معرفی سوپرآلیاژ مونل کاربرد و انواع آن

مونل یک آلیاژ است یعنی از ترکیب دو یا چند عنصر که حداقل یکی از آنها فلز است و ماده حاصل دارای خواص فلزی است تشکیل شده. این سوپر آلیاژ بر پایه نیکل (۶۵-۷۰%)، مس (۲۰-۲۹%) و همچنین آهن و منگنز (۵%) و سایر ترکیبات است. مونل توسط رابرت کروکس استنلی که برای شرکت بین المللی نیکل (INCO) کار می کرد در سال ۱۹۰۱ کشف شد. این آلیاژ جدید به افتخار رئیس شرکت یعنی آمبروز مونل نامگذاری شده است.

سوپرآلیاژ مونل چیست؟

مونل یک نام تجاری برای گروهی از آلیاژهای نیکل است که عمدتاً از نیکل و مس تشکیل شده‌اند و متشکل از منگنز، کربن، آهن و سیلیکون هستند. آلیاژهای مونل به دلیل مقاومت در برابر خوردگی در چندین محیط خورنده، قوی تر از نیکل خالص شناخته شده اند.

انواع تجاری مونل مانند آلیاژ مونل ۴۰۰، ۴۰۱، R-405، آلیاژ ۴۵۰، آلیاژ K-500، آلیاژ مس نیکل ۴۰۴ مونل وجود دارد. فرم استاندارد این محصولات به صورت گرد، شش گوش، تخت، فورج فورج، لوله، صفحه، ورق، نوار و سیم است.

کاربرد

به دلیل ساخت به روش سرد و گرم، ماشینکاری و جوشکاری، مونل به طور گسترده در زمینه‌های پردازش دریایی و شیمیایی استفاده می‌شود. با این حال، این ماده پرهزینه است، بنابراین تنها در مواردی می‌توان از آن استفاده کرد که جایگزین‌های ارزان‌تر در دسترس نباشد.

معمولا لوله کشی مونل بیش از ۳ برابر گرانتر از لوله فولادی کربنی است. کاربردهای معمولی مونل شیرها و پمپ‌ها هستند. شفت پمپ و پروانه، قطعات الکترونیکی، دستگاه‌های ثابت نفت خام، بخاری‌های آب تغذیه دیگ بخار، وسایل دریایی، و بست‌ها، مخازن بنزین و آب، مخازن سوخت، فنر، تجهیزات پردازش شیمیایی، مخازن پردازش و لوله کشی، مبدل های حرارتی، ابزار فلزی، بخاری های هواگیری، آلات موسیقی، یخچال و فریزر، سینک آشپزخانه و فریم عینک از کاربردهای این سوپر آلیاژ است.

انواع آلیاژ مونل

از نظر تجاری پنج نوع مونل وجود دارد که تحت استانداردهای ISO 6208 (صفحه، ورق و نوار)، ISO 9725 (فرجینگ)، ISO 9723 (میله)، ISO 9724 (سیم) و DIN 17751 (لوله و لوله) معامله می شود. این موارد عبارتند از:

مونل ۴۰۰: به عنوان آلیاژ ۴۰۰ نیز شناخته می شود و دارای استحکام بالا، مقاومت عالی در برابر خوردگی، شکل پذیری خوب و رسانایی حرارتی است. در ساخت مبدل‌های حرارتی، دریچه‌ها، مهندسی دریایی، شیمیایی و پردازش هیدروکربن کاربرد دارد.

مونل ۴۰۱: این آلیاژ با فرآیند قوس گاز- تنگستن و ویژگی‌های لحیم کاری خوب، جوش پذیری خوبی دارد. جوشکاری مقاومتی یک روش بسیار رضایت بخش برای اتصال مواد است. مونل ۴۰۱ توسط استاندارد UNS N04401 پوشش داده شده است و به طور گسترده در کاربردهای تخصصی الکتریکی و الکترونیکی استفاده می شود.

مونل ۴۰۴: ترکیب مونل ۴۰۴ به دقت تنظیم شده است تا نفوذپذیری کم و ویژگی‌های لحیم کاری خوبی را ارائه دهد. برای مونل ۴۰۴ می‌توان از روش های معمول جوشکاری و آهنگری استفاده کرد. این آلیاژ به طور گسترده در کپسول‌های ترانزیستور و مهر و موم‌های سرامیکی به فلز استفاده می‌شود و تحت استانداردهای UNS N04404 و ASTM F96 قرار دارد.

مونل ۴۰۵: مونل ۴۰۵ به عنوان UNS N04405 تعیین و توسط استانداردهای ASME SB-164، ASTM B-164 پوشش داده شده است. این یک گرید ماشینکاری آزاد از آلیاژ ۴۰۰ است. مقدار گوگرد به ۰٫۰۲۵-۰٫۰۶۰٪ افزایش یافته است که باعث ایجاد سولفیدهای نیکل مس می‌شود که قابلیت ماشینکاری را افزایش می‌دهد. عمدتاً از مونل ۴۰۵ برای استوک ماشین پیچ اتوماتیک استفاده می شود.

مونل K-500: افزودن آلومینیوم و تیتانیوم به پایه نیکل-مس باعث می‌شود مونل K500 دارای استحکام و سختی بیشتر همراه با خواص مقاومت در برابر خوردگی عالی باشد. با این حال، آلیاژ K-500 تمایل بیشتری به ترک خوردگی تنشی-خوردگی در برخی از محیط‌ها در شرایط سنی سخت‌شده دارد.

آلیاژ K500 به ویژه برای شفت پمپ‌های گریز از مرکز در خدمات دریایی مناسب است.

کاربردهای معمول آلیاژ K-500 عبارتند از:

• ابزار چاه نفت
• قطعات الکترونیکی
• پروانه دریایی
• شفت پمپ
• پروانه های چرخشی
• تیغه های جراحی

مزایای آلیاژ Monel

مزایای اصلی که مونل ارائه می دهد عبارتند از

– مقاومت در برابر خوردگی بالا در برابر اسیدها و قلیاها.

– مقاومت در برابر محیط قلیایی

– شکل پذیری خوب (به راحتی شکل می گیرد)

– سهولت در جوشکاری و لحیم کاری

– مقاومت مکانیکی بالا

– در دسترس بودن به اشکال مختلف مانند ورق، صفحه، میله و لوله

– ظاهر و پرداخت‌های جذاب

– توانایی نگه داشتن در شرایط دمای بالا و همچنین دمای پایین

معایب مونل

اگرچه مونل مزایای زیادی دارد، اما فلز کاملی نیست. دارای معایبی مانند:

– ماشینکاری ضعیف

– قرار گرفتن در معرض خوردگی حفره‌ای در محیط آب شور.

– گاهی اوقات در حضور مونل می‌توان خوردگی گالوانیکی ایجاد کرد