זאת, על מנת לשפר את חוזקם של סגסוגות ניקל-נחושת, החוקרים הוסיפו כמות מסוימת של אלמנטים של Al ו- Ti לסגסוגת מונל 400 לפיתוח סגסוגת מונל K {2}}. המאפיינים הפיזיים של סגסוגת Monel K -500} דומים בעיקרם, אך בהשוואה לסגסוגת מונל 400, המוליכות התרמית שלה ונקודת המעבר המגנטית שלה נמוכים יותר (ראה טבלה 3). לפיכך, שדות היישום של השניים הם בעצם זהים, אך בשל תוספת של טיטניום ואלומיניום, הביצועים המקיפים שלו טובים יותר מסגסוגת מונל 400. יש לו פוטנציאל יישום נהדר בתחומי הנפט, התעשייה הכימית, ניווט, אנרגיה אטומית, מטלורגיה, טקסטיל, הדפסה וצביעה, ייצור נייר, מכונות מזון, ציוד רפואי וכו '. המוצרים העיקריים הם פירי משאבה, כלי באר נפט, מגרדים וכו', מתמחים מתמחים, צמים (בולטים), שופעים וכו '.

מבנה המיקרו של מונל k -500 סגסוגת לאחר ההזדקנות מורכב בעיקר ממטריצת אוסטניט מעוקבת ומרוכזת פנים ו- Ni. 3 (AL, TI) משקעים מפוזרים, השונים לחלוטין מההרכב שלב החיזוק של סגסוגת מונל 505. סגסוגת זו היא החומר העמיד ביותר בקורוזיה בקרב אלמנטים ההלוגניים בחומרים ימיים בעלי חוזק גבוה למעט סגסוגת טיטניום. לכן הוא נמצא בשימוש נרחב בייצור ציוד ספינות זרות. דווח כי המחברים, הברגים והאגוזים של צינור שמן הים הצפוני וגשר התמזה בבריטניה עשויים בעיקר מסגסוגת מונל K {}}}. חומר זה נמצא בשימוש נרחב במדחפים, בפירי המפתח ובחלקים מסוימים של משאבות אוניות. ציוד ומערכות רבות של נושאת המטוסים הצרפתית "צ'רלס דה גול" משתמשים גם בחומר זה. הצוללת של חיל הים האמריקני בווירג'יניה משתמשת במונל K -500 לייצור פירי מדחף, מחברים וציוד חיצוני מסוים, עם ביצועי יישום מעולים. הצבא רכש בכמויות גדולות. בנוסף לשימוש נרחב בשדה הימי, סגסוגת מונל K -500 נמצאת בשימוש נרחב גם בתעשייה הפטרוכימית של ארצי, בעיקר כמעיינות שסתום ופירי משאבה למשאבות הזרקת דלק. המחקר שלנו מצא כי בהשוואה למעיינות נירוסטה, סגסוגת Monel K -500 יכולה להבטיח טוב יותר את חיי השירות ואת אמינות המשאבה במדיום נוזלי של האם האלקליין אם משמשת כמשאבת הזרקת פולימר נפט. עם זאת, כאשר משתמשים בו כאדמה ימית, יש צורך להימנע משימוש בו בשילוב עם חומרים פוטנציאליים גבוהים. לסיכום, Monel K -500 סגסוגת וסגסוגת מונל 505 הם ציונים חדשים שפותחו על ידי הוספת אלמנטים מחזקים שונים לסגסוגת מונל 400. עם זאת, הביצועים המקיפים של Monel K -500 סגסוגת עולה בהרבה על זה של סגסוגת Monel 505, ויש לה שוק רחב יותר לשימוש.

2. השפעת האלמנטים על תכונות סגסוגת
האלמנטים העיקריים במונל k {{0}} סגסוגת הם ניקל, נחושת, אלומיניום, טיטניום וכו '. נחושת יכולה לשפר את התנגדות הקורוזיה של הסגסוגת בהפחתת המדיה. התפקיד העיקרי של אלומיניום וטיטניום הוא לשפר את חוזק ותכונותיו המכניות של הסגסוגת. ברזל יכול לשפר משמעותית את ההתנגדות של סגסוגת Monel K -500 לקורוזיה של השפעה סוערת במי הים ולשפר את ביצועי העיבוד של הסגסוגת; מנגן יכול גם לשפר את עמידות הקורוזיה של הסגסוגת במי ים זורמים ולהעצים את ההשפעות המועילות של ברזל, כמו זיקוק המבנה; גופרית יכולה לשפר את ביצועי החיתוך של סגסוגת Monel K -500, אך תוכן גופרית מוגזם יפחית את ביצועי הריתוך והזייף שלו, ולכן יש לשלוט עליו בתוך 0. 03WT%; ההשפעה של פחמן על מונל k -500 סגסוגת די מסובכת. מצד אחד זה יכול לשפר את חוזק הסגסוגת, ומצד שני זה יכול להפחית את הפלסטיות של הסגסוגת. יש לו מסיסות קטנה מאוד בסגסוגת ויכול להקים בקלות קרבידס ראשוני ומשני עם טיטניום. כמות המשקעים של קרביד היא פרופורציונלית לתכולת הפחמן, שיש לה השפעה משמעותית על ביצועי הזיוף של הסגסוגת. יש לשלוט על תוכן החלקים עם עיוות גדול מתחת ל 0.15WT%.

3. חיזוק מנגנון המונל K -500 סגסוגת
באופן כללי, שיטות החיזוק העיקריות של סגסוגות מבוססות ניקל הן חיזוק גבול התבואה, חיזוק פתרונות מוצקים וחיזוק משקעים. מנגנון החיזוק של Monel K -500 כולל חיזוק פתרונות מוצק וחיזוק משקעים, ביניהם חיזוק המשקעים המזדקנים הוא שיטת החיזוק העיקרית. טבלה 4 מציגה את מקדמי חיזוק הפתרונות המוצקים של אלמנטים כמו C, Ti ו- Mn במונל k -500. ניתן לראות כי ההשפעה המחזקת של C היא ברורה. לכן, למונל k -500 בדרך כלל יש תכולת פחמן גבוהה יותר (C גדולה או שווה ל 0. 10%), שיכולים לשפר ביעילות את החיזוק הביניים שלו. בהשוואה לסגסוגת Monel400, חוזק המתיחה וחוזק התשואה של סגסוגת המונל K {}}} לאחר הטיפול בהזדקנות גבוהים פי שניים תחת הנחת היסוד של אותה חיזוק פתרונות מוצקים. חיזוק הסגסוגת נובע בעיקר משקעים בפיזור של 'שלב בטמפרטורות בינוניות ונמוכות.