Monel® K500, Alloy K500, 2.4375, UNS N05500 - stop niklu

Alloy K500, 2.4375, UNS N05500, Monel® alloy K-500 - stop niklu według AMS 4676, NACE MR 0175 / ISO 15156, API 6ACRA

Alloy K500, 2.4375, UNS N05500, Monel® alloy K-500 – opis

Alloy K500 (Monel® K500, UNS N05500) to stop niklowo-miedziowy z dodatkami stopowymi aluminium i tytanu. Umacniany wydzieleniowo i niezwykle odporny na korozję, może być postrzegany jako mocniejsza wersja stopu Monel® alloy 400. Znajduje zastosowania w środowisku wodnym, przemyśle chemicznym i wydobywaniu ropy naftowej, o czym świadczą NACE MR0175 / ISO 15156 oraz API 6ACRA. Zachowuje wysoką wytrzymałość do 650°C. Dostępny w stanie dostawy po obróbce na gorąco, po obróbce na zimno, po wyżarzaniu przesycającym lub po umacnianiu wydzieleniowym.

Monel® K-500 jest praktycznie niemagnetyczny, co jest istotne w niektórych zastosowaniach, takich jak sprzęt do pomiarów naftowych i komponenty elektroniczne. Jednak podczas obróbki może się pojawić magnetyczna warstwa powierzchniowa, zwłaszcza na cienkich drutach lub taśmach. Kwasowe wybielanie lub kwasowe polerowanie usuwa magnetyczną warstwę. Stop ten nadaje się do wielu zastosowań kriogenicznych, ponieważ nie traci ciągliwości nawet w temperaturze ciekłego wodoru.Wedle ASME Boiler and Pressure Vessel Code Monel® K500 może być stosowany na nity do zastosowań do 235°C.

Zastosowanie

Stosowany w inżynierii morskiej (uszczelnienia zaworów, pierścienie ścierne), budowie statków (elementy mocujące, elementy montażowe), odwiertach naftowych i przetwórstwie ropy (wały pomp, wirniki pomp, obroże studni naftowej, sprężyny, osłony zaworów), przemyśle chemicznym (elementy pomp i zaworów), przemyśle papierniczym (nóżki doktora, skrobaki), oraz w komponentach instrumentów lotniczych.

Własności fizyczne i mechaniczne

Własności fizyczne w temperaturze pokojowej:

• Gęstość: 8,44 g/cm³
• Temperatura topnienia: 1315-1350 °C
• Przenikalność magnetyczna: 1,0006
• Temperatura Curie: -100°C (w stanie starzonym)
• Temperatura Curie: -135°C (w stanie przesyconym)

Współczynnik rozszerzalności cieplnej w podwyższonej temperaturze, od 20°C do:

• -130°C: 12,3 μm/m⋅K
• 100°C: 13,7 μm/m⋅K
• 200°C: 14,6 μm/m⋅K
• 300°C: 14,9 μm/m⋅K
• 400°C: 15,2 μm/m⋅K
• 500°C: 15,5 μm/m⋅K
• 600°C: 16 μm/m⋅K
• 700°C: 16,6 μm/m⋅K
• 800°C: 17 μm/m⋅K
• 900°C: 17,5 μm/m⋅K

Współczynnik przewodzenia ciepła:

• -130°C: 13,3 W/m · K
• 20°C: 17,4 W/m · K
• 100°C: 19,4 W/m · K
• 200°C: 20,9 W/m · K
• 300°C: 25,1 W/m · K
• 400°C: 27,8 W/m · K
• 500°C: 30,5 W/m · K
• 600°C: 33,1 W/m · K
• 700°C: 35,7 W/m · K
• 800°C: 37,4 W/m · K
• 900°C: 41,2 W/m · K

Ciepło właściwe:

• -130°C: 323 J/kg⋅K
• 20°C: 420 J/kg⋅K
• 100°C: 545 J/kg⋅K
• 200°C: 480 J/kg⋅K
• 300°C: 491 J/kg⋅K
• 400°C: 500 J/kg⋅K
• 500°C: 517 J/kg⋅K
• 600°C: 538 J/kg⋅K
• 700°C: 567 J/kg⋅K
• 800°C: 613 J/kg⋅K
• 900°C: 685 J/kg⋅K

Oporność elektryczna:

• 20°C: 0,61 μΩ·m
• 100°C: 0,62 μΩ·m
• 200°C: 0,63 μΩ·m
• 300°C: 0,65 μΩ·m
• 400°C: 0,65 μΩ·m
• 500°C: 0,65 μΩ·m
• 600°C: 0,66 μΩ·m
• 700°C: 0,66 μΩ·m
• 800°C: 0,67 μΩ·m
• 900°C: 0,68 μΩ·m

Moduł sprężystości wzdłużnej:

• 20°C: 179 GPa
• 100°C: 178 GPa
• 200°C: 176 GPa
• 300°C: 173 GPa
• 400°C: 168 GPa
• 500°C: 164 GPa
• 600°C: 162 GPa
• 700°C: 158 GPa

Wysokotemperaturowe własności mechaniczne stopu Alloy K500 w stanie dostawy przesyconym i umocnionym wydzieleniowo:

• 20°C:
  • Granica plastyczności: 690 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 1100 MPa
  • Wydłużenie: 24 %
• 100°C:
  • Granica plastyczności: 670 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 1040 MPa
• 200°C:
  • Granica plastyczności: 640 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 1020 MPa
• 300°C:
  • Granica plastyczności: 620 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 980 MPa
• 400°C:
  • Granica plastyczności: 600 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 890 MPa
• 500°C:
  • Granica plastyczności: 570 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 750 MPa
• 600°C:
  • Granica plastyczności: 490 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 620 MPa

Własności mechaniczne prętów ze stopu Monel® K500 w stanie zimnociągnionym i przesyconym:

• W stanie wyżarzonym:
  • Granica plastyczności: 276-414 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 621-758 MPa
  • Wydłużenie: 50-25 %
• W stanie wyżarzonym i umocnionym::
  • Granica plastyczności: 586-827 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 896-1310 MPa
  • Wydłużenie: 30-20 %

Własności mechaniczne prętów ze stopu Monel® K500:

• W stanie wyżarzonym:
  • Granica plastyczności: 276-414 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 621-758 MPa
  • Wydłużenie: 50-25 %
• W stanie wyżarzonym i umocnionym::
  • Granica plastyczności: 586-827 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 896-1310 MPa
  • Wydłużenie: 30-20 %

Własności mechaniczne taśm ze stopu Monel® K500:

• W stanie dostawy na sprężyny:
  • Granica plastyczności: 896-1103 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 1000-1138 MPa
  • Wydłużenie: 8-3 %
  • Twardość: >25 HC %
• W stanie dostawy na sprężyny, po umocnieniu:
  • Granica plastyczności: 896-1345 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 1172-1517 MPa
  • Wydłużenie: 10-5 %
  • Twardość: > 34 HC %

Własności mechaniczne rur ze stopu Monel® K500:

• W stanie wyżarzonym:
  • Granica plastyczności: 276-448 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 621-758 MPa
  • Wydłużenie: 45-25 %
• W stanie wyżarzonym i umocnionym::
  • Granica plastyczności: 586-827 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 896-1241 MPa
  • Wydłużenie: 30-15 %

Własności mechaniczne drutów ze stopu Monel® K500:

• W stanie wyżarzonym:
  • Granica plastyczności: 241-448 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 552-758 MPa
  • Wydłużenie: 40-20 %
• W stanie wyżarzonym i umocnionym::
  • Granica plastyczności: 621-758 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 827-1034 MPa
  • Wydłużenie: 30-15 %
• W stanie dostawy na sprężyny, po umocnieniu:
  • Granica plastyczności: 965-1310 MPa
  • Wytrzymałość na rozciąganie: 1103-1379 MPa
  • Wydłużenie: 8-3 %

Własności mechaniczne blachy ze stopu Alloy K500 w stanie walcowanym na zimno i przesyconym:

• Granica plastyczności: 276-448 MPa
• Wytrzymałość na rozciąganie: 621-724 MPa
• Wydłużenie: 45-25 %

Twardość wysokotemperaturowa stopu w stanie wykończonym na gorąco i umocnionym:

• 20°C: 331 HBW
• 370°C: 311 HBW
• 425°C: 302 HBW
• 480°C: 293 HBW
• 540°C: 255 HBW
• 595°C: 229 HBW

Odporność na korozję

Monel® K-500, stop niklu i miedzi, jest bardziej odporny na środowiska redukujące niż nikiel i jednocześnie bardziej odporny na środowiska utleniające niż miedź. Co ważne, jest niemal niewrażliwy na korozyjne pękanie naprężeniowe.

Woda morska - wyjątkowo dobra odporność. W wodzie stojącej mogą wystąpić wżery, proces jednak zatrzymuje się po dość ostrym początkowym przebiegu. W testach po 3 latach w stojącej wodzie morskiej najgłębszy wżer wynosił 0,864 mm.

Środowisko odwiertu naftowego - bardzo dobra odporność. NACE MR0175 / ISO 15156 stwierdza, że stop można używać "w dowolnej kombinacji temperatury, częściowego ciśnienia siarkowodoru, pH i stężenia chlorków występującej w środowiskach produkcyjnych."

Spawanie

Dobra spawalność. Spawać w stanie wyżarzonym przesycająco. Wyżarzanie zaleca się też przeprowadzić po spawaniu, w temperaturze 850-900°C z szybkim schładzaniem. Po obróbce komponent może być poddany procesowi starzenia, lecz niestety sam spaw nie osiągnie wytrzymałości materiału podstawowego.

Materiał do spawania - VDM FM 60 (2.4377), Monel® filler metal 60, S Ni 4060, UNS N04060, ERNiCu-7.

Obróbka cieplna, plastyczna i obróbka skrawaniem

Obróbka plastyczna na gorąco powinna zachodzić w temperaturze 880-1150°C. Minimalna temperatura dla ciężkiego kucia to 1040°C. Element należy wyciągnąć i kuć zaraz po ogrzaniu, bo długotrwały wpływ tej temperatury jest szkodliwy dla stopu. Najlepsze rezultaty osiąga się, gdy ostatnia operacja kucia obejmuje ponowne podgrzanie do 1090°C i minimum 30% odkształcenie powierzchni. Hartowanie w wodzie jest zalecaną metodą chłodzenia.

Obróbka plastyczna na zimno powinna zachodzić w stanie wyżarzonym. Wymaga użycia dużej siły, ale przynosi dobre rezultaty, ze względu na dobrą ciągliwość stopu.

Wyżarzanie przesycające elementów wykończonych na gorąco przeprowadza się w temperaturze 980°C, a elementów obrobionych na zimno w temperaturze 1040°C. Nagrzewanie powinno trwać najkrócej, jak to tylko możliwe. Czas wyżarzania przesycającego powinien trwać mniej niż 30 minut. Hartowanie w wodzie jest zalecaną metodą chłodzenia.

Wyżarzanie rekrystalizujące może być niezbędne, by zmiękczyć element podczas jego obróbki. Zwykle trwa 1 godzinę i przeprowadzane jest w zakresie temperatur od 760 do 870°C.

Umacnianie wydzieleniowe (starzenie) dla:

• Materiałów miękkich (140-180 HBW) - elementów obrobionych na gorąco, dużych zimnociągnionych prętów, miękkiego drutu:
  • Starzenie: 580-610°C; 16h
  • Chłodzenie w piecu: 12°C / h aż do 480°C
  • Chłodzenie powietrzem:
• Materiałów częściowo umocnionych przez obróbkę na zimno (175-250 HBW) - zimnociągnionych prętów, drutu o średniej twardości:
  • Starzenie: 580-610°C; 8h
  • Chłodzenie w piecu: 12°C / h aż do 480°C
  • Chłodzenie powietrzem:
• Materiałów w pełni umocnionych przez obróbkę na zimno (260-325 HBW, 25-35 HC) - taśm na sprężyny, drutu na sprężyny, elementów mocno odkształconych przez obróbkę na zimno:
  • Starzenie: 520-540°C; 6h
  • Chłodzenie w piecu: 12°C / h aż do 480°C
  • Chłodzenie powietrzem:

Obróbka skrawaniem jest trudna. Obróbka wstępna powinna być wykonana w stanie wyżarzonym, a obróbka wykańczająca - w umocnionym.

Parametry toczenia stopu Monel® K-500 nożem tokarskim z węglika spiekanego z powłoką:

• Obróbka wstępna w stanie wyżarzonym:
  • Posuw: 0,25 mm/rev
  • Prędkość skrawania: 244 m/min
  • Głębokość skrawania: 6,35 mm
• Obróbka wykańczająca w stanie umocnionym:
  • Posuw: 0,13 mm/rev
  • Prędkość skrawania: 35 m/min
  • Głębokość skrawania: 1,02 mm

Dla wyżej wymienionych gatunków dostarczamy:

• Pręty, druty, odkuwki według DIN 17743, 17752, 17754
• Pręty, druty, odkuwki według ASTM B 865 / ASME SB-865
• Pręty, druty, odkuwki według NACE MR 0103, MR0175 / ISO 15156
• Pręty, druty, odkuwki według AMS 4676
• Pręty, druty, odkuwki według QQ-N-286 Form 1,2

Zamienniki, odpowiedniki i inne oznaczenia gatunku:

Monel® K-500, Monel® alloy K-500, Monel® K500, N05500, ASTM B 865 (N05500) / ASME SB-865 (N05500), AMS 4676, MIL N-24549, Nickelvac K-500, VDM alloy K-500, CarTech K500 Alloy, MIL-V-17547, QQ N-286, DMV 500, Ni-Cu K500, SPEC MIL-N-24549, Coralloy K-500, 2.4375, NiCu30Al, H05500, NS6500, NA 18 BS 3072, NA 18 BS 3073, NA 18 BS 3074, NA 18 BS 3075, NA 18 BS 3076, NW5500, K-Monel® TU 14-1-3917-85, N65D29JuT-ISh, Nicorros Al