La aleación de Monel es una aleación a base de Ni, su composición química principal es níquel (Ni), el contenido más alto es de hasta 67%, la otra composición química principal es cobre (Cu) y también contiene una pequeña cantidad de hierro (Fe). , manganeso (Mn) y carbono (C), silicio (Si) y otros elementos.
La resistencia de la aleación Monel es mayor que la del níquel puro y puede resistir la corrosión de diversos medios, incluida el agua de mar que fluye rápidamente. Los métodos de procesamiento de la aleación Monel incluyen trabajo en caliente, trabajo en frío, mecanizado y soldadura.
En 1901, Robert Crooks Stanley, metalúrgico de la International Nickel Company (INCO), creó la aleación Monel.
La fuente del nombre de la aleación Monel se basa en información para rendir homenaje al entonces presidente de la empresa, Ambrose Monell. Posteriormente, el Sr. Stanley también se desempeñó como presidente de International Nickel Corporation. La aleación Monel recibió una patente en 1906.
La aleación de monel es una aleación cara cuyo precio es de 5 a 10 veces mayor que el del cobre puro y el níquel puro. Por lo tanto, sólo se utiliza en aplicaciones donde no puede ser reemplazado por alternativas baratas.
Composición química y propiedades mecánicas de la aleación Monel 400 (N0440):
Composición química de la aleación Monel 400 (%) | ||||||||
| C ≤ | Sí ≤ | m ≤ | PAG ≤ | S ≤ | Cr ≥ | Ni ≥ | Mes ≥ | Cu ≤ |
| 0.3 | 0,5 | 2 | - | 0.024 | - | 63 | - | 28,0-34,0 |
| Otros | norte ≤ | Unl≤ | Tí ≤ | F mi≤ | co ≤ | V ≤ | W ≤ | Nota ≤ |
| - | - | - | 2.5 | - | - | - | - | |
1. Resistencia a la tracción de la aleación Monel 400 (N04400): σb ≥ 450 Mpa.
2. Límite elástico de la aleación Monel 400 (N04400): σb ≥ 170 Mpa.
3. Alargamiento de la aleación Monel 400 (N04400): δ ≥ 30%.
Propiedades de la aleación de Monel
La aleación de Monel es una aleación binaria de solución sólida. Dado que Ni y Cu están disueltos entre sí, también es una aleación monofásica. En comparación con el acero, el mecanizado de la aleación Monel es difícil, principalmente debido a sus características de rápido endurecimiento por trabajo. Requiere girar a bajas velocidades y bajos avances.
La densidad de la aleación Monel 400 es 8,80 g/cm3, el rango de temperatura de fusión es 1300~1350 °C, la conductividad es aproximadamente 34 % IACS (IACS se refiere a la conductividad estándar internacional del cobre recocido) y el valor de dureza recocido es 65 HRB. La aleación Monel 400 es conocida por su dureza y puede mantenerla en un rango de temperatura considerable.
Puede resistir la corrosión de varios ácidos y álcalis, y algunas aleaciones de Monel pueden incluso resistir la quema de oxígeno puro. Suele utilizarse en ambientes altamente corrosivos. La aleación Monel K-500 formada después de agregar una pequeña cantidad de aluminio (Al) y titanio (Ti) tiene la misma resistencia a la corrosión que la aleación Monel 400 pero mayor resistencia, lo que se debe principalmente a la formación de la fase γ'durante el tratamiento de envejecimiento. En circunstancias normales, la aleación Monel es mucho más cara que el acero inoxidable.
La aleación Monel 400 también puede mantener excelentes propiedades mecánicas bajo cero. Aunque la resistencia y la dureza aumentarán, la plasticidad o tenacidad solo disminuirán ligeramente. Incluso si se enfría en hidrógeno líquido, la aleación no sufrirá una transición dúctil-frágil. Ésta es la diferencia más significativa entre la aleación Monel y los materiales metálicos ferrosos (acero y hierro) con fragilidad a baja temperatura.
La aleación de Monel tiene buena resistencia a la corrosión en muchos entornos, pero es propensa a oxidarse cuando se expone al agua salada; no puede resistir la corrosión de medios que contienen óxido nítrico, ácido nítrico, dióxido de azufre e hipoclorito. El uso de aleación Monel también provocará corrosión electroquímica. En otras palabras, cuando los sujetadores hechos de aluminio, zinc o hierro entran en contacto con la aleación Monel, bajo ciertas condiciones (como el uso en agua de mar que fluye rápidamente), las piezas de sujeción metálica se corroerán rápidamente.
Usos de la aleación Monel
Aeroespacial
En los años 1960. La aleación Monel ha obtenido un gran número de pedidos en el ámbito de la construcción espacial y aeronáutica. Se utiliza especialmente para construir el fuselaje y el revestimiento de aviones a reacción experimentales. Por ejemplo, el X-15 norteamericano puede utilizarse para soportar la gran cantidad de calor generada por la fricción aerodinámica durante un vuelo extremadamente rápido. La aleación de Monel aún puede mantener su resistencia a temperaturas extremadamente altas, lo que le permite mantener la estabilidad de su forma a altas velocidades de vuelo atmosféricas. Durante el mantenimiento de aeronaves, la aleación Monel se utiliza como alambre de bloqueo en áreas de alta temperatura para garantizar que los sujetadores estén bloqueados; Por motivos económicos, en otros ámbitos se suelen utilizar alambres de bloqueo de acero inoxidable.
Extracción y refinación de petróleo
Monel se utiliza para fabricar piezas que entran en contacto directo con ácido fluorhídrico concentrado en una unidad de alquilación. La extraordinaria resistencia de la aleación de Monel a la corrosión del ácido fluorhídrico es asombrosa. Puede soportar todas las concentraciones de ácido fluorhídrico y la temperatura puede alcanzar el punto de ebullición del ácido fluorhídrico. Este puede ser el material con la mejor resistencia a la corrosión entre los materiales de aleaciones de ingeniería de uso común. La aleación de Monel también puede resistir la corrosión de varios sulfuros y ácido clorhídrico en un ambiente reductor.
Ingeniería Marina
La resistencia a la corrosión de la aleación Monel la convierte en un material ideal para aplicaciones marinas, como sistemas de tuberías, ejes de bombas, válvulas marinas, líneas de pesca con curricán y filtros de cesta. Algunas aleaciones de Monel son completamente no magnéticas y se utilizan para fabricar cables de anclaje para dragaminas y carcasas para equipos de medición de campos magnéticos. En los yates, el alambre de aleación Monel se utiliza para bloquear los grilletes de los cables de ancla. La aleación de Monel también se utiliza para fabricar tanques de agua y de combustible y otros dispositivos submarinos, como ejes de hélice y pernos de quilla.
Cabe señalar que debido al problema de la corrosión electroquímica (corrosión bimetálica) en el agua de mar, la aleación Monel debe aislarse de otros metales (como el acero) durante la construcción naval. El New York Times publicó el 25 de agosto de 1915. Un artículo en ”informaba sobre el accidente de un yate de 215 pies de largo: “El primer yate cuyo casco fue construido enteramente con aleación de Monel se convirtió en fragmentos en sólo seis semanas y fue obligado a desechar”. Gracias a la corrosión electroquímica, la estructura de acero de la quilla del yate se erosionó y adelgazó rápidamente después del contacto con la aleación Monel, lo que finalmente provocó el colapso del fondo del yate. En términos de investigación de aves marinas, especialmente la selección de materiales para el anillo de identificación de patas de pájaro, el anillo de identificación de patas de pájaro hecho de aleación Monel se ha utilizado en muchos tipos de aves marinas, como los albatros que viven en ambientes de agua de mar corrosivos.
Instrumento musical
La aleación de Monel se utiliza para fabricar ciertos pistones o rotores de válvulas de instrumentos musicales de alta calidad, como trompas pequeñas, grandes y francesas. RotoSound utilizó una aleación de Monel para fabricar cuerdas de guitarra eléctrica en 1962. Estas cuerdas son utilizadas por muchos artistas. En 2017, la empresa de cuerdas D'Addario (empresa de cuerdas D'Addario) lanzó un conjunto de productos de cuerdas para violín, que también son cuerdas redondas con aleación Monel enrolladas en cuerdas D y G.
Otros usos
Placas de identificación hechas de aleación de Monel (placas de identificación para soldados estadounidenses durante la Segunda Guerra Mundial)
La excelente resistencia a la corrosión a diversos ácidos y oxígeno hace que la aleación Monel sea un material de alta calidad en la industria química. Otros escenarios de uso como:
1. Enriquecimiento de uranio, la mayoría de las tuberías de gran diámetro utilizadas para el hexafluoruro de uranio están hechas de aleación de Monel;
2. Válvula reguladora para gas embotellado de alta presión y reactivo fuerte (como HCl);
3. A principios del siglo XX, la aleación Monel se utilizaba ampliamente en el sistema de vapor sobrecalentado de los grupos electrógenos de vapor;
4. La aleación de Monel también se utiliza a menudo para fabricar fregaderos de cocina y monturas de gafas;
5. La cámara de combustión utilizada para fabricar el tubo de encendido de la caldera;
6. La vida útil del Reloj de Long Now es de 10.000 años. Partiendo de la premisa de que no se utilizan metales preciosos, algunas partes del reloj están hechas de material de aleación Monel debido a preocupaciones sobre la resistencia a la corrosión.
Hora de publicación: 19 de mayo de 2021