Monel 400 vs. Monel K500: Ålder-Hardening Makes the Difference

Monel 400: Den korrosionsbeständiga-arbetshästen. Välj det för marint havsvatten, kemisk bearbetning och applikationer där enkel tillverkning är viktig.

Monel K500: Allt Monel 400 erbjuder - PLUS 2×–3× styrkan, tack vare ålder-härdning med aluminium- och titanutfällningar. Välj det för axlar, fästelement, pumphjul och alla delar som behöver tåla hög belastning eller slitage.

En-meningsregel: Om den bara behöver stå emot korrosion, använd Monel 400. Om den också behöver hög hållfasthet i en korrosiv miljö, använd Monel K-500.

Egendom

Monel 400

Monel K-500

UNS-nummer

N04400

N05500

Draghållfasthet (glödgad)

480 MPa (70 ksi)

895–1100 MPa (130–160 ksi)

Avkastningsstyrka (0,2 % offset)

170 MPa (25 ksi)

655–790 MPa (95–115 ksi)

Hårdhet (Rockwell)

~75 HRB

~98 HRC (åldern)

Förlängning vid brytning

35–40%

20–25%

Densitet

8,80 g/cm³

8,44 g/cm³

Korrosionsbeständighet

Excellent

Utmärkt (lika med 400)

Ålder-Möjlig härdning?

Inga

Ja (Al + Ti fälls ut)

Relativ kostnad

Nedre (baslinje)

~25–40 % premie

Bearbetningsbarhet

Bra

Måttlig (hårdare material)

Svetsbarhet

Excellent

Bra (glödgning efter svetsning)

Icke-magnetisk?

Ja

Ja

Gnistsäker-?

Ja

Ja

Element

Monel 400 (ASTM B164)

Monel K-500 (ASTM B865)

Typiskt 400

Typisk K-500

Roll

Nickel (+ Co)

Min 63,0 %

Min 63,0 %

~66%

~65%

Basmatris

Koppar

28.0–34.0%

27.0–33.0%

~31%

~29%

Korrosionsbeständighet

Järn

Max 2,5 %

Max 2,0 %

~1.5%

~1.0%

Fast lösning

Aluminium

- (ingen)

2.30–3.15%

-

~2.7%

Ålder-härdar

Titan

- (ingen)

0.35–0.85%

-

~0.55%

Ålder-härdar

Mangan

Max 2,0 %

Max 1,5 %

~1.0%

~0.8%

Desoxidationsmedel

Kol

Max 0,30 %

Max 0,25 %

~0.15%

~0.13%

Fast lösning

Kisel

Max 0,50 %

Max 0,50 %

~0.15%

~0.10%

Desoxidationsmedel

Frätande medium

Monel 400

Monel K-500

Anmärkningar / Typisk användning

Havsvatten (omgivande)

Excellent

Excellent

Hastighet:<0.025 mm/yr; preferred alloy for marine shafts, propellers

Fluorvätesyra (HF)

Excellent

Excellent

En av få legeringar som är resistenta mot HF i alla koncentrationer (icke-luftad)

Svavelsyra (H₂SO4)<85%

Bra

Bra

Hastighet < 0,5 mm/år i utspädda lösningar; undvik luftade eller oxiderande förhållanden

Saltsyra (utspädd)

Bra

Bra

Acceptabel upp till ~10 % koncentration (icke-luftad)

Kaustiksoda (NaOH)

Excellent

Excellent

Även över 300 grader; nyckelmaterial för kaustikhanteringssystem

Neutrala salter

Excellent

Excellent

Användning av saltlake, saltspray - till havs och till havs

Hög-Steam

Bra

Bra

Lämplig upp till ~480 grader; används i ånggeneratorer och värmeväxlare

Klorerade lösningsmedel

Bra

Bra

Klorerade organiska lösningsmedel - kemisk processindustri

Spännings-Korrosionssprickor

Låg risk

Måttlig risk*

*K-500 kan vara mottaglig för SCC i H₂S-miljöer under stress; ange NACE MR0175 för sur service

Mekanisk egendom

Monel 400 glödgat

Monel 400 Cold-Fungerade

K-500 Glödgat

K-500 Ålder (Peak)

Draghållfasthet (MPa)

480–550

650–860

690–800

895–1100

Yield Strength (MPa)

170–210

480–690

310–380

655–790

Förlängning (%)

35–40

15–25

30–40

20–25

Minskning av area (%)

55–65

35–50

55–65

45–55

Hårdhet (HRB/HRC)

~75 HRB

~90 HRB

~82 HRB

~98 HRC

Slagstyrka (Charpy, J)

~200

~120

~180

~100

Max servicetemp. (grad)

480

480

480

480

Monel K-500 innehåller cirka 2,3–3,15 % aluminium och 0,35–0,85 % titan, vilket gör att den kan åldras genom en kontrollerad värmebehandlingsprocess. Detta ger K-500 ungefär dubbelt så hög draghållfasthet (895–1100 MPa vs. 480–550 MPa) och nästan fyra gånger sträckgränsen för Monel 400 i glödgat tillstånd. Korrosionsbeständigheten är identisk mellan de två legeringarna.

Nej. Monel 400 kan inte ålders-härdas eftersom den saknar aluminium och titan. Dess styrka kan endast ökas genom kallbearbetning (t.ex. kalldragning), vilket uppnår draghållfastheter upp till ~860 MPa men till priset av minskad duktilitet och arbets-härdningskomplikationer under tillverkningen. K-500 i åldrat tillstånd uppnår konsekvent högre hållfasthet med bättre seghet än kraftigt kallbearbetade Monel 400.

Nej - i de flesta korrosiva miljöer, båda legeringarna uppvisar i huvudsak likvärdig korrosionsbeständighet. Nickel-kopparmatrisen som ger korrosionsskydd är densamma i båda legeringarna. Aluminium- och titantillsatserna i K-500 ändrar inte väsentligt korrosionsbeteendet i havsvatten, HF-syra, svavelsyra eller frätande miljöer. Det enda anmärkningsvärda undantaget är att K-500 kan vara mer mottaglig för spännings-korrosionssprickning (SCC) i vätesulfidrika (sura) miljöer, särskilt när den åldras till maximal hårdhet.

Ålder-härdning är en värmebehandling i tre-steg: (1) värm till ~980 grader för att lösa upp alla legeringselement enhetligt; (2) kyla snabbt för att frysa detta homogena tillstånd; (3) värm till ~593 grader i 8–16 timmar för att tillåta fina intermetalliska fällningar (Ni₃(Al,Ti)) att bildas genom hela metallmatrisen. Dessa små partiklar - osynliga utan ett elektronmikroskop - blockerar dislokationsrörelser och ökar dramatiskt hårdhet och styrka. Processen tar totalt cirka 24 timmar och kan utföras på vilken kvalificerad värmebehandlingsanläggning som helst.{14}

NACE MR0175 / ISO 15156 reglerar användningen av K-500 (UNS N05500) i vätesulfid (H₂S)-innehållande olje- och gasmiljöer. Standarden anger maximala hårdhetsgränser och kräver att K-500 används i åldrat tillstånd. Konsultera alltid den aktuella versionen av standarden och de relevanta bilagatabellerna för den specifika exponeringsmiljön, eftersom restriktioner kan variera med H₂S partialtryck och temperatur.

Monel 400 produktformer:

ASTM B164 (stav, stång, tråd)|ASTM B165 (sömlöst rör)|ASTM B163 (sömlöst rör för kondensorer/värmeväxlare)|ASTM B127 (plåt, plåt, remsa)

Monel K-500 produktformer:

ASTM B865 (stav, stång)|ASTM B866 (tråd)|ASTM B564 (smide, UNS N05500)