Elementi di fissaggio in Monel - Bulloni, dadi, viti

Monel è un gruppo di leghe di nichel, composte principalmente da nichel (dal 52 al 67%) e rame, con piccole quantità di ferro, manganese, carbonio e silicio. Le leghe con un contenuto di rame pari o superiore al 60% sono chiamate cupronichel.

Più forti del nichel puro, le leghe Monel sono resistenti alla corrosione di molti agenti aggressivi, compresa l'acqua di mare che scorre rapidamente. Possono essere fabbricati facilmente mediante lavorazione a caldo e a freddo, lavorazione meccanica e saldatura.

Essendo una lega costosa, il suo utilizzo è limitato a quelle applicazioni in cui non può essere sostituita con alternative più economiche. 

Proprietà:

Monel è una lega binaria a soluzione solida. Poiché nichel e rame sono reciprocamente solubili in tutte le proporzioni, è una lega monofase. Rispetto all'acciaio, il Monel è molto difficile da lavorare poiché si indurisce molto rapidamente. Deve essere ruotato e lavorato a basse velocità e bassi avanzamenti. È resistente alla corrosione e agli acidi e alcune leghe possono resistere al fuoco in ossigeno puro. È comunemente usato in applicazioni con condizioni altamente corrosive. Piccole aggiunte di alluminio e titanio formano una lega (K-500) con la stessa resistenza alla corrosione ma con una resistenza molto maggiore a causa della formazione di gamma prime con l'invecchiamento. Monel è in genere molto più costoso dell'acciaio inossidabile.

La lega Monel 400 ha un peso specifico di 8,80, un intervallo di fusione di 1300–1350 °C, una conduttività elettrica di circa il 34% IACS e (nello stato ricotto) una durezza di 65 Rockwell B. La lega Monel 400 è notevole per la sua tenacità, che viene mantenuta in un considerevole intervallo di temperature.

La lega Monel 400 ha eccellenti proprietà meccaniche a temperature sotto lo zero. La resistenza e la durezza aumentano con solo una leggera riduzione della duttilità o della resistenza all'urto. La lega non subisce una transizione da duttile a fragile anche quando viene raffreddata alla temperatura dell'idrogeno liquido. Questo è in netto contrasto con molti materiali ferrosi che sono fragili alle basse temperature nonostante la loro maggiore resistenza.

Usi:

Applicazioni aerospaziali:

Negli anni '60, il metallo Monel ha trovato impieghi di massa nella costruzione di aeromobili, in particolare nella realizzazione di telai e rivestimenti di aerei a razzo sperimentali, come l'X-15 nordamericano, per resistere al grande calore generato dall'attrito aerodinamico durante il volo ad altissima velocità. Il metallo Monel mantiene la sua forza a temperature molto elevate, permettendogli di mantenere la sua forma ad alte velocità di volo atmosferiche, un compromesso con l'aumento di peso delle parti dovuto all'alta densità di Monel.

Monel viene utilizzato per i cablaggi di sicurezza nella manutenzione degli aeromobili per garantire che i dispositivi di fissaggio non si possano allentare, di solito in aree ad alta temperatura; il filo inossidabile viene utilizzato in altre aree per motivi economici.

Produzione e raffinazione dell'olio:

Monel è utilizzato nella sezione delle unità di Alchilazione a diretto contatto con acido fluoridrico concentrato. Monel offre un'eccezionale resistenza all'acido fluoridrico in tutte le concentrazioni fino al punto di ebollizione. È forse la più resistente di tutte le leghe per ingegneria comunemente usate. La lega è anche resistente a molte forme di acido solforico e cloridrico in condizioni riducenti.

Applicazioni marine:

La resistenza alla corrosione di Monel lo rende ideale in applicazioni quali sistemi di tubazioni, alberi di pompe, valvole dell'acqua di mare, filo da traina e cestelli del filtro. Alcune leghe sono completamente amagnetiche e vengono utilizzate per l'ancoraggio dei cavi a bordo dei dragamine, alloggiamenti per apparecchiature di misurazione del campo magnetico. Nella nautica da diporto, Monel viene utilizzato per cavi per afferrare grilli per funi di ancoraggio, serbatoi di acqua e carburante e per applicazioni subacquee. Viene anche utilizzato per gli alberi di trasmissione e per i bulloni della chiglia. Sulle famose barche a vela Hobiecat, i rivetti Monel vengono utilizzati dove è necessaria resistenza, ma l'acciaio inossidabile non può essere utilizzato a causa della corrosione che deriverebbe dal contatto dell'acciaio inossidabile con l'albero, il boma e il telaio in alluminio della barca in un ambiente di acqua salata.

A causa del problema dell'azione elettrolitica in acqua salata (nota anche come corrosione galvanica), nella cantieristica il Monel deve essere accuratamente isolato da altri metalli come l'acciaio. 

Strumenti musicali:

Il monel viene utilizzato come materiale per pistoni o rotori delle valvole in alcuni strumenti musicali di qualità superiore come trombe, tube e corni francesi. 

leghe: 

Monel 400

Monel 400 mostra un'elevata resistenza e un'eccellente resistenza alla corrosione in una gamma di ambienti acidi e alcalini ed è particolarmente adatto per condizioni riducenti. Ha anche una buona duttilità e conduttività termica. Monel 400 trova tipicamente applicazione nell'ingegneria navale, nella lavorazione di prodotti chimici e idrocarburi, scambiatori di calore, valvole e pompe. È coperto dai seguenti standard: BS 3075, 3076 NA 13, DTD 204B e ASTM B164.

Il Monel 400 è largamente impiegato nelle unità di alchilazione, cioè nella sezione reagente a contatto con acido fluoridrico concentrato.

Monel 401

Questa lega è progettata per l'uso in applicazioni elettriche ed elettroniche specializzate. La lega 401 è prontamente saldata autogena dal processo gas-tungsteno-arco. La saldatura a resistenza è un metodo molto soddisfacente per unire il materiale. Presenta inoltre buone caratteristiche di brasatura. È coperto dalla norma UNS N04401.

Monel 404

La lega Monel 404 viene utilizzata principalmente in applicazioni elettriche ed elettroniche specializzate. La composizione di Monel 404 è accuratamente regolata per fornire una temperatura Curie molto bassa, bassa permeabilità e buone caratteristiche di brasatura.

Il Monel 404 può essere saldato utilizzando le comuni tecniche di saldatura e forgiato ma non può essere lavorato a caldo. La lavorazione a freddo può essere eseguita utilizzando utensili standard e materiali per stampi morbidi per una migliore finitura. È coperto dagli standard UNS N04404 e ASTM F96. Monel 404 è utilizzato in capsule per transistor e guarnizioni da ceramica a metallo.

Monel 405

Monel 405 è il grado a lavorazione libera della lega 400. La percentuale di nichel, carbonio, manganese, ferro, silicio e rame rimane la stessa della lega 400, ma lo zolfo viene modificato da 0,024 max a 0,025-0,060%. La lega 405 viene utilizzata principalmente per il magazzino di macchine a vite automatiche e generalmente non è raccomandata per altre applicazioni. I solfuri di nichel-rame derivanti dallo zolfo nella sua composizione agiscono come rompitrucioli, ma a causa di queste inclusioni la finitura superficiale della lega non è liscia come quella della lega 400. Monel 405 è designato UNS N04405 ed è coperto da ASME SB -164, ASTM B-164, federale QQ-N-281, SAE AMS 4674 e 7234, militare MIL-N-894 e NACE MR-01-75.

Monel 450

Questa lega presenta una buona resistenza alla fatica e ha una conduttività termica relativamente elevata. Viene utilizzato per condensatori dell'acqua di mare, piastre del condensatore, tubi del distillatore, tubi dell'evaporatore e dello scambiatore di calore e tubazioni dell'acqua salata.

Monel K-500

Monel K-500 combina l'eccellente resistenza alla corrosione caratteristica della lega Monel 400 con i vantaggi aggiuntivi di una maggiore resistenza e durezza.[28][29] Le proprietà aumentate si ottengono aggiungendo alluminio e titanio alla base nichel-rame e riscaldando in condizioni controllate in modo che particelle submicroscopiche di Ni3 (Ti, Al) siano precipitate in tutta la matrice.

La resistenza alla corrosione della lega Monel K-500 è sostanzialmente equivalente a quella della lega 400 tranne per il fatto che, quando in condizione di indurimento per invecchiamento, la lega K-500 ha una maggiore tendenza alla rottura per sollecitazione-corrosione in alcuni ambienti. La lega Monel K-500 è risultata resistente a un ambiente di gas acido. La combinazione di tassi di corrosione molto bassi in acqua di mare ad alta velocità e alta resistenza rendono la lega K-500 particolarmente adatta per alberi di pompe centrifughe in servizio marittimo. In acqua di mare stagnante o a movimento lento, possono verificarsi incrostazioni seguite da vaiolature, ma questa vaiolatura rallenta dopo un attacco iniziale abbastanza rapido.

Le applicazioni tipiche per la lega K-500 sono alberi e giranti di pompe, racle e raschietti, collari per trivelle di pozzi petroliferi, strumenti e componenti elettronici.

Monel R-405

Monel R-405 è la versione a lavorazione libera di Monel 400. È una lega di nichel-rame con aggiunta di una quantità controllata di zolfo per fornire inclusioni di solfuro che fungono da rompitruciolo durante la lavorazione. Come Monel 400, la lega R-405 è resistente all'acqua di mare e al vapore ad alte temperature, nonché alle soluzioni saline e caustiche. Monel R-405 è una lega in soluzione solida che può essere indurita solo mediante lavorazione a freddo. Questa lega di nichel presenta caratteristiche come una buona resistenza alla corrosione, una buona saldabilità e un'elevata resistenza. Un basso tasso di corrosione nell'acqua salmastra o marina che scorre rapidamente, combinato con un'eccellente resistenza alla tensocorrosione nella maggior parte delle acque dolci, insieme alla sua resistenza a una varietà di condizioni corrosive, giustifica il suo ampio uso in applicazioni marine e altre soluzioni di cloruro non ossidanti. Questa lega nichel-rame è particolarmente resistente agli acidi cloridrico e fluoridrico quando vengono disaerati. Come ci si aspetterebbe dal suo alto contenuto di rame, la lega R-405 viene rapidamente attaccata dai sistemi di acido nitrico e ammoniaca.

La lega R-405 viene utilizzata principalmente per il magazzino di macchine a vite automatiche e generalmente non è raccomandata per altre applicazioni.

Monel 502

Monel 502 è una lega di nichel-rame e il suo numero UNS è N05502. Questo grado ha anche una buona resistenza allo scorrimento e all'ossidazione. Monel 502 può essere formato in diverse forme. Monel 502 può essere lavorato in modo simile agli acciai inossidabili austenitici.