La lega Monel K-500 (UNS N05500) si basa sulla Monel 400 con l'aggiunta di circa 2,3-3,15% di alluminio e 0,35-0,85% di titanio. Questa aggiunta, insieme al trattamento di indurimento per invecchiamento, provoca la precipitazione di fasi Ni₃(Ti, Al), garantendo una resistenza notevolmente superiore, pur mantenendo la resistenza alla corrosione.
Specifiche e parametri
Categoria | Proprietà | Valore / Specifiche | Condizioni / Note |
---|---|---|---|
Composizione chimica | Nichel (Ni) | 63,0-70,0% | Elemento base |
Rame (Cu) | 27,0-33,0% | Elemento di lega primario | |
Alluminio (Al) | 2,3-3,15% | Elemento di indurimento per precipitazione | |
Titanio (Ti) | 0,35-0,85% | ||
Ferro (Fe) | ≤2.0% | ||
Manganese (Mn) | ≤1.5% | ||
Carbonio (C) | ≤0,25% | ||
Silicio (Si) | ≤0,50% | ||
Zolfo (S) | ≤0,01% | ||
Proprietà fisiche | Densità | 8,44-8,80 g/cm³ (0,305-0,318 lb/in³) | |
Intervallo di fusione | 1300-1350°C (2372-2462°F) | ||
Resistività elettrica | 51-62 μΩ-cm | A 20°C | |
Conduttività termica | 17,5-22,0 W/m-K | A 100°C | |
Coefficiente di espansione termica (20-100°C) | 13.4-13.9 × 10-⁶/°C | ||
Modulo elastico | 179-214 GPa (26.000-31.000 ksi) | ||
Permeabilità magnetica | <1.005 (Non magnetico sotto -101°C/-150°F) | ||
Proprietà meccaniche | Resistenza alla trazione | 690-1310 MPa (100-190 ksi) | Varia in base alla forma/condizione del prodotto |
Resistenza allo snervamento (offset 0,2%) | 276-827 MPa (40-120 ksi) | ||
Allungamento (A5) | 15-45% | ||
Durezza | 172-413 HB (Brinell) 35-40 HRC (Rockwell C) |
Stato indurito dalle precipitazioni | |
Proprietà termiche | Limite di servizio continuo (aria) | ≤650°C (1202°F) | Resistenza all'ossidazione |
Resistenza alla rottura per sollecitazione (600°C/1.000h) | ~40 MPa (5,8 ksi) | ||
Resistenza alla corrosione | Acqua di mare | Eccellente (resiste al pitting/SCC in acqua di mare corrente; rischio in acqua stagnante) | |
Acido fluoridrico (HF) | Resistenza eccezionale | Superiore alla maggior parte delle leghe | |
Alcali e acidi organici | Altamente resistente | ||
Criccatura da stress da cloruro (SCC) | Quasi immunità | ||
Trattamento termico | Ricottura della soluzione | 870-980°C (1600-1800°F), raffreddamento rapido | Ottimizza la duttilità |
Indurimento per precipitazione | 480-650°C (900-1200°F), attesa 4-16h | Enhances strength via γ' phase (Ni₃(Al,Ti)) | |
Fabbricazione | Saldatura | TIG/MIG con carica ERNiCu-7 Deve essere fatto allo stato ricotto; rilievitare prima dell'invecchiamento. |
|
Lavorabilità | Impegnativo (elevato indurimento del lavoro; richiede utensili in metallo duro/basse velocità) | ||
Standard internazionali | Bar/Rod | ASTM B164, AMS 7234 | Grado aerospaziale |
Piastra/Foglio | ASTM B127, AMS 4553 | ||
Tubi/strisce | ASTM B165, AMS 4676 | ||
Forgiati | ASTM B564 | ||
Applicazioni chiave | Ingegneria navale | Alberi delle pompe, pale delle eliche, valvole per acqua di mare, elementi di fissaggio | |
Petrolio e gas | Collari di perforazione, steli di valvole, strumenti di perforazione (conformi a NACE MR0175) | ||
Aerospaziale | Pale di turbina, molle, bulloni ad alta resistenza | ||
Trattamento chimico | Attrezzature per acido HF, componenti di reattori, scrubber |
🔑 Note critiche e fattori di variabilità
-
Gamme di proprietà meccaniche:
-
La resistenza e la duttilità variano significativamente in base alla forma del prodotto (barra, lamiera, filo) e al trattamento termico (ricotto o stagionato). I gradi aerospaziali (ad esempio, AMS 4676) richiedono resistenze minime più elevate.
-
La lavorazione a freddo aumenta ulteriormente la resistenza, ma riduce l'allungamento.
-
-
Limitazioni della corrosione:
-
Evitare forti ossidanti (ad esempio, acido nitrico) e acqua di mare stagnante (rischio di vaiolatura).
-
Suscettibile alla criccatura da tensocorrosione in vapore HF caldo in condizioni di forte stress.
-
-
Stabilità termica:
-
Esposizione prolungata al di sopra di 550°C (1022°F) può causare infragilimento; limitare a 480°C (900°F) per applicazioni critiche.
-
-
Conformità nucleare/aerospaziale:
-
I gradi speciali (ad esempio, ASTM B164 per il nucleare) impongono controlli più severi sui rapporti Al/Ti e sulle impurità.
-
💎 Sintesi: Monel® K-500 combines the corrosion resistance of Monel® 400 with doubled tensile strength via γ' precipitation hardening. Its niche dominance in marine, oil/gas, and aerospace stems from unparalleled HF/seawater resistance, non-magnetic behavior, and reliability up to 650°C. For project-specific validation, consult ASTM/AMS standards directly.
confronto globale dei prezzi
Forma | Cina (Fornitori locali) | Europa (REGNO UNITO/UE) | STATI UNITI D'AMERICA (Fornitori locali) | India (Fornitori locali) |
---|---|---|---|---|
Piastra/Foglio | $20-38 /kg FOB; $28-40 /kg FOB (vari annunci) | 28 sterline/kg (~$36) | - | ₹3.500-4.500/kg (~$45-58) |
Bar/Rod | $15-20 /kg (bar) | 20-28 sterline/kg (~US$24-34) | $20-50 /kg | ₹1.600-2.000/kg (~$24-30) |
Bobina/striscia | $30-48 /kg | - | ₹3.000-3.500/kg (~$40-45) (≈₹3k tipico) | |
Filo | $30-60 /kg; filo per molle/saldatura $35-45/kg (10-499 kg) | $30-45 /kg | ₹3.600-4.500/kg (~$48-60) |
🔍 Approfondimenti chiave
-
Cina offre i prezzi K-500 più competitivi a livello globale, soprattutto per fili e bobine.
-
Europa/Regno Unito i prezzi si aggirano tra $30-$37/kg a seconda della forma.
-
STATI UNITI D'AMERICA Le quotazioni dei distributori per le barre sono ampie e variano da $20-50/kg.
-
India Il prezzo è più alto - 1.600-4.500 kg ($24-$60/kg) - a seconda della forma e della certificazione.
📌 Nota: I prezzi possono variare a seconda del MOQ, della certificazione, della finitura superficiale e delle fluttuazioni valutarie.
Perché MWalloys sceglie K-500
-
Forza e durezza: Offre una maggiore resistenza alla trazione rispetto al Monel 400 (ad esempio, ~1.100 MPa invecchiato).
-
Eccezionale resistenza alla corrosione: Mantiene la resistenza del Monel 400 anche in presenza di gas acidi e acqua di mare, anche se il K-500 invecchiato può essere più soggetto a SCC in alcune nicchie.
-
Prestazioni della temperatura di criogenia: Eccellente tenacità senza transizione fragile fino a -210 °C.
Produzione e formatura
La lega K-500 può essere lavorata a caldo o a freddo. Tipico invecchiamento: ricottura in soluzione (~980-1.050 °C), tempra, seguita da invecchiamento (~480-540 °C). Un corretto trattamento termico evita la formazione di TiC e ottimizza le proprietà meccaniche.
Confronto con Monel 400 e altre leghe
Caratteristica | K-500 | Monel 400 | Inconel 718 (Ni-superlega) |
---|---|---|---|
Resistenza alla trazione (RT) | ~1.100 MPa | ~620 MPa | ~1.100 MPa |
Resistenza alla corrosione | Eccellente, con cautela SCC invecchiato | Eccellente, di qualità marina | Molto buono |
Temprabile all'età | Sì | No | Sì (precipitati γ′/γ″) |
Magnetico | Non magnetico | Non magnetico | Non magnetico |
Migliori pratiche di saldatura
Usare un riempitivo Ni-Cu compatibile, preriscaldare come necessario, distendere, quindi invecchiare dopo la saldatura per recuperare la piena resistenza.
FAQS
1. Perché scegliere il Monel K-500 rispetto al Monel 400?
Pur avendo una resistenza alla corrosione simile a quella del Monel 400, Monel K-500 incorpora alluminio e titanio, che consentono indurimento per precipitazione-Aumentando significativamente la resistenza e la durezza a 1.100 MPa in condizioni di invecchiamento. Rimane tenace anche in condizioni criogeniche (-210 °C) o a temperature elevate.
2. Quanto resiste il K-500 alla corrosione, soprattutto in condizioni acide o marine?
Il K-500 mantiene tassi di corrosione altrettanto bassi rispetto al Monel 400 sia in ambienti con acqua di mare ad alta velocità che con idrogeno solforato. Tuttavia, il K-500 invecchiato mostra una leggera maggiore tendenza alla formazione di cricche da tensocorrosionePer questo motivo il suo utilizzo richiede un'adeguata lavorazione del materiale.
3. Qual è il ciclo termico consigliato per la saldatura per recuperare la piena resistenza?
Per prevenire cricche da deformazione post-saldaturaIl K-500 deve essere saldato nel condizione di soluzione-ricottura, seguito da una distensione, e poi nuovamente invecchiato (ad esempio, 900-1.000 °F) per ripristinare le proprietà meccaniche attraverso precipitati gamma prime.
4. Quali processi di saldatura e quali cariche sono ideali per il K-500?
L'approccio migliore è saldatura ad arco di tungsteno a gas (GTAW/TIG) con ERNiCu-7 (Monel 60); è anche possibile utilizzare elettrodi rivestiti come AWS ENiCrMo-3 per lo SMAW. Assicurarsi che i bordi di saldatura siano privi di ossido, che la temperatura interpasso sia inferiore a 120 °C e che la spazzolatura post-saldatura avvenga prima dell'invecchiamento..
5. Come si comporta il K-500 a basse temperature e sotto sforzo?
Rimane il K-500 altamente duttile anche fino a -423 °Fsenza una transizione da duttile a fragile. Conserva inoltre un'eccellente resistenza alla fatica-L'invecchiamento e la lavorazione a freddo aumentano la resistenza alla fatica di oltre 30%, rendendolo ideale per molle, alberi e carichi ciclici.