Monel è un gruppo di leghe di nichel (dal 52 al 67%) e rame, con piccole quantità di ferro, manganese, carbonio e silicio. Monel non è una lega di cupronichel perché contiene meno del 60% di rame.

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

Monel è stata creata nel 1905 dalla International Nickel Company (Inco).

Monel è una lega binaria in 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 in quanto incrudisce molto rapidamente. Deve essere girato e lavorato a basse velocità e bassi avanzamenti. È resistente alla corrosione e agli acidi e alcune leghe possono resistere a un 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 forza molto maggiore dovuta alla formazione di gamma prime durante l'invecchiamento. Il 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 (allo stato ricotto) una durezza di 65 Rockwell B. La lega Monel 400 si distingue per la sua tenacità, che si mantiene in un notevole intervallo di temperature.

Applicazione:

Applicazioni aerospaziali

Negli anni '60, il metallo Monel trovò usi sfusi nella costruzione di aeromobili, in particolare per realizzare i telai e le pelli di razzi 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, consentendogli di mantenere la sua forma ad alte velocità di volo atmosferiche, un compromesso contro l'aumento del peso delle parti dovuto all'elevata densità di Monel.

Monel viene utilizzato per il cablaggio di sicurezza nella manutenzione degli aeromobili per garantire che gli elementi di fissaggio non si possano allentare, di solito in aree ad alta temperatura; filo inossidabile è utilizzato in altre aree per l'economia.

Produzione e raffinazione del petrolio

Monel è utilizzato nella sezione di 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 come sistemi di tubazioni, alberi delle pompe, valvole dell'acqua di mare, filo da traina e cestelli di filtraggio. Alcune leghe sono completamente non magnetiche e vengono utilizzate per cavi di ancoraggio a bordo di dragamine, alloggiamenti per apparecchiature di misurazione del campo magnetico. Nella nautica da diporto, Monel viene utilizzato per il filo per afferrare i grilli per le funi di ancoraggio, per i serbatoi di acqua e carburante e per le 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 risulterebbe 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 nell'acqua salata (nota anche come corrosione galvanica), nella cantieristica navale il Monel deve essere accuratamente isolato da altri metalli come l'acciaio. Il New York Times il 12 agosto 1915 pubblicò un articolo su uno yacht di 215 piedi,"la prima nave mai costruita con scafo interamente in Monel,"Quello"andato a pezzi"in sole sei settimane e doveva essere demolito,"a causa della disintegrazione del suo sedere per azione elettrica."Lo scheletro d'acciaio dello yacht si è deteriorato a causa dell'interazione elettrolitica con il Monel.

Nella ricerca sugli uccelli marini, e in particolare nella fascia o nell'inanellamento degli uccelli, Monel è stato utilizzato per creare fasce o anelli per molte specie, come gli albatri, che vivono in un ambiente corrosivo dell'acqua di mare.

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 ridurre le condizioni. Ha anche una buona duttilità e conducibilità termica. Monel 400 trova tipicamente applicazione nell'ingegneria navale, nella lavorazione chimica e degli idrocarburi, negli scambiatori di calore, nelle valvole e nelle pompe. È coperto dai seguenti standard: BS 3075, 3076 NA 13, DTD 204B e ASTM B164.

Ampio uso di Monel 400 viene fatto 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 in modo autogeno mediante il processo ad arco di tungsteno gassoso. 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 di Curie molto bassa, una bassa permeabilità e buone caratteristiche di brasatura.

Monel 404 può essere saldato con tecniche di saldatura comuni e forgiato, ma non può essere lavorato a caldo. La lavorazione a freddo può essere eseguita utilizzando utensili standard e materiali morbidi per una migliore finitura. È coperto dalle norme UNS N04404 e ASTM F96. Monel 404 è utilizzato in capsule per transistor e sigilli da ceramica a metallo e altre cose.

Monel 405

Monel 405 è il grado di 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 le macchine a vite automatiche e generalmente non è consigliata per altre applicazioni. I solfuri di nichel-rame risultanti dallo zolfo nella sua composizione agiscono come rompitruciolo, 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, QQ-N-281 federale, SAE AMS 4674 e 7234, MIL-N-894 militare e NACE MR-01-75.

Monel 450

Questa lega mostra 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. Le proprietà aumentate si ottengono aggiungendo alluminio e titanio alla base di 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 è indurita per invecchiamento, la lega K-500 ha una maggiore tendenza alla fessurazione da tensocorrosione in alcuni ambienti. È stato riscontrato che la lega Monel K-500 è resistente all'ambiente di gas acido. La combinazione di tassi di corrosione molto bassi nell'acqua di mare ad alta velocità e un'elevata resistenza rendono la lega K-500 particolarmente adatta per alberi di pompe centrifughe in servizio marittimo. In acqua di mare stagnante o lenta, possono verificarsi incrostazioni seguite da pitting, ma questo rallentamento dopo un attacco iniziale abbastanza rapido.

Le applicazioni tipiche della lega K-500 sono gli alberi delle pompe e le giranti, le racle e i raschiatori e i collari di trivellazione per pozzi petroliferi, gli strumenti e i 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 agiscono come rompitruciolo durante la lavorazione. Come il 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 fessurazione da tensocorrosione nella maggior parte delle acque dolci, unita alla sua resistenza a una varietà di condizioni corrosive, giustifica il suo ampio utilizzo 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.

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.

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