Panduan Komprehensif untuk Paduan Berbasis Nikel: Paduan Monel
Apa itu Paduan Monel?
Paduan Nikel-Kopper, juga dikenal sebagai Monel Alloy, adalah jenis yang paling awal dan paling banyak digunakan dari paduan yang tahan korosi berbasis nikel. Paduan ini pertama kali dikembangkan oleh American International Nickel Company pada tahun 1906, dan Cina mulai memproduksi dan menggunakannya pada 1950 -an. Paduan Monel dapat dibagi menjadi jenis penguatan solusi yang solid dan jenis pengerasan usia sesuai dengan metode penguatan. Solus solid yang memperkuat paduan Monel termasuk Monel 400, Monel 404 dan Monel 405; Paduan Monel Pengeras Usia termasuk Monel K -500, M -30 C, Monel 505, dll. Menurut metode pembentukan, paduan Monel dapat dibagi menjadi paduan deformasi dan casting alloy (dan komposisi Sael (Tabel 2. grade, yang diwakili oleh huruf k, r, h, s plus paduan monel. Paduan Monel "K" adalah tipe yang keras, "R" Paduan Monel adalah tipe pemotongan bebas, "H" Paduan Monel adalah tipe kekuatan sedang, dan "S" Paduan Monel adalah tipe berkekuatan tinggi. Yang kedua adalah merek digital dari International Nickel Company, yang diwakili oleh akhiran paduan dua digit atau tiga digit. Yang ketiga adalah merek "ASTM-SAE Unified Number System", disingkat "UNS", diwakili oleh huruf n + lima digit. Di Cina, diwakili oleh "NCUXX XX XX".
1. Perbandingan organisasi, properti, dan aplikasi dari tiga jenis paduan monel
Paduan Monel telah mengembangkan lebih dari 20 kelas, di antaranya Monel 400 (General Monel Alloy), Monel K -500 (Paduan Monel yang merugikan usia), dan Monel 505 (masing-masing Silicon Monel Alloy) {NCU {7} {NCU {NCU {NCU {NCU {NCU {{7 {{{7}.
Struktur paduan Monel 400 adalah struktur austenit fase tunggal khas dengan resistensi korosi yang sangat baik. Paduan umumnya tidak menghasilkan retakan korosi stres dan memiliki kinerja pemotongan yang baik. Ini memiliki resistensi korosi yang sangat baik dalam gas fluor, asam klorida, asam sulfat, asam hidrofluorat dan turunannya. At the same time, it is also corrosion-resistant in neutral solutions, hot concentrated alkaline solutions, water, seawater, atmosphere, organic compounds, etc. It can be used for seamless water and steam pipes in power plants, seawater exchangers and evaporators, pump shafts of equipment using seawater and hydrochloric acid, uranium extraction and isotope separation equipment, reactors, etc. Like most Paduan berbasis nikel, berbasis besi, berbasis kobalt, dan tembaga, paduan Monel 400 juga menunjukkan sifat mekanik rapuh suhu sedang, dan plastisitasnya terendah dalam kisaran suhu derajat 600-850. Konten tembaga dalam paduan Monel 400 sangat tinggi. Jika elemen CR dan Al tidak ditambahkan, film oksida yang stabil tidak dapat dibentuk, sehingga sangat mudah untuk teroksidasi pada suhu tinggi. Secara umum, suhu kerja kontinu maksimum di udara tidak melebihi 600 derajat, dan suhu maksimum di bawah amonia anhidrat dan kondisi amoniasi tidak melebihi 585 derajat. Paduan ini dapat digunakan dalam solusi padat dan kondisi kerja dingin. Suhu pengobatan solusi umumnya antara 870 dan 980 derajat, tetapi efek penguatan solusi yang solid tidak jelas, dan kekuatannya jauh lebih rendah daripada paduan Monel K -500, sehingga tidak cocok untuk komponen berkekuatan tinggi.
Untuk meningkatkan resistensi keausan paduan, para peneliti menambahkan elemen Si ke paduan Monel 400 pada 1980 -an untuk meningkatkan ketahanan aus bahan. Mereka mengembangkan ncu 30-4-2 paduan dan monel 1-505 paduan, yang termasuk dalam seri Smonel. Struktur mikro setelah penuaan adalah matriks austenit kubik yang berpusat pada wajah dan fase silikon NI3. Fase Ni3si adalah fase penguatan utama dari paduan monel yang mengandung silikon, yang akan mengendap selama pemadatan, tetapi akan memicu secara signifikan selama penuaan. Paduan ini memiliki karakteristik kekerasan tinggi, kekuatan tinggi, ketahanan aus yang sangat baik dan anti-adhesi. Ini terutama digunakan untuk memproduksi bagian gesekan presisi yang membutuhkan operasi yang stabil, seperti perangkat bahan bakar penerbangan dan kemudi, poros kemudi rudal udara-ke-udara, dan aksesori bahan bakar mesin penerbangan. Proses perlakuan panas yang disarankan adalah pengobatan solusi 950 derajat × 2H + 600 derajat × 8h pengobatan penuaan. Karena silikon cenderung bereaksi dengan asam hidrofluorat untuk menghasilkan asam fluorosilikat, bahan yang mengandung silikon akan dikorosi oleh asam hidrofluorat, sehingga paduan tidak dapat digunakan dalam media asam hidrofluorat. Penambahan Si meningkatkan kesulitan meleleh dan membentuk, dan plastisitasnya jauh lebih rendah daripada paduan Monel K -500. Itu tidak dapat dilas dan dibentuk, dan rentang aplikasi saat ini relatif kecil, terutama digunakan di bidang penerbangan.
Pada saat yang sama, untuk meningkatkan kekuatan paduan nikel-tembaga, para peneliti menambahkan sejumlah elemen AL dan TI ke paduan Monel 400 untuk mengembangkan paduan Monel K -500. Sifat fisik monel k -500 pada dasarnya serupa, tetapi dibandingkan dengan paduan Monel 400, konduktivitas termal dan titik transisi magnetik lebih rendah (lihat Tabel 3). Oleh karena itu, bidang aplikasi keduanya pada dasarnya sama, tetapi karena penambahan titanium dan aluminium, kinerjanya komprehensif lebih baik daripada paduan Monel 400. Ini memiliki potensi aplikasi yang hebat di bidang minyak bumi, industri kimia, navigasi, energi atom, metalurgi, tekstil, pencetakan dan pewarnaan, pembuatan kertas, mesin makanan, peralatan medis, dll. Produk utama adalah poros pompa, alat sumur oli, pencakar, dll., Katup internal, pengencang (baut), spring, dll.
Struktur mikro monel k -500 paduan setelah penuaan terutama terdiri dari matriks austenit kubik yang berpusat pada wajah dan Ni. 3 (Al, Ti) endapan yang tersebar, yang benar -benar berbeda dari komposisi fase penguatan paduan Monel 505. Paduan ini adalah bahan tahan korosi terbaik di antara elemen halogen dalam bahan laut berkekuatan tinggi kecuali paduan titanium. Oleh karena itu, ini banyak digunakan dalam pembuatan peralatan kapal asing. Dilaporkan bahwa pengencang, baut, dan mur pipa minyak Laut Utara dan Jembatan Thames di Inggris terutama terbuat dari paduan Monel K -500. Bahan ini banyak digunakan dalam baling -baling, poros kunci dan beberapa bagian pompa kapal. Banyak peralatan dan sistem kapal induk "Charles de Gaulle" Prancis juga menggunakan bahan ini. Kapal selam Virginia Angkatan Laut AS menggunakan Monel K -500 untuk memproduksi poros baling -baling, pengencang dan peralatan eksternal tertentu, dengan kinerja aplikasi yang sangat baik. Militer telah membeli dalam jumlah besar. Selain banyak digunakan di bidang laut, paduan Monel K -500 juga banyak digunakan dalam industri petrokimia negara saya, terutama sebagai pegas katup dan poros pompa untuk pompa injeksi bahan bakar. Penelitian kami menemukan bahwa dibandingkan dengan pegas stainless steel, monel K -500 paduan dapat lebih baik menjamin masa pakai dan keandalan pompa dalam media cair bubi polimer alkali ketika digunakan sebagai pompa injeksi polimer minyak bumi. Namun, ketika digunakan sebagai pengikat laut, perlu untuk menghindari menggunakannya dalam kombinasi dengan bahan berpotensi tinggi. Singkatnya, Monel K -500 paduan dan Monel 505 paduan adalah nilai baru yang dikembangkan dengan menambahkan elemen penguatan yang berbeda ke paduan Monel 400. Namun, kinerja komprehensif paduan Monel K -500 jauh melebihi dari paduan Monel 505, dan memiliki pasar yang lebih luas untuk digunakan.
2. Pengaruh elemen pada sifat paduan
Elemen utama dalam monel k {{0}} paduan adalah nikel, tembaga, aluminium, titanium, dll. Tembaga dapat meningkatkan resistensi korosi paduan dalam mengurangi media. Peran utama aluminium dan titanium adalah untuk meningkatkan kekuatan dan sifat mekanik paduan. Besi dapat secara signifikan meningkatkan resistensi monel k -500 paduan terhadap korosi dampak turbulen di air laut dan meningkatkan kinerja pemrosesan paduan; Mangan juga dapat meningkatkan ketahanan korosi paduan dalam air laut yang mengalir dan meningkatkan efek menguntungkan zat besi, seperti menyempurnakan struktur; Sulfur dapat meningkatkan kinerja pemotongan monel k -500 paduan, tetapi kandungan sulfur yang berlebihan akan mengurangi pengelasan dan penempaan kinerja, sehingga perlu dikontrol dalam 0. 03wt%; Efek karbon pada monel k -500 paduan cukup rumit. Di satu sisi, ia dapat meningkatkan kekuatan paduan, dan di sisi lain, ia dapat mengurangi plastisitas paduan. Ini memiliki kelarutan yang sangat kecil dalam paduan dan dapat dengan mudah membentuk karbida primer dan sekunder dengan titanium. Jumlah presipitasi karbida sebanding dengan kandungan karbon, yang memiliki efek signifikan pada kinerja penempaan paduan. Kandungan bagian -bagian dengan deformasi besar harus dikontrol di bawah 0,15 jam%.
3. Mekanisme Penguatan Monel K -500 Alloy
Secara umum, metode penguatan utama paduan berbasis nikel adalah penguatan batas butir, penguatan solusi solid dan penguatan curah hujan. Mekanisme penguatan Monel K -500 termasuk penguatan solusi solid dan penguatan curah hujan, di antaranya penguatan curah hujan yang menua adalah metode penguatan utama. Tabel 4 menunjukkan koefisien penguatan solusi solid elemen seperti C, Ti, dan Mn pada Monel K -500. Dapat dilihat bahwa efek penguatan C jelas. Oleh karena itu, Monel K -500 biasanya memiliki kandungan karbon yang lebih tinggi (c lebih besar dari atau sama dengan 0. 10%), yang secara efektif dapat meningkatkan penguatan interstitial. Dibandingkan dengan paduan Monel400, kekuatan tarik dan kekuatan hasil dari monel k -500 paduan setelah perawatan penuaan lebih dari 2 kali lebih tinggi di bawah premis penguatan solusi padat yang sama. Penguatan paduan terutama disebabkan oleh presipitasi dispersi 'fase pada suhu sedang dan rendah.
