니켈 기반 합금에 대한 포괄적 인 안내서 : Monel 합금
모넬 합금이란 무엇입니까?
모넬 합금으로도 알려진 니켈-코퍼 합금은 가장 초기에 개발되고 가장 널리 사용되는 니켈 기반 부식성 합금입니다. 이 합금은 1906 년 American International Nickel Company에 의해 처음 개발되었으며 중국은 1950 년대에 그것을 생산하고 사용하기 시작했습니다. 모넬 합금은 강화 방법에 따라 견고한 용액 강화 유형 및 연령 경화 유형으로 나눌 수 있습니다. 고체 용액 강화 모넬 합금은 Monel 400, Monel 404 및 Monel 405를 포함하고; 연령 경화 모넬 합금에는 monel k -500, m -30 c, monel 505 등이 포함됩니다. 형성 방법에 따르면, 모넬 합금은 변형 합금 및 주조 합금으로 나눌 수 있으며, 등급과 구성은 표 1과 표 2에 표시됩니다. 문자 k, r, h, s plus monel 합금으로 표시되는 등급. "K"모넬 합금은 연령 유형이며, "r"모넬 합금은 자유 절단 유형, "H"모넬 합금은 중간 강도 유형이며 "S"모넬 합금은 고강도 유형입니다. 두 번째는 International Nickel Company의 디지털 브랜드로, 2 자리 또는 3 자리 모넬 합금 접미사로 대표됩니다. 세 번째는 "ASTM-SAE Unified Number System"브랜드이며, 문자 N + 5 자리로 표시되는 "UNS"로 약칭합니다. 중국에서는 "NCUXX XX XX"로 표시됩니다.
1. 조직, 속성 및 세 가지 유형의 Monel 합금의 응용 비교
모넬 합금은 20 개 이상의 등급을 개발했으며, 그 중에서도 Monel 400 (일반 Monel 합금), Monel K -500 (연령화 Monel 합금) 및 Monel 505 (High-Silicon Monel Alloy)는 각각 중국의 NCU30, NCU {7}}. {9}}에 해당하는 널리 사용됩니다.
Monel 400 합금의 구조는 우수한 부식성을 갖는 전형적인 단일 상 오스테 나이트 구조입니다. 합금은 일반적으로 응력 부식 균열을 일으키지 않으며 절단 성능이 우수합니다. 불소 가스, 염산, 황산, 하이드로 플루오산 및 그 유도체의 내식성이 우수합니다. 동시에, 그것은 또한 중성 용액, 고온 농축 된 알칼리성 솔루션, 물, 해수, 대기, 유기 화합물 등의 부식 내성입니다. 발전소, 해수 교환기 및 증발기의 원활한 물 및 증기 파이프, 해양 및 히드로 염소를 사용한 장비의 펌프 샤프트, 우화 분리, 기타 장비, 기간 장비, 기업 장비, 기업 장비를 사용합니다. 철 기반, 코발트 기반 및 구리 기반 합금 인 Monel 400 합금은 또한 중간 온도 취성 기계적 특성을 나타내며, 그 가소성은 600-850 정도의 온도 범위에서 가장 낮습니다. Monel 400 합금의 구리 함량은 매우 높습니다. CR 및 AL 원소가 추가되지 않으면 안정적인 산화물 필름을 형성 할 수 없으므로 고온에서 산화하기가 매우 쉽습니다. 일반적으로 공기의 최대 연속 작업 온도는 600도를 초과하지 않으며 무수 암모니아 및 암모니아 조건 하의 최대 온도는 585도를 초과하지 않습니다. 합금은 고체 용액 및 냉 작업 상태 모두에 사용될 수 있습니다. 용액 처리 온도는 일반적으로 870과 980도 사이이지만, 고체 용액 강화 효과는 명백하지 않으며, 강도는 Monel K -500 합금의 강도보다 훨씬 낮으므로 고 강성 구성 요소에는 적합하지 않습니다.
합금의 내마모성을 개선하기 위해 연구원들은 1980 년대에 Monel 400 합금에 Si 요소를 추가하여 물질의 내마모성을 개선했습니다. 그들은 NCU 30-4-2 합금과 Monel 1-505 합금을 개발했습니다. 노화 후 미세 구조는 얼굴 중심 입방 오스테 나이트 매트릭스 및 NI3 실리콘 상이다. NI3SI상은 실리콘 함유 모넬 합금의 주요 강화 단계이며, 이는 고정 동안 침전 될 것이지만 노화 동안 크게 침전 될 것이다. 이 합금은 경도, 고강도, 탁월한 내마모성 및 방지 방지의 특성을 가지고 있습니다. 주로 항공 연료 장치 및 러더와 같은 안정적인 작동이 필요한 정밀 마찰 부품을 제조하는 데 사용됩니다. 공기 대기 미사일의 방향타 샤프트 및 항공 엔진의 연료 액세서리. 권장 열 처리 과정은 950도 × 2H 용액 처리 + 600 정도 × 8H 노화 처리입니다. 실리콘은 플루오로 실산을 생성하기 위해 하이드로 플루오르 산과 반응하는 경향이 있기 때문에, 실리콘-함유 물질은 하이드로 플루오르 산에 의해 부식 될 것이므로, 합금은 하이드로 플루오산 배지에 사용될 수 없다. SI의 첨가는 용융 및 형성의 어려움을 증가시키고, 가소성은 Monel K -500 합금보다 훨씬 낮습니다. 용접 및 형성 할 수 없으며 현재 응용 범위는 비교적 작으며 주로 항공 분야에서 사용됩니다.
동시에, 니켈-코퍼 합금의 강도를 향상시키기 위해 연구원들은 Monel K -500 합금을 개발하기 위해 일정량의 AL 및 TI 요소를 Monel 400 합금에 추가했습니다. Monel K -500 합금의 물리적 특성은 기본적으로 유사하지만 Monel 400 합금과 비교하여 열전도율 및 자기 전이 지점은 낮습니다 (표 3 참조). 따라서,이 둘의 응용 분야는 기본적으로 동일하지만 티타늄과 알루미늄의 첨가로 인해 포괄적 인 성능은 Monel 400 합금보다 낫습니다. 석유, 화학 산업, 내비게이션, 원자 에너지, 야금, 섬유, 인쇄 및 염색, 제지, 푸드 기계, 의료 장비 등의 분야에서는 훌륭한 응용 잠재력을 가지고 있습니다. 주요 제품은 펌프 샤프트, 오일 우물 도구, 스크랩퍼 등, 밸브 인턴, 패스너 (볼트), 스프링 등입니다.
노화 후 Monel K -500 합금의 미세 구조는 주로 얼굴 중심 입방 오스테 나이트 매트릭스 및 Ni로 구성됩니다. 3 (Al, Ti)은 분산 된 침전물을 분산 시키는데, 이는 Monel 505 합금의 강화 상 조성과 완전히 다릅니다. 이 합금은 티타늄 합금을 제외한 고강도 해양 물질의 할로겐 요소 중에서 가장 부식성이 강한 물질입니다. 따라서 외국 선박 장비 제조에 널리 사용됩니다. 영국의 북해유 파이프 라인 및 Thames Bridge의 패스너, 볼트 및 견과류는 주로 Monel K -500 합금으로 만들어졌습니다. 이 재료는 프로펠러, 키 샤프트 및 선박 펌프의 일부에 널리 사용됩니다. 프랑스 "Charles de Gaulle"항공 모함의 많은 장비 및 시스템 도이 재료를 사용합니다. 미 해군 버지니아 잠수함은 Monel K -500를 사용하여 프로펠러 샤프트, 패스너 및 특정 외부 장비를 제조하여 우수한 응용 프로그램 성능을 제공합니다. 군대는 대량으로 구입했습니다. 해양 분야에서 널리 사용되는 것 외에도 Monel K -500 합금은 주로 연료 분사 펌프 용 밸브 스프링 및 펌프 샤프트로서 우리 나라의 석유 화학 산업에서 널리 사용됩니다. 우리의 연구에 따르면 스테인리스 스틸 스프링과 비교하여 Monel K -500 합금은 석유 중합체 주입 펌프로 사용될 때 알칼리성 폴리머 마더 액체 배지에서 펌프의 서비스 수명과 신뢰성을 더 잘 보장 할 수 있음을 발견했습니다. 그러나 해양 패스너로 사용될 때는 고위성 재료와 함께 사용하지 않아야합니다. 요약하면, Monel K -500 합금 및 Monel 505 합금은 Monel 400 합금에 다른 강화 요소를 추가하여 개발 된 새로운 등급입니다. 그러나 Monel K -500 합금의 포괄적 인 성능은 Monel 505 합금의 성능을 훨씬 능가하며 사용하기위한 시장이 더 넓습니다.
2. 합금 특성에 대한 요소의 영향
Monel k {{0}}} 합금의 주요 요소는 니켈, 구리, 알루미늄, 티타늄 등입니다. 구리는 매체를 환원시키는 데있어 합금의 부식 저항을 향상시킬 수 있습니다. 알루미늄과 티타늄의 주요 역할은 합금의 강도와 기계적 특성을 향상시키는 것입니다. 철은 해수의 난류 충격 부식에 대한 Monel K -500 합금의 저항을 크게 향상시킬 수 있으며 합금의 처리 성능을 향상시킬 수 있습니다. 망간은 또한 흐르는 해수에서 합금의 내식성을 향상시키고 구조를 정제하는 것과 같은 철의 유익한 효과를 향상시킬 수있다. 유황은 Monel K -500 합금의 절단 성능을 향상시킬 수 있지만 과도한 황 함량은 용접 및 위조 성능을 줄일 것이므로 0. 03WT%내에서 제어해야합니다. Monel K -500 합금에 대한 탄소의 효과는 상당히 복잡합니다. 한편으로는 합금의 강도를 향상시킬 수 있으며 다른 한편으로는 합금의 소성을 줄일 수 있습니다. 합금에서 매우 작은 용해도를 가지며 티타늄으로 1 차 및 2 차 탄산화물을 쉽게 형성 할 수 있습니다. 탄화물 침전의 양은 탄소 함량에 비례하며, 이는 합금의 단조 성능에 상당한 영향을 미칩니다. 변형이 큰 부품의 함량은 0.15WT%미만으로 제어해야합니다.
3. Monel K -500 합금의 강화 메커니즘
일반적으로 말하면, 니켈 기반 합금의 주요 강화 방법은 입자 경계 강화, 고체 용액 강화 및 강화 강화입니다. Monel K -500의 강화 메커니즘에는 고체 용액 강화 및 침전 강화 강화가 포함되며, 그 중 노화 강화 강화는 주요 강화 방법입니다. 표 4는 Monel K -500에서 C, Ti 및 Mn과 같은 요소의 고체 용액 강화 계수를 보여줍니다. C의 강화 효과는 명백하다는 것을 알 수있다. 따라서 Monel K -500는 일반적으로 더 높은 탄소 함량 (C C보다 크거나 0. 10%)을 가지며, 이는 간극 강화를 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. Monel400 합금과 비교하여, 노화 처리 후 Monel K -500 합금의 인장 강도 및 항복 강도는 동일한 고체 용액 강화의 전제 하에서 2 배 이상 높다. 합금의 강화는 주로 중간 및 저온에서의 위상의 분산 침전으로 인한 것입니다.
