Монель - металл: свойства, применение, состав

История изобретения монель металла берет свое начало в 1901 году. Тогда никому не известный металлург из США Роберт Стэнли проводил исследование, целью которого было увеличить коррозионную стойкость никелевых сплавов. Полученные результаты показали, что добавление к никелю меди не только уменьшает воздействие коррозии, но и повышает его механические свойства. После того как сплав был запатентован, он получил название, в честь президента компании Э.Монеля в которой работал Роберт. 

Состав монеля

Монель является продуктом компании "Special Metals Corporation". Авторские права на сплав полностью принадлежат ей. Монель считается самым коррозионностойким сплавом среди всех металлов на основе никеля и меди. Помимо этого он обладает достаточно высокой прочностью и технологичностью.

Наиболее распространённой маркой в производстве является монель 400. Его химический состав включает в себя следующие компоненты:

• Никель 63%. Этот металл служит главным связующим материалом и в основном определяет свойства монеля.
• Медь 32%. Способствует повышению сопротивления сплава к коррозии. Благоприятно влияет на его прочностные характеристики. В частности, значительно повышает ударную вязкость сплава.
• Железо не более 2,5%. Вводят в сплав исключительно для улучшения технологических свойств. Наличие железа уменьшает вероятность образования трещин при горячей обработке металла давлением.
• Марганец не более 2,5%. Этот компонент добавляется в сплав в качестве раскиcлителя. Он способствует удалению кислорода из монеля, делая его состав более однородным. Уменьшает зернистость сплава, улучшая тем самым его прочностные свойства. Повышает значение упругости.

Марки монеля

Помимо монеля 400 существует еще около 10 разновидностей данного сплава. Среди них стоит отметить монель 400 и К500.

Монель 405 по своему химическому составу практически идентичен 400-ому. Отличием служит содержание 0,5% кремния, что положительно влияет на технологичность металла. Сплав лучше поддается пайке и обработке резанием. Механические свойства хоть и не значительно, но все же превосходят монель 400.

Монель К500 дополнительно легирован алюминием и титаном. Прочность данного сплава по сравнению с вышепредставленными марками выше на 25%. Жаростойкость и сопротивление коррозии также находятся на более высоком уровне. По этой причине К500 все чаще используется в качестве конструкционного материала для изготовления космических аппаратов.

Характеристики 

Плотность составляет 8800 кг\м3. Плавиться начинает при температуре 1350 градусов. Хорошо проводит тепло. Коэффициент теплопроводности равен 0,06 кал/см*сек*С. Как проводник тока данный сплав не эффективен. Его удельное электрическое сопротивление колеблется в пределах 0,425-0,430 Ом*мм2/м.

По прочностным характеристикам металл схож с легированными конструкционными сталями. Его временное сопротивление на разрыв составляет 550 МПа. Деформироваться металл начинает при нагрузке в 430 МПа. Упругость монеля чуть ниже, чем у стали. Модуль Юнга равен 1,8 МПа. Сплав обладает высокой пластичностью с относительным удлинением на сжатие 45-50%. Твердость равна 150-200 единиц по шкале Виккерса в зависимости от температуры отжига и марки монеля. Металл не теряет своих механических свойств при температуре работы до 550 ºC.

Металл коррозионноустойчив по отношению к щелочным и нейтральным солям. Не вступает в химическую реакцию со фтором и водородом, минеральными и органическими кислотами. Инертен к большинству щелочей и морской воде. В обычных атмосферных условиях металл коррозирует со скоростью 0,0008 мм в год. В жесткой воде и при температуре 60 градусов этот параметр увеличивается до 0,003 мм\год. Среди его недостатков стоит отметить неустойчивость монеля к оксиду азота, сере и веществам, содержащим в своем составе хлор.

Повышенная пластичность позволяет обрабатывать металл всевозможными способами горячей и холодной обработки давлением: штамповка, протягивание, ковка и прочее. Монель поддается пайке. Соединение получаются плотными и не требуют дополнительной подготовки.

Среди минусов - сложность проведения токарной обработки. В силу высокой вязкости при резании металл прилипает к поверхности резца, уменьшая тем самым производительность данного процесса.

Виды поставок

Поставляется монель следующим сортаментом:

• Проволока, диаметр которой может достигать 0,1 мм.
• Монелевые прутки.
• Трубы.
• Листы.

Применение

В силу всех вышеперечисленные свойств монель применяется главным образом в случаях, когда требуется повышенная коррозионностойкость металла. Среди наиболее востребованных областей производств стоит выделить следующее:

• Кораблестроение. Монель служит материалом для изготовления обшивки корпуса кораблей и других узлов, которые непосредственно взаимодействует с морской водой.
• Для медицины из него изготавливают различный инструмент: щипцы, зажимы и т.д.
• Аэрокосмическая отрасль использует металл для производства разного рода теплообменников и систем трубопровода при рабочей температуре, не превышающей 550 градусов.
• В бытовом хозяйстве монель отлично подходит для производства кухонных раковин.
• Электростанции применяют парогенераторы, клапаны которых сделаны из монеля и других жаростойких сплавов.