Сплав Монель® К-500, ALLOY K500, 2.4375, UNS N05500 - Никелевый сплав

ALLOY K500, 2.4375, UNS N05500, Монель® К-500, Н65Д29ЮТ-ИШ  - НИКЕЛЕВЫЙ СПЛАВ ПО AMS 4676, NACE MR 0175 / ISO 15156, API 6ACRA

Сплав K500, 2.4375, UNS N05500, сплав Монель® К-500, Н65Д29ЮТ-ИШ – описание

Сплав K500 (Monel® K500, UNS N05500) представляет собой никелево-медно-алюминиевый сплав с добавками алюминия и титана. Упрочненный выделением и чрезвычайно коррозионно-стойкий, он может рассматриваться как более прочная версия сплава Monel® alloy 400. Находит применение в водной среде, химической промышленности и нефтедобыче, о чем свидетельствуют NACE MR0175 / ISO 15156 и API 6ACRA. Сохраняет высокую прочность до 650 °C. Доступен в состоянии после горячей обработки, после холодной обработки, после перегрева или после сегрегационного упрочнения.

Monel® K-500 практически не магнитен, что важно для некоторых применений, таких как нефтяное измерительное оборудование и электронные компоненты. Однако при обработке может появиться магнитный поверхностный слой, особенно на тонких проволоках или лентах. Кислотное отбеливание или кислотная полировка удаляют магнитный слой. Этот сплав подходит для многих криогенных применений, поскольку не теряет пластичность даже при температуре жидкого водорода. Согласно ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Monel® K500 может использоваться для заклепок в применениях до 235 °C.

Применение

Используется в морском машиностроении (уплотнения клапанов, абразивные кольца), судостроении (крепежные элементы, монтажные элементы), нефтяных скважинах и нефтепереработке (вал-шпиндели насосов, роторы насосов, воротники нефтяных скважин, пружины, крышки клапанов), химической промышленности (элементы насосов и клапанов), бумажной промышленности (ножки доктора, скребки), а также в компонентах авиационных приборов.

 

Физические и механические свойства

Физические свойства при комнатной температуре:

• Плотность: 8,44 г/см³
• Температура плавления: 1315-1350 °C
• Магнитная проницаемость: 1,0006
• Температура Кюри: -100 °C (в состоянии старения)
• Температура Кюри: -135 °C (в пересыщенном состоянии)

Коэффициент теплового расширения при повышенной температуре, от 20 °C до:

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

Коэффициент теплопроводности:

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

Удельная теплоемкость:

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

Электрическое сопротивление:

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

Модуль продольной упругости:

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

Высокотемпературные механические свойства сплава Alloy K500 в состоянии поставки, пересыщенном и упрочненном выделением:

• 20 °C:
  • Предел текучести: 690 МПа
  • Прочность при растяжении: 1100 МПа
  • Относительное удлинение: 24 %
• 100 °C:
  • Предел текучести: 670 МПа
  • Прочность на разрыв: 1040 МПа
• 200 °C:
  • Предел текучести: 640 МПа
  • Прочность при растяжении: 1020 МПа
• 300 °C:
  • Предел пластичности: 620 МПа
  • Прочность на разрыв: 980 МПа
• 400 °C:
  • Предел текучести: 600 МПа
  • Прочность на разрыв: 890 МПа
• 500 °C:
  • Предел пластичности: 570 МПа
  • Прочность на разрыв: 750 МПа
• 600 °C:
  • Предел текучести: 490 МПа
  • Прочность на разрыв: 620 МПа

Механические свойства прутков из сплава Монель® К-500 в холоднотянутом и пересыщенном состоянии:

• В отжитом состоянии:
  • Предел текучести: 276-414 МПа
  • Прочность при растяжении: 621-758 МПа
  • Относительное удлинение: 50-25 %
• В отжитом и упрочненном состоянии::
  • Предел текучести: 586-827 МПа
  • Прочность на разрыв: 896-1310 МПа
  • Относительное удлинение: 30-20 %

Механические свойства стержней из сплава Monel® K500:

• В отжитом состоянии:
  • Предел текучести: 276-414 МПа
  • Прочность при растяжении: 621-758 МПа
  • Относительное удлинение: 50-25 %
• В отжитом и упрочненном состоянии::
  • Предел текучести: 586-827 МПа
  • Прочность на разрыв: 896-1310 МПа
  • Относительное удлинение: 30-20 %

Механические свойства лент из сплава Monel® K500:

• В состоянии поставки для пружин:
  • Предел текучести: 896-1103 МПа
  • Прочность на разрыв: 1000-1138 МПа
  • Относительное удлинение: 8-3 %
  • Твердость: >25 HC %
• В состоянии поставки на пружины, после упрочнения:
  • Предел пластичности: 896-1345 МПа
  • Прочность на разрыв: 1172-1517 МПа
  • Относительное удлинение: 10-5 %
  • Твердость: > 34 HC %

Механические свойства труб из сплава Monel® K500:

• В отжитом состоянии:
  • Предел текучести: 276-448 МПа
  • Прочность при растяжении: 621-758 МПа
  • Относительное удлинение: 45-25 %
• В отжитом и упрочненном состоянии::
  • Предел текучести: 586-827 МПа
  • Прочность на разрыв: 896-1241 МПа
  • Относительное удлинение: 30-15 %

Механические свойства проволоки из сплава Монель® К-500:

• В отжитом состоянии:
  • Предел текучести: 241-448 МПа
  • Прочность при растяжении: 552-758 МПа
  • Относительное удлинение: 40-20 %
• В отжитом и упрочненном состоянии::
  • Предел текучести: 621-758 МПа
  • Прочность на разрыв: 827-1034 МПа
  • Относительное удлинение: 30-15 %
• В состоянии поставки на пружины, после упрочнения:
  • Предел пластичности: 965-1310 МПа
  • Прочность на разрыв: 1103-1379 МПа
  • Относительное удлинение: 8-3 %

Механические свойства листа из сплава Alloy K500 в холоднокатаном и пересыщенном состоянии:

• Предел пластичности: 276-448 МПа
• Прочность на разрыв: 621-724 МПа
• Удлинение: 45-25 %

Высокотемпературная твердость сплава в состоянии горячей обработки и упрочнения:

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

Устойчивость к коррозии

Монель® К-500, сплав никеля и меди, более устойчив к восстановительным средам, чем никель, и в то же время более устойчив к окислительным средам, чем медь. Важно отметить, что он практически не подвержен коррозионному растрескиванию под напряжением.

Морская вода — исключительно хорошая стойкость. В стоячей воде могут появляться точечные коррозионные повреждения, однако этот процесс останавливается после довольно резкого начального этапа. В тестах после 3 лет в стоячей морской воде самое глубокое точечное коррозионное повреждение составило 0,864 мм.

Среда нефтяной скважины — очень хорошая стойкость. NACE MR0175 / ISO 15156 утверждает, что сплав можно использовать «в любой комбинации температуры, частичного давления сероводорода, pH и концентрации хлоридов, встречающейся в производственных средах».

Сварка

Хорошая свариваемость. Сваривать в состоянии пересыщенного отжига. Отжиг рекомендуется также проводить после сварки при температуре 850-900 °C с быстрым охлаждением. После обработки компонент может подвергаться процессу старения, но, к сожалению, сам сварной шов не достигнет прочности основного материала.

Материал для сварки - VDM FM 60 (2.4377), Monel® filler metal 60, S Ni 4060, UNS N04060, ERNiCu-7.

  ↵

Термическая обработка, пластическая обработка и механическая обработка

Горячая пластическая обработка должна происходить при температуре 880-1150 °C. Минимальная температура для тяжелой ковки составляет 1040 °C. Деталь следует извлечь и ковать сразу после нагрева, так как длительное воздействие этой температуры вредно для сплава. Наилучшие результаты достигаются, когда последняя операция ковки включает повторный нагрев до 1090 °C и деформацию поверхности не менее 30 %. Закалка в воде является рекомендуемым методом охлаждения.

Холодная пластическая обработка должна производиться в отожженном состоянии. Она требует применения больших усилий, но дает хорошие результаты благодаря хорошей пластичности сплава.

Перегрев горячеотработанных деталей проводится при температуре 980 °C, а холоднообработанных деталей — при температуре 1040 °C. Нагрев должен длиться как можно короче. Время перегрева должно составлять менее 30 минут. Закалка в воде является рекомендуемым методом охлаждения.

Рекристаллизующий отжиг может быть необходимо для смягчения детали во время ее обработки. Обычно оно длится 1 час и проводится в диапазоне температур от 760 до 870 °C.

Укрепление выделений (старение) для:

• Мягкие материалы (140-180 HBW) — горячеобработанные детали, крупные холоднотянутые прутки, мягкая проволока:
  • Старение: 580-610 °C; 16 ч
  • Охлаждение в печи: 12 °C/ч до 480 °C
  • Охлаждение воздухом:
• Материалы, частично упрочненные холодной обработкой (175-250 HBW) - холоднотянутые прутки, проволока средней твердости:
  • Старение: 580-610°C; 8 ч
  • Охлаждение в печи: 12 °C/ч до 480 °C
  • Охлаждение воздухом:
• Материалы, полностью упрочненные холодной обработкой (260-325 HBW, 25-35 HC) - ленты для пружин, проволока для пружин, элементы, сильно деформированные холодной обработкой:
  • Старение: 520-540°C; 6 ч
  • Охлаждение в печи: 12 °C/ч до 480 °C
  • Охлаждение воздухом:

Обработка резанием является сложной. Предварительная обработка должна выполняться в отпущенном состоянии, а чистая обработка — в закаленном.

Параметры точения сплава Monel® K-500 токарным ножом из твердого сплава с покрытием:

• Предварительная обработка в отжигаемом состоянии:
  • Передвижение: 0,25 мм/об
  • Скорость резания: 244 м/мин
  • Глубина резания: 6,35 мм
• Чистовая обработка в упрочненном состоянии:
  • Подача: 0,13 мм/об
  • Скорость резания: 35 м/мин
  • Глубина резания: 1,02 мм

 

Из вышеперечисленных марок стали мы поставляем:

• Прутки, проволока, поковки по DIN 17743, 17752, 17754
• Прутки, проволока, поковки по ASTM B 865 / ASME SB-865
• Прутки, проволока, поковки по NACE MR 0103, MR0175 / ISO 15156
• Прутки, проволока, поковки по AMS 4676
• Прутки, проволока, поковки по QQ-N-286 Form 1,2