Monel ist eine Gruppe von Legierungen aus Nickel (von 52 bis 67 %) und Kupfer mit geringen Mengen an Eisen, Mangan, Kohlenstoff und Silizium. Monel ist keine Kupfernickellegierung, da es weniger als 60 % Kupfer enthält.

Monel-Legierungen sind stärker als reines Nickel und beständig gegen Korrosion durch viele aggressive Mittel, einschließlich schnell fließendem Meerwasser. Sie können leicht durch Heiß- und Kaltbearbeitung, Bearbeitung und Schweißen hergestellt werden.

Monel wurde 1905 von der International Nickel Company (Inco) gegründet.

Monel ist eine binäre Festlösungslegierung. Da Nickel und Kupfer in jedem Verhältnis ineinander löslich sind, handelt es sich um eine einphasige Legierung. Im Vergleich zu Stahl ist Monel sehr schwer zu bearbeiten, da es sehr schnell kaltverfestigt wird. Es muss gedreht und mit langsamen Drehzahlen und geringen Vorschüben bearbeitet werden. Es ist korrosions- und säurebeständig und einige Legierungen können einem Feuer in reinem Sauerstoff standhalten. Es wird häufig in Anwendungen mit stark korrosiven Bedingungen eingesetzt. Geringe Zusätze von Aluminium und Titan bilden eine Legierung (K-500) mit gleicher Korrosionsbeständigkeit, aber mit viel größerer Festigkeit durch Gamma-Prime-Bildung bei Alterung. Monel ist in der Regel viel teurer als Edelstahl.

Monel-Legierung 400 hat ein spezifisches Gewicht von 8,80, einen Schmelzbereich von 1300–1350 ° C, eine elektrische Leitfähigkeit von ungefähr 34% IACS und (im geglühten Zustand) eine Härte von 65 Rockwell B. Monel-Legierung 400 ist bemerkenswert für seine Zähigkeit, die über einen beträchtlichen Temperaturbereich beibehalten wird.

Anwendung:

Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt

In den 1960er Jahren fand Monel-Metall große Verwendung im Flugzeugbau, insbesondere bei der Herstellung von Rahmen und Außenhaut von experimentellen Raketenflugzeugen wie der nordamerikanischen X-15, um der großen Hitze zu widerstehen, die durch aerodynamische Reibung während extrem hoher Geschwindigkeiten erzeugt wird. Monel-Metall behält seine Festigkeit bei sehr hohen Temperaturen und ermöglicht es ihm, seine Form bei hohen atmosphärischen Fluggeschwindigkeiten beizubehalten, ein Kompromiss gegen das erhöhte Gewicht der Teile aufgrund der hohen Dichte von Monel.

Monel wird für Sicherheitskabel in der Flugzeugwartung verwendet, um sicherzustellen, dass sich Befestigungselemente nicht lösen können, normalerweise in Hochtemperaturbereichen. Rostfreier Draht wird in anderen Bereichen aus wirtschaftlichen Gründen verwendet.

Ölförderung und Raffination

Monel wird im Bereich der Alkylierungseinheiten im direkten Kontakt mit konzentrierter Flusssäure verwendet. Monel bietet eine außergewöhnliche Beständigkeit gegen Flusssäure in allen Konzentrationen bis zum Siedepunkt. Es ist vielleicht die widerstandsfähigste aller üblicherweise verwendeten technischen Legierungen. Die Legierung ist auch unter reduzierenden Bedingungen gegen viele Formen von Schwefel- und Salzsäure beständig.

marine Anwendungen

Die Korrosionsbeständigkeit von Monel macht es ideal für Anwendungen wie Rohrleitungssysteme, Pumpenwellen, Meerwasserventile, Schleppkabel und Siebkörbe. Einige Legierungen sind völlig unmagnetisch und werden für Ankerkabel an Bord von Minensuchbooten, Gehäuse für Magnetfeldmessgeräte verwendet. In der Freizeitschifffahrt wird Monel für Draht verwendet, um Schäkel für Ankertaue, für Wasser- und Kraftstofftanks und für Unterwasseranwendungen zu greifen. Es wird auch für Propellerwellen und für Kielbolzen verwendet. Auf den beliebten Hobiecat-Segelbooten werden Monel-Nieten dort verwendet, wo Festigkeit erforderlich ist, Edelstahl jedoch aufgrund von Korrosion nicht verwendet werden kann, die entstehen würde, wenn Edelstahl in einer Salzwasserumgebung mit dem Aluminiummast, dem Ausleger und dem Rahmen des Bootes in Kontakt kommt.

Aufgrund des Problems der elektrolytischen Wirkung in Salzwasser (auch bekannt als galvanische Korrosion) muss Monel im Schiffsbau sorgfältig von anderen Metallen wie Stahl isoliert werden. Die New York Times veröffentlichte am 12. August 1915 einen Artikel über eine 215-Fuß-Yacht."das erste Schiff, das jemals mit einem kompletten Monel-Rumpf gebaut wurde,"das"ging in Stücke"in nur sechs Wochen und musste verschrottet werden,"wegen der Zersetzung ihres Hinterns durch elektrische Einwirkung."Das Stahlskelett der Yacht verschlechterte sich aufgrund der elektrolytischen Wechselwirkung mit dem Monel.

In der Seevogelforschung und insbesondere beim Vogelbändern oder -beringen wurde Monel verwendet, um Vogelbänder oder -ringe für viele Arten herzustellen, wie z. B. Albatrosse, die in einer korrosiven Meerwasserumgebung leben.

Legierungen

Monell 400

Monel 400 zeigt eine hohe Festigkeit und ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit in einer Reihe von sauren und alkalischen Umgebungen und ist besonders für reduzierende Bedingungen geeignet. Es hat auch eine gute Duktilität und Wärmeleitfähigkeit. Monel 400 findet typischerweise Anwendung in der Schiffstechnik, der chemischen und Kohlenwasserstoffverarbeitung, Wärmetauschern, Ventilen und Pumpen. Es wird von den folgenden Standards abgedeckt: BS 3075, 3076 NA 13, DTD 204B und ASTM B164.

Monel 400 wird in großem Umfang in Alkylierungseinheiten verwendet, nämlich im Reaktionsabschnitt in Kontakt mit konzentrierter Flusssäure.

Monell 401

Diese Legierung ist für den Einsatz in speziellen elektrischen und elektronischen Anwendungen konzipiert. Alloy 401 lässt sich leicht autogen nach dem Gas-Wolfram-Lichtbogenverfahren schweißen. Widerstandsschweißen ist ein sehr zufriedenstellendes Verfahren zum Verbinden des Materials. Es zeigt auch gute Löteigenschaften. Es wird durch die Norm UNS N04401 abgedeckt.

Monell 404

Monel 404-Legierung wird hauptsächlich in spezialisierten elektrischen und elektronischen Anwendungen verwendet. Die Zusammensetzung von Monel 404 ist sorgfältig abgestimmt, um eine sehr niedrige Curie-Temperatur, geringe Permeabilität und gute Löteigenschaften zu bieten.

Monel 404 kann mit gängigen Schweißtechniken geschweißt und geschmiedet, aber nicht warmverformt werden. Die Kaltbearbeitung kann unter Verwendung von Standardwerkzeugen und weichen Werkzeugmaterialien für eine bessere Endbearbeitung durchgeführt werden. Es wird von den Normen UNS N04404 und ASTM F96 abgedeckt. Monel 404 wird in Kapseln für Transistoren und Keramik-Metall-Dichtungen und anderen Dingen verwendet.

Monell 405

Monel 405 ist die Automatensorte von Alloy 400. Der Nickel-, Kohlenstoff-, Mangan-, Eisen-, Silizium- und Kupferanteil bleibt derselbe wie bei Alloy 400, aber der Schwefelgehalt wurde von max. 0,024 auf 0,025-0,060 % geändert. Alloy 405 wird hauptsächlich für automatische Schraubmaschinen verwendet und wird im Allgemeinen nicht für andere Anwendungen empfohlen. Die aus dem Schwefel in seiner Zusammensetzung resultierenden Nickel-Kupfer-Sulfide wirken als Spanbrecher, aber aufgrund dieser Einschlüsse ist die Oberflächenbeschaffenheit der Legierung nicht so glatt wie die von Alloy 400. Monel 405 wird als UNS N04405 bezeichnet und ist von ASME SB abgedeckt -164, ASTM B-164, Federal QQ-N-281, SAE AMS 4674 & 7234, Militär MIL-N-894 & NACE MR-01-75.

Monell 450

Diese Legierung zeigt eine gute Ermüdungsfestigkeit und hat eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit. Es wird für Meerwasserkondensatoren, Kondensatorplatten, Destillierrohre, Verdampfer- und Wärmetauscherrohre sowie Salzwasserleitungen verwendet.

Monel K-500

Monel K-500 kombiniert die hervorragende Korrosionsbeständigkeit von Monel Alloy 400 mit den zusätzlichen Vorteilen größerer Festigkeit und Härte. Die verbesserten Eigenschaften werden durch Hinzufügen von Aluminium und Titan zur Nickel-Kupfer-Basis und durch Erhitzen unter kontrollierten Bedingungen erreicht, so dass submikroskopische Partikel von Ni3 (Ti, Al) in der gesamten Matrix ausgefällt werden.

Die Korrosionsbeständigkeit von Monel-Legierung K-500 entspricht im Wesentlichen der von Legierung 400, mit der Ausnahme, dass Legierung K-500 im ausgehärteten Zustand in einigen Umgebungen eine größere Neigung zu Spannungsrisskorrosion aufweist. Die Monel-Legierung K-500 hat sich als beständig gegen eine Sauergasumgebung erwiesen. Die Kombination aus sehr niedrigen Korrosionsraten in Meerwasser mit hoher Geschwindigkeit und hoher Festigkeit machen die Legierung K-500 besonders geeignet für Wellen von Kreiselpumpen im Schiffsbetrieb. In stehendem oder sich langsam bewegendem Meerwasser kann Fouling auftreten, gefolgt von Lochfraß, aber dieses Lochfraß verlangsamt sich nach einem ziemlich schnellen anfänglichen Angriff.

Typische Anwendungen für die Legierung K-500 sind Pumpenwellen und Laufräder, Rakeln und Schaber sowie Schwerstangen für Ölquellen, Instrumente und elektronische Komponenten.

Monel R-405

Monel R-405 ist die frei zerspanbare Version von Monel 400. Es handelt sich um eine Nickel-Kupfer-Legierung mit einer kontrollierten Menge Schwefel, die hinzugefügt wird, um Sulfid-Einschlüsse bereitzustellen, die während der Bearbeitung als Spanbrecher wirken. Die Legierung R-405 ist wie Monel 400 beständig gegen Meerwasser und Dampf bei hohen Temperaturen sowie gegen Salz und Laugen. Monel R-405 ist eine Mischkristalllegierung, die nur durch Kaltumformung gehärtet werden kann. Diese Nickellegierung weist Eigenschaften wie gute Korrosionsbeständigkeit, gute Schweißbarkeit und hohe Festigkeit auf. Eine niedrige Korrosionsrate in schnell fließendem Brack- oder Meerwasser, kombiniert mit einer hervorragenden Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion in den meisten Süßwässern, kombiniert mit seiner Beständigkeit gegen eine Vielzahl von korrosiven Bedingungen, rechtfertigt seinen breiten Einsatz in Meeresanwendungen und anderen nicht oxidierenden Chloridlösungen. Diese Nickel-Kupfer-Legierung ist im entlüfteten Zustand besonders beständig gegen Salz- und Flusssäure. Wie aufgrund seines hohen Kupfergehalts zu erwarten, wird die Legierung R-405 schnell von Salpetersäure- und Ammoniaksystemen angegriffen.

Monell 502

Monel 502 ist eine Nickel-Kupfer-Legierung und hat die UNS-Nr. N05502. Diese Sorte hat auch eine gute Kriech- und Oxidationsbeständigkeit. Monel 502 kann in verschiedenen Formen geformt werden. Monel 502 kann ähnlich wie austenitische Edelstähle bearbeitet werden.

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