Monel K500 เทียบกับ Monel 400: ความแข็งแกร่งที่เพิ่มขึ้นต้องแลกมาด้วยอะไร

Monel K500 และ Monel 400 ใช้ฐานเดียวกัน: นิกเกิลประมาณสองส่วนต่อทองแดงหนึ่งส่วน โดยมีลักษณะการกัดกร่อนเหมือนกันและมีลูกบาศก์เมทริกซ์ที่มีศูนย์กลางอยู่ที่หน้าเหมือนกัน โลหะผสมทั้งสองชนิดไม่ใช่ซูเปอร์อัลลอยด์ชุบแข็งด้วยการตกตะกอน และทั้งสองชนิดไม่ได้ถูกเลือกไว้ที่ด้านบนของช่วงอุณหภูมิ ความแตกต่างระหว่างพวกมันคือการเติมโลหะผสมสองชนิดและการอบชุบด้วยความร้อนที่การเติมเหล่านั้นทำให้เป็นไปได้ และเกือบทุกคุณสมบัติของคุณสมบัติในบทความนี้ก็กลับมาเป็นเช่นนั้น

ผลลัพธ์ประการหนึ่งควรค่าแก่การระบุไว้ที่ด้านบน เนื่องจากเป็นจุดที่การเปรียบเทียบมักถูกจัดการอย่างไม่ถูกต้อง ตัวเลขความแข็งแรงที่เผยแพร่สำหรับโลหะผสมทั้งสองนี้จะได้รับต่อรูปแบบและต่อสภาวะการรักษาความร้อน และช่องว่างระหว่างโลหะผสมจะเปลี่ยนแปลงอย่างมากขึ้นอยู่กับเงื่อนไขที่จะเปรียบเทียบ เวอร์ชันของการเปรียบเทียบที่ระบุว่าไม่มีเงื่อนไขไม่สามารถใช้ระบุสิ่งใดๆ ได้ ดังนั้นตัวเลขด้านล่างจึงให้พร้อมกับเงื่อนไขที่แนบมาด้วย

อัลลอยด์ 400 เป็นโลหะผสมที่เป็นของแข็ง นิกเกิลและทองแดงละลายได้ในสัดส่วนทุกสัดส่วน ดังนั้นวัสดุจึงเป็นเฟสเดียว และวิธีเดียวที่จะทำให้แข็งตัวได้คือต้องทำให้เย็น ล้อแม็ก K500 ใช้ฐานเดียวกันและเพิ่มอะลูมิเนียมและไทเทเนียม ซึ่งช่วยให้โลหะผสมมีความแข็งตามอายุ: วงจรการให้ความร้อนแบบควบคุมจะตกตะกอนอนุภาคที่ต่ำกว่ากล้องจุลทรรศน์ของ Ni₃(Ti,Al) ตลอดทั้งเมทริกซ์ คำอธิบายที่เผยแพร่ระบุไว้อย่างชัดเจนว่า K500 รวมความต้านทานการกัดกร่อนที่ 400 เข้ากับข้อดีเพิ่มเติมของความแข็งแกร่งและความแข็งที่มากขึ้น และการเพิ่มขึ้นนั้นมาจากการเพิ่มเติมทั้งสองนั้นและการดูแลรักษาตามอายุ

องค์ประกอบทั้งสองมีความแตกต่างกันอย่างแน่นอน บวกกับการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในส่วนที่เหลือ ตัวเลขอื่นๆ ทุกตัวอยู่ใกล้กัน ซึ่งเป็นสาเหตุที่โลหะผสมทั้งสองมีพฤติกรรมคล้ายกันมากในการให้บริการ

ขีด จำกัด ของกำมะถันคือเส้นที่เงียบสงบในโต๊ะนั้น K500 มีความแน่นกว่าประมาณ 2.5 เท่ามากกว่าใน 400 และเหตุผลก็คือคุณสมบัติเดียวกันที่ทำให้โลหะผสมมีความแข็งแรง: เมื่อตะกอนเข้าที่แล้ว จะมีความเหนียวน้อยลงในการดูดซับความเสียหายที่การรวมเอากำมะถันเกิดขึ้นตามแนวขอบของเกรน

การเปรียบเทียบที่เผยแพร่ระบุว่า K500 มีความแข็งแรงครากประมาณสามเท่าและความต้านทานแรงดึงสองเท่าที่ 400 นั่นเป็นตัวเลขจริง และอธิบายสภาวะหนึ่งคู่ ตารางด้านล่างแสดงโลหะผสมทั้งสองชนิดต่อกันในสภาวะที่แต่ละอัลลอยด์ป้อนเข้ามาจริง บนแกนและแท่ง

อ่านตารางนั้นและการอ้างสิทธิ์จะได้รับการแก้ไข K500 ในสภาวะอบอ่อนจะแข็งแกร่งกว่า 400 ในสภาวะอบอ่อน ประมาณ 1.2 เท่าของความต้านทานแรงดึง และประมาณ 1.4 เท่าของผลผลิต ซึ่งเป็นส่วนต่างและไม่ใช่ปัจจัย กลึงเสร็จตอนร้อน โดยทั้งสองแบบทับซ้อนกันเกือบทั้งหมด: ช่วงผลผลิตอยู่ที่ 276 ถึง 690 MPa สำหรับ 400 และ 276 ถึง 758 MPa สำหรับ K500 ดังนั้นแท่งกลึงเสร็จร้อนขนาด 400 จึงสามารถแข็งแรงเท่ากับแท่งกลึงเสร็จร้อนขนาด K500

สิ่งที่ตัวเลขสามและสองตัวที่เผยแพร่เปรียบเทียบกันจริงๆ คือ K500 ที่ได้รับการชุบแข็งตามอายุเทียบกับ 400 ในสภาพอบอ่อน นั่นเป็นการเปรียบเทียบที่ถูกต้องตามกฎหมาย เนื่องจากเป็นวิธีที่มักซื้อโลหะผสมทั้งสองชนิดมาแข่งขันกันมากที่สุด แต่เป็นการเปรียบเทียบระหว่างสองเงื่อนไข แทนที่จะเป็นระหว่างโลหะผสมสองชนิด

การเปรียบเทียบจะเสร็จสิ้นเพียงครึ่งเดียวเมื่อสร้างความแข็งแกร่งขึ้นแล้ว มีค่าใช้จ่ายสี่รายการมาด้วย และแต่ละรายการเป็นบรรทัดในข้อกำหนดไม่ใช่เชิงอรรถ

ล้อแม็ก 400 ไม่มีค่าใช้จ่ายเหล่านี้ เป็นสารละลายโซลิดเฟสเดียวที่แข็งตัวได้ด้วยงานเย็นเท่านั้น ไม่มีขั้นตอนเก่าเกินกำหนด ไม่มีการหดตัว และไม่สูญเสียความสามารถในการเชื่อมในสภาพที่จ่ายเข้าไป ในกรณีที่มีความแข็งแรงเพียงพอ จะเป็นวัสดุที่ง่ายกว่าในการระบุ

ความแตกต่างทางกายภาพสองประการระหว่างโลหะผสมเหล่านี้ขัดกับสัญชาตญาณ และหนึ่งในนั้นมักระบุวิธีที่ผิดในเอกสารของซัพพลายเออร์

แถวอุณหภูมิ Curie สมควรได้รับพื้นที่ อัลลอยด์ 400 มีอุณหภูมิคูรีภายในช่วงสภาพแวดล้อม และมีหมายเหตุที่เผยแพร่ซึ่งระบุไว้อย่างชัดเจน: ค่าจะได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงขององค์ประกอบทางเคมี ช่วงที่แสดงคือสิ่งที่การผลิตตามปกติสามารถคาดหวังได้ ดังนั้นความร้อนบางส่วนจะเป็นแม่เหล็กที่อุณหภูมิห้อง และอุณหภูมิอื่นๆ จะไม่เป็นเช่นนั้น แหล่งเดียวกันเสริมว่า หากมีข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับคุณลักษณะที่ไม่ใช่แม่เหล็ก ก็ควรพิจารณาโลหะผสมอื่นๆ ในตระกูลเดียวกัน

K500 ไม่มีความคลุมเครือดังกล่าว อุณหภูมิกูรีของมันอยู่ระหว่างประมาณ -90 ถึง -134 °C ขึ้นอยู่กับสภาวะ ซึ่งทำให้อุณหภูมิห้องสูงกว่าอุณหภูมิห้องมาก และคำอธิบายที่ตีพิมพ์ก็คือโลหะผสมแทบไม่มีสภาพเป็นแม่เหล็กแม้ที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำก็ตาม ดังนั้นสำหรับข้อกำหนดที่ไม่ใช่แม่เหล็ก เกรดที่ชุบแข็งตามอายุการใช้งานได้จึงปลอดภัยกว่าในทั้งสองแบบ ซึ่งตรงกันข้ามกับสมมติฐานที่ผู้ซื้อส่วนใหญ่มาถึง เนื่องจาก K500 เป็นโลหะผสมที่แข็งแกร่งกว่า และความแข็งแกร่งมักจะถือว่ามีราคาบางอย่าง

ข้อแม้ในการประมวลผลประการหนึ่งเป็นของการอ่านนั้น แหล่งที่มาที่ตีพิมพ์ตั้งข้อสังเกตว่าการให้ความร้อนสามารถทิ้งฟิล์มแม่เหล็กไว้ด้านนอกของชิ้นงานได้ เนื่องจากอลูมิเนียมและทองแดงอาจออกซิไดซ์แบบเฉพาะเจาะจง และฟิล์มสามารถหลุดออกได้ด้วยกรด ข้อกำหนดด้านแม่เหล็กจึงควรระบุชื่อสภาพพื้นผิวในใบสั่งซื้อควบคู่ไปกับโลหะผสม

ตำแหน่งที่เผยแพร่คือความต้านทานการกัดกร่อนของ K500 เทียบเท่ากับ 400 อย่างมาก โดยมีข้อยกเว้นหนึ่งประการ ในสภาวะที่แข็งตัวตามอายุ K500 มีแนวโน้มที่จะเกิดการกัดกร่อนจากความเค้นแตกร้าวมากขึ้นในบางสภาพแวดล้อม คำนี้มีความหมายว่าใช้งานได้จริงในประโยคนั้น และข้อยกเว้นคือสิ่งหนึ่งที่ผู้ซื้อต้องตรวจสอบก่อนเลือกสภาพอายุสำหรับการบริการแบบเปียก

เมื่อทั้งสองอยู่ด้วยกันพวกเขาก็อยู่ด้วยกันในสื่อที่สำคัญ ทั้งสองมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการให้บริการทางทะเล และทั้งสองมีอัตราการกัดกร่อนต่ำมากในน้ำทะเลที่ไหล ทั้งสองอยู่ภายใต้ข้อจำกัดเดียวกันในตัวกลางนั้น: น้ำทะเลนิ่งหรือเคลื่อนตัวช้าทำให้เกิดรอยแยกและการโจมตีแบบหลุม และคำอธิบายที่เผยแพร่ของบันทึกย่อ K500 ที่ว่าอาจเกิดการเปรอะเปื้อนตามมาด้วยการเกิดหลุม ซึ่งจะช้าลงหลังจากการโจมตีครั้งแรกที่ค่อนข้างรวดเร็ว นอกจากนี้ อัลลอยด์ 400 ยังทนทานต่อการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้นและการเกิดรูในน้ำจืดและน้ำอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ และมีความต้านทานเป็นพิเศษต่อกรดไฮโดรฟลูออริกในทุกความเข้มข้นจนถึงจุดเดือด ซึ่งแหล่งเดียวกันอธิบายว่าอาจเป็นพฤติกรรมที่ทนทานที่สุดของโลหะผสมทางวิศวกรรมที่ใช้กันทั่วไป นอกจากนี้ยังทนทานต่อหน้าที่ของกรดซัลฟิวริกและกรดไฮโดรคลอริกจำนวนหนึ่งภายใต้สภาวะรีดิวซ์

K500 มีข้อมูลการกัดกร่อนเพียงชิ้นเดียวซึ่งควรค่าแก่การรู้ เนื่องจากใช้กับบริการที่จุดแข็งเป็นเหตุผลในการเลือก ได้รับการอธิบายว่าทนทานต่อสภาพแวดล้อมของก๊าซเปรี้ยว: หลังจากการแช่อย่างต่อเนื่องเป็นเวลาหกวันในสารละลายไฮโดรเจนซัลไฟด์อิ่มตัวที่ 3,500 ppm ตลอดค่า pH ที่เป็นกรดและพื้นฐานตั้งแต่ 1.0 ถึง 11.0 ชิ้นงานทดสอบโค้งงอรูปตัว U ของแผ่นชุบแข็งอายุจะไม่เกิดการแตกร้าว เกิดสเกลสีดำที่แน่นหนา และชิ้นงานวัดค่าได้ 28 ถึง 40 HRC นั่นคือคุณสมบัติที่อยู่เบื้องหลังโลหะผสมในแหล่งน้ำมันและการบริการที่มีรสเปรี้ยว และเป็นคุณสมบัติสำหรับสภาวะที่มีอายุมากขึ้น

สำหรับการจับคู่เงื่อนไขเดียวเท่านั้น และต้องระบุการจับคู่นั้น K500 ที่ได้รับการชุบแข็งตามอายุจะมีกำลังรับผลผลิตประมาณสามเท่าและมีความต้านทานแรงดึงประมาณ 400 ในสภาวะอบอ่อน ซึ่งเป็นการเปรียบเทียบตามตัวเลขที่เผยแพร่ที่อธิบายไว้ การเปรียบเทียบสภาวะที่คล้ายกันจะให้ช่องว่างที่เล็กกว่ามาก: การอบอ่อนเทียบกับการอบอ่อนจะมีค่าความต้านทานแรงดึงประมาณ 1.2 เท่า และในสภาวะที่เสร็จแล้วที่ร้อน ช่วงทั้งสองจะทับซ้อนกัน

การเพิ่มอัลลอยด์สองรายการและการบำบัดความร้อนที่อนุญาต อัลลอยด์ 400 เป็นสารละลายแข็งของนิกเกิลและทองแดงที่เป็นเฟสเดียวและสามารถชุบแข็งได้เฉพาะในงานเย็นเท่านั้น โลหะผสม K500 เพิ่มอลูมิเนียมระหว่าง 2.30 % ถึง 3.15 % และไทเทเนียมระหว่าง 0.35 % ถึง 0.85 % ซึ่งทำให้การรักษาริ้วรอยแบบควบคุมจะตกตะกอนอนุภาคขนาดเล็กของ Ni₃(Ti,Al) ผ่านเมทริกซ์ ทุกสิ่งทุกอย่างเป็นไปตามนั้น

มีข้อยกเว้นประการหนึ่งที่ข้อมูลที่เผยแพร่ระบุไว้อย่างชัดเจน ในสภาวะที่แข็งตัวตามอายุ K500 มีแนวโน้มที่จะเกิดการกัดกร่อนจากความเค้นแตกร้าวมากขึ้นในบางสภาพแวดล้อม ในกรณีที่สื่อมีความเสี่ยงดังกล่าว 400 จะเป็นตัวเลือกที่ปลอดภัยกว่า เว้นแต่ว่าความเข้มแข็งนั้นเป็นสิ่งจำเป็น และจะต้องตรวจสอบสื่อกับข้อมูลที่เผยแพร่ก่อนที่จะแก้ไขเงื่อนไขด้วยวิธีใดวิธีหนึ่ง

K500 และด้วยเหตุผลที่ถอยได้ง่าย อุณหภูมิกูรีที่ 400 อยู่ระหว่าง 21 ถึง 49 °C ซึ่งคร่อมอยู่โดยรอบ และหมายเหตุที่ตีพิมพ์ก็คือความร้อนบางอันจะเป็นแม่เหล็กที่อุณหภูมิห้อง และบางอันจะไม่เป็นเช่นนั้น K500 มีอุณหภูมิกูรีระหว่างประมาณ −90 ถึง −134 °C ซึ่งต่ำกว่าบรรยากาศโดยรอบมาก และอธิบายว่าแทบไม่มีแม่เหล็กแม้ที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำ

ไม่อยู่ในสภาพที่แข็งตัวตามอายุ และคำแนะนำที่เผยแพร่ไว้ก็ชัดเจนว่าควรหลีกเลี่ยงการเชื่อมวัสดุที่แข็งตัวตามอายุ เนื่องจากความเหนียวลดลงอย่างมาก ในกรณีที่ข้อต่อต้องมีความแข็งแรงตามอายุ ลำดับคือการเชื่อมวัสดุที่ผ่านการอบอ่อนแล้วจึงดำเนินการบำบัดความชรา สามารถเชื่อมต่อโลหะผสม 400 ได้โดยกระบวนการทั่วไปในสภาพที่จัดหามา

คุณสมบัติจะสูญหายไปและไม่สามารถกู้คืนได้เมื่ออายุมากขึ้นอีกครั้ง วัสดุที่ผ่านการบ่มมากเกินไปจะมีคุณสมบัติเชิงกลต่ำกว่าวัสดุที่มีอายุอย่างเหมาะสม และเพื่อเสริมความแข็งแกร่งให้กับชิ้นส่วนนั้น จะต้องอบสารละลายที่อุณหภูมิ 1,800 ถึง 1,900 °F เพื่อละลายตะกอนอีกครั้งแล้วจึงนำกลับมารีไซเคิล ประโยชน์ทั้งหมดของงานเย็นจะสูญเสียไปในการอบอ่อนนั้น ดังนั้นผลลัพธ์ที่ดีที่สุดที่ได้ในภายหลังคือรูปร่างที่ผ่านการอบอ่อนและมีอายุมากขึ้น

Monel K500 คือ Monel 400 ที่เติมอะลูมิเนียมและไทเทเนียม และใช้การบำบัดริ้วรอย ซึ่งให้ความแข็งแรงของผลผลิตประมาณสามเท่าและความต้านทานแรงดึงเป็นสองเท่าของ annealed 400 และช่วยลดสี่สิ่งต่อไปนี้: ความเหนียว ความต้านทานต่อการกัดกร่อนที่เกิดจากความเค้น การแตกร้าวในสภาพเก่า ความสามารถในการเชื่อมในสภาพนั้น และความเรียบง่ายของวัสดุที่ไม่มีขั้นตอนกระบวนการที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ ระหว่างสองตำแหน่งนี้ ความแตกต่างทางกายภาพมีน้อย ยกเว้นในสองตำแหน่ง: 400 นำความร้อนได้ดีกว่าประมาณ 28 % และ K500 เป็นแบบไม่มีแม่เหล็กที่เชื่อถือได้มากกว่าที่อุณหภูมิห้อง เนื่องจากอุณหภูมิของ Curie ต่ำกว่าสภาพแวดล้อมมาก ในขณะที่อุณหภูมิ 400 อยู่ภายในตำแหน่งดังกล่าว

โลหะผสมทั้งสองชนิดมีจำหน่ายจากเมืองฉางโจว มณฑลเจียงซู ในรูปแบบแท่ง ลวด แถบ แผ่น และท่อ ในรูปแบบและเงื่อนไขตามที่อธิบายไว้ข้างต้น โรงงานได้รับการรับรองมาตรฐาน ISO 9001 และได้รับการตรวจสอบโดย SGS ส่งสื่อบริการ ความแรงที่ต้องการ และลำดับการผลิต และตัวเลือกระหว่างสองสิ่งนี้ตามมาจากคำตอบทั้งสามนั้น

1. ประกาศทางเทคนิคของโลหะพิเศษ SMC-053, โลหะผสมนิกเกิล-ทองแดง MONEL 400 แหล่งที่มาสำหรับขีดจำกัดขององค์ประกอบ ความหนาแน่นและช่วงการหลอมละลาย อัตราส่วนโมดูลัสและปัวซอง อุณหภูมิคูรี และหมายเหตุว่ามันคร่อมอยู่โดยรอบเพื่อให้ความร้อนบางส่วนเป็นแม่เหล็กที่อุณหภูมิห้อง สมบัติเชิงกลอยู่ในช่วงตามรูปแบบและสภาวะ ข้อความที่ว่าโลหะผสมเป็นสารละลายของแข็งเฟสเดียวที่สามารถชุบแข็งได้โดยการทำงานเย็นเท่านั้น ขีดจำกัด 1,000 °F ใน บรรยากาศออกซิไดซ์ และพฤติกรรมการกัดกร่อนในน้ำทะเล น้ำจืด และกรดไฮโดรฟลูออริก
2. ประกาศทางเทคนิคของโลหะพิเศษ SMC-062, โลหะผสม MONEL K-500 แหล่งที่มาของช่วงอะลูมิเนียมและไททาเนียม ขีดจำกัดปริมาณตกค้างที่เข้มงวดมากขึ้น คำอธิบายของโลหะผสมเมื่อรวมความต้านทานการกัดกร่อนที่ 400 เข้ากับความแข็งแรงและความแข็งที่มากขึ้นผ่านการตกตะกอนของ Ni₃(Ti, Al) สมบัติเชิงกลมีช่วงตามรูปแบบและสภาวะ ความหนาแน่น คุณลักษณะทางแม่เหล็กและอุณหภูมิคูรีตามสภาวะ ฟิล์มพื้นผิวแม่เหล็กและการหลุดออก ความเทียบเท่าการกัดกร่อนและข้อยกเว้นการกัดกร่อนจากความเค้นในสภาวะอายุ ข้อมูลก๊าซเปรี้ยว บันทึกความเร็วน้ำทะเล และการหดตัวตามอายุ
3. กระดานข่าวเดียวกันในการเข้าร่วม แหล่งที่มาของข้อความที่ว่าควรหลีกเลี่ยงการเชื่อมวัสดุที่แข็งตัวตามอายุเนื่องจากความเหนียวลดลงอย่างมาก และการบำบัดการเสื่อมสภาพจะดำเนินการหลังจากการเชื่อมวัสดุอบอ่อน โดยที่ข้อต่อจะต้องมีความแข็งแรงตามอายุ
4. กระดานข่าวเดียวกัน เรื่องการอบชุบและการตัดเฉือนด้วยความร้อน แหล่งที่มาสำหรับพฤติกรรมการเกินอายุ ข้อกำหนดในการอบอ่อนสารละลายที่อุณหภูมิ 1,800 ถึง 1,900 °F และรีจ การสูญเสียผลประโยชน์จากงานเย็นทั้งหมดในการอบอ่อนนั้น ปริมาณการอบอ่อนและอายุจะสูงที่สุดที่มีอยู่ในภายหลัง และแนวทางปฏิบัติในการตัดเฉือนขนาดใหญ่เกินไป การชุบแข็งตามอายุ และการเก็บผิวละเอียดตามขนาด
5. กระดานข่าวเดียวกันในช่วงคุณสมบัติที่ระบุที่เผยแพร่ แหล่งที่มาสำหรับคำเตือนว่าช่วงดังกล่าวเป็นวัสดุคอมโพสิตสำหรับผลิตภัณฑ์ขนาดต่างๆ และไม่เหมาะสำหรับวัตถุประสงค์ด้านข้อมูลจำเพาะ
6. UNS N04400 และ N05500 ตามที่เผยแพร่สำหรับโลหะผสมทั้งสองนี้ แหล่งที่มาของตัวระบุที่ใช้ในตารางองค์ประกอบ
7. บันทึกการส่งมอบที่จัดขึ้นสำหรับ DLX Alloy ครอบคลุมทั้งสองเกรด แหล่งที่มาของแบบฟอร์มผลิตภัณฑ์และเงื่อนไขที่นำเสนอ

ทุกตัวเลขด้านบนเป็นมูลค่าที่เผยแพร่สำหรับผลิตภัณฑ์มาตรฐาน และหลายรายการเป็นวัสดุคอมโพสิตที่ครอบคลุมขนาดและอุณหภูมิต่างๆ ไม่เหมาะสำหรับวัตถุประสงค์ด้านข้อมูลจำเพาะ เงื่อนไขเป็นส่วนหนึ่งของข้อกำหนดของโลหะผสมทั้งสอง ดังนั้นใบสั่งซื้อที่ตั้งชื่อโลหะผสมโดยไม่บอกชื่ออารมณ์ไม่ได้อธิบายถึงวัสดุที่ซื้อ การยอมรับจะขึ้นอยู่กับใบรับรองการทดสอบความร้อนที่จ่ายให้กับโรงงาน