La lega Monel è una lega a base di Ni, la sua composizione chimica principale è nichel (Ni), il contenuto più alto arriva fino al 67%, l'altra composizione chimica principale è rame (Cu) e contiene anche una piccola quantità di ferro (Fe) , manganese (Mn) e carbonio (C), silicio (Si) e altri elementi.
La resistenza della lega Monel è superiore a quella del nichel puro e può resistere alla corrosione di vari mezzi, inclusa l'acqua di mare a flusso rapido. I metodi di lavorazione della lega Monel comprendono lavorazione a caldo, lavorazione a freddo, lavorazione meccanica e saldatura.
Nel 1901, Robert Crooks Stanley, un metallurgista della International Nickel Company (INCO), creò la lega Monel.
L'origine del nome della lega Monel si basa su informazioni per rendere omaggio all'allora presidente della società Ambrose Monell (Ambrose Monell). Successivamente, Stanley è stato anche presidente della International Nickel Corporation. La lega Monel ottenne un brevetto nel 1906.
La lega Monel è una lega costosa il cui prezzo è 5-10 volte quello del rame puro e del nichel puro. Pertanto viene utilizzato solo in applicazioni in cui non può essere sostituito da alternative economiche.
Composizione chimica e proprietà meccaniche della lega Monel 400 (N0440):
Composizione chimica della lega Monel 400 (%) | ||||||||
| C ≤ | Si ≤ | Mn ≤ | P ≤ | S ≤ | Cr≥ | Ni ≥ | Mo ≥ | Cu ≤ |
| 0,3 | 0,5 | 2 | - | 0,024 | - | 63 | - | 28.0-34.0 |
| Altri | N ≤ | A l ≤ | Ti ≤ | F e ≤ | Co ≤ | V ≤ | W ≤ | Nb ≤ |
| - | - | - | 2.5 | - | - | - | - | |
1. Resistenza alla trazione della lega Monel 400 (N04400): σb ≥ 450 Mpa.
2. Carico di snervamento della lega Monel 400 (N04400): σb ≥ 170 Mpa.
3. Allungamento della lega Monel 400 (N04400): δ ≥ 30%.
Proprietà della lega Monel
La lega Monel è una lega binaria in soluzione solida. Poiché Ni e Cu sono disciolti l'uno nell'altro, anche questa è una lega monofase. Rispetto all'acciaio, la lavorazione della lega Monel è difficile, principalmente a causa delle sue caratteristiche di rapido incrudimento. Richiede la rotazione a basse velocità e bassi avanzamenti.
La densità della lega Monel 400 è 8,80 g/cm3, l'intervallo di temperatura di fusione è 1300~1350 °C, la conduttività è circa il 34% IACS (IACS si riferisce allo standard internazionale di conduttività del rame ricotto) e il valore di durezza ricotto è 65 HRB. La lega Monel 400 è nota per la sua tenacità e può mantenere questa tenacità in un intervallo di temperature considerevole.
Può resistere alla corrosione di vari acidi e alcali e alcune leghe Monel possono persino resistere alla combustione dell'ossigeno puro. Di solito viene utilizzato in ambienti altamente corrosivi. La lega Monel K-500 formata dopo l'aggiunta di una piccola quantità di alluminio (Al) e titanio (Ti) ha la stessa resistenza alla corrosione della lega Monel 400 ma una resistenza maggiore, dovuta principalmente alla formazione di fase γ' durante il trattamento di invecchiamento. In circostanze normali, la lega Monel è molto più costosa dell’acciaio inossidabile.
La lega Monel 400 può mantenere eccellenti proprietà meccaniche anche al di sotto dello zero. Anche se la resistenza e la durezza aumenteranno, la plasticità o la tenacità diminuiranno solo leggermente. Anche se raffreddata in idrogeno liquido, la lega non subirà la transizione duttile-fragile. Questa è la differenza più significativa tra la lega Monel e i materiali metallici ferrosi (acciaio e ferro) con fragilità alle basse temperature.
La lega Monel ha una buona resistenza alla corrosione in molti ambienti, ma tende a arrugginirsi se esposta all'acqua salata; non può resistere alla corrosione di fluidi contenenti ossido nitrico, acido nitrico, anidride solforosa e ipoclorito. L'uso della lega Monel causerà anche corrosione elettrochimica. In altre parole, quando gli elementi di fissaggio in alluminio, zinco o ferro entrano in contatto con la lega Monel, in determinate condizioni (come l'uso in acqua di mare a flusso rapido), gli elementi di fissaggio in metallo si corroderanno rapidamente.
Usi della lega Monel
Aerospaziale
Negli anni '60. La lega Monel ha ottenuto numerosi ordini nel campo della costruzione spaziale e aeronautica. Particolarmente utilizzato per costruire la fusoliera e il rivestimento di aerei a reazione sperimentali. Ad esempio, l’X-15 nordamericano può essere utilizzato per resistere alla grande quantità di calore generato dall’attrito aerodinamico durante il volo estremamente veloce. La lega Monel può ancora mantenere la sua resistenza a temperature estremamente elevate, consentendogli di mantenere la stabilità della forma ad alte velocità di volo atmosferiche. Durante la manutenzione dell'aeromobile, la lega Monel viene utilizzata come filo di bloccaggio in aree ad alta temperatura per garantire che gli elementi di fissaggio siano bloccati; per ragioni economiche, i fili per serrature in acciaio inossidabile vengono solitamente utilizzati in altri settori.
Estrazione e raffinazione del petrolio
Il Monel viene utilizzato per realizzare parti che entrano direttamente in contatto con l'acido fluoridrico concentrato in un'unità di alchilazione. La straordinaria resistenza della lega Monel alla corrosione dell'acido fluoridrico è sorprendente. Può resistere a tutte le concentrazioni di acido fluoridrico e la temperatura può raggiungere il punto di ebollizione dell'acido fluoridrico. Questo potrebbe essere il materiale con la migliore resistenza alla corrosione tra i materiali in lega tecnica comunemente usati. La lega Monel può anche resistere alla corrosione di vari solfuri e acido cloridrico in un ambiente riducente.
Ingegneria marina
La resistenza alla corrosione della lega Monel lo rende un materiale ideale per applicazioni marine, come sistemi di tubazioni, alberi di pompe, valvole marine, lenze da pesca alla traina e filtri a cestello. Alcune leghe Monel sono completamente non magnetiche e vengono utilizzate per realizzare cavi di ancoraggio per dragamine e alloggiamenti per apparecchiature di misurazione del campo magnetico. Sugli yacht, il filo in lega Monel viene utilizzato per bloccare i grilli dei cavi di ancoraggio. La lega Monel viene utilizzata anche per realizzare serbatoi dell'acqua e del carburante e altri dispositivi subacquei, come alberi dell'elica e bulloni della chiglia.
Va notato che a causa del problema della corrosione elettrochimica (corrosione bimetallica) nell'acqua di mare, la lega Monel deve essere isolata dagli altri metalli (come l'acciaio) durante la costruzione navale. Il New York Times pubblicò il 25 agosto 1915. Un articolo su "riportava l'incidente di uno yacht lungo 215 piedi: "Il primo yacht il cui scafo era costruito interamente in lega Monel fu ridotto in frammenti in sole sei settimane e fu costretti a rottamare”. A causa della corrosione elettrochimica, la struttura in acciaio della chiglia dello yacht si è rapidamente erosa e assottigliata dopo il contatto con la lega Monel, che alla fine ha portato al crollo del fondo dello yacht. In termini di ricerca sugli uccelli marini, in particolare sulla selezione dei materiali per l'anello di identificazione del piede di uccello, l'anello di identificazione del piede di uccello realizzato in lega Monel è stato utilizzato in molti tipi di uccelli marini, come l'albatro che vive in ambienti di acqua marina corrosivi.
Strumento musicale
La lega Monel viene utilizzata per realizzare pistoni o rotori di valvole per strumenti musicali di alta qualità, come corni piccoli, grandi e francesi. RotoSound ha utilizzato la lega Monel per realizzare corde per chitarra elettrica nel 1962. Queste corde sono utilizzate da molti artisti. Nel 2017, la società di corde D'Addario (società di corde D'Addario) ha rilasciato una serie di prodotti per corde per violino, che sono anche corde a carica tonda con lega di Monel avvolta su corde RE e SOL.
Altri usi
Targhette identificative in lega Monel (piastrine per cani per i soldati americani durante la seconda guerra mondiale)
L'eccellente resistenza alla corrosione a vari acidi e ossigeno rende la lega Monel un materiale di alta qualità nell'industria chimica. Altri scenari di utilizzo come:
1. Arricchimento dell'uranio, la maggior parte delle condutture di grande diametro utilizzate per l'esafluoruro di uranio sono realizzate in lega Monel;
2. Valvola di regolazione per gas in bottiglia ad alta pressione e fortemente reattivo (come HCl);
3. All'inizio del XX secolo, la lega Monel era ampiamente utilizzata nel sistema a vapore surriscaldato dei gruppi elettrogeni;
4. La lega Monel viene spesso utilizzata anche per realizzare lavelli da cucina e montature per occhiali;
5. La camera di combustione utilizzata per realizzare il tubo di accensione della caldaia;
6. La durata prevista dell'Orologio del Lungo Adesso è di 10.000 anni. Partendo dal presupposto che non vengono utilizzati metalli preziosi, alcune parti dell'orologio sono realizzate in materiale in lega Monel per motivi di resistenza alla corrosione.
Orario di pubblicazione: 19-maggio-2021