모넬 400 온도별로 성분 및 성질

모넬 400은 UNS N04400이며, W.Nr. 2.4360 및 2.4361로도 발행되며, 니켈과 구리의 이진 고용체로 냉간 가공으로만 경화될 수 있습니다. 이 단일 문장은 속성 페이지에서 말해야 할 두 가지 측면을 모두 설정합니다. 즉, 조성은 합금의 특성을 결정하고, 가공된 양은 구매할 수 있는 모든 강도 수치를 결정합니다.

조성은 최소 63.0%의 니켈과 28.0%에서 34.0% 사이의 구리로 구성되며, 나머지는 소량의 잔류물로 유지되며 첨가되지 않습니다. 이 합금을 유용하게 만드는 것은 두 가지 주요 원소가 서로 용해된다는 것입니다. 즉, 모든 비율로 상호 용해되므로 구조는 단상이며, 면심 입방 격자와 3.534 옹스트롬의 격자 매개변수를 가집니다. 석출될 제2상이 없으므로 이 합금에는 노화 처리가 없으며 사용 가능한 유일한 경화 메커니즘은 변형입니다.

이와 같이 모넬 400의 속성은 완전히 다르게 작동하는 두 그룹으로 나뉩니다. 조성에 의해 고정된 속성은 전혀 움직이지 않습니다. 밀도, 계수, 용융 범위 및 열적 속성은 화학 및 온도에 의해 설정되며, 어떤 가공 결정도 변경하지 않습니다. 고객이 실제로 지정하는 속성은 부품이 얼마나 많은 냉간 가공을 거쳤는지, 그리고 그 후에 어떤 열처리가 있었는지에 따라 광범위하게 이동합니다. 아래 섹션에서는 두 그룹을 분리하고, 합금을 온도 범위의 양쪽 끝으로 추적하며, 여기서 그 거동이 가장 독특합니다.

조성 및 각 원소의 역할

황선은 데이터 시트에 머무르지 않고 작업장으로 이어지는 선입니다. 황은 고온에서 이 합금 계열을 손상시키므로, 발행된 어닐링 관행은 황이 없는 환원 분위기를 요구하며, 마킹 크레용, 그리스 및 일부 내화 재료는 용광로에 들어갈 부품에서 멀리 떨어뜨려야 합니다. 이것은 조성 한계에서 직접적으로 발생하는 제작 요구 사항입니다.

작업이 속성에 미치는 영향

이것은 구매자가 실제로 주문하는 표이며, 포함된 범위는 단일 합금에서 대부분의 사람들이 예상하는 것보다 넓습니다. 각 행은 동일한 조성입니다. 변경되는 것은 공급된 상태입니다.

이 표에서 대부분의 주문을 결정하는 두 가지가 있습니다. 첫째, 냉간 가공이 전체 메커니즘이므로 얻는 강도는 템퍼를 지정하여 요청한 강도입니다. 어닐링된 시트에서 스프링 템퍼 스트립으로 이동하면 항복 강도가 약 두 배가 되고 신율은 35%에서 2%까지 낮아집니다. 두 번째는 이러한 범위에 첨부된 발행된 참고 사항이 명시적이라는 것입니다. 즉, 다양한 제품 크기에 대한 복합체이며 사양 목적으로는 적합하지 않습니다. 따라서 구매 주문은 형태, 상태 및 표준을 명명하고 이 표와 같은 표 대신 표준에서 최소값을 가져옵니다.

단상 구조의 또 다른 결과는 언급할 가치가 있습니다. 석출 반응이 없으므로 과도하게 노화될 것이 없고 일정을 잡을 노화 처리가 없습니다. 이 합금에 대한 열처리는 다른 작업을 수행합니다. 어닐링은 가공 경화된 재료를 완전히 연화시키고, 응력 완화는 결정립 구조를 재결정하지 않고 잔류 응력을 감소시킵니다.

온도가 떨어짐에 따른 강도 및 연성

이것은 모넬 400을 강철과 가장 명확하게 분리하는 속성이며, 대부분의 엔지니어가 예상하는 것과 반대 방향으로 실행됩니다. 시험 온도가 떨어짐에 따라 합금은 더 강해지고 동시에 연성을 유지합니다. 취성 거동으로의 전환은 없습니다.

단조 행은 전체 범위를 차지하므로 살펴볼 가치가 있습니다. 상온에서 −423°F까지 인장 강도는 92 ksi에서 142 ksi로 약 1.5배 강해지고, 신율은 떨어지는 대신 함께 증가합니다. 합금에 대한 발행된 평가는 이 거동이 상당한 온도 범위에 걸쳐 유지된다는 점을 지적하며, 실제 결과는 극저온 용도가 강인성 때문에 재료 변경을 요구하지 않는다는 것입니다.

두 가지 발행된 주의 사항이 표와 함께 제공됩니다. 냉간 인발 및 어닐링 상태에 대한 표시된 값은 직경 0.032 ~ 0.250인 크기에 적용되며, 출처는 다른 크기의 속성이 이와 다를 수 있다고 명시합니다. 그리고 상온에서 테스트된 냉간 인발 행은 몇 시간 동안 −110°F에 유지된 후 온도에서 테스트된 행보다 낮은 항복 강도를 보였는데, 이는 사양이 테스트 대신 담금을 요구하는 경우에 중요한 세부 사항입니다.

온도에서의 강인성, 동일한 이야기

충격 시험은 더 날카롭게 같은 이야기를 들려줍니다. 강인성 시험은 전이 온도가 있는 강철이 실패하는 곳이기 때문입니다. 이 합금은 도달할 수 있는 전이 온도가 없습니다.

발행된 평가는 취성 파단 증거가 없었으며, 동일한 프로그램에서 테스트된 용접 금속이 판이 아닌 용접부에서 파손되었다고 기록합니다. 비틀림 충격 시편에 대한 참고 사항도 있습니다. 최소 면적을 75% 줄여 파손을 일으키려는 시도는 재료의 강인성 때문에 성공하지 못했습니다.

제작 창

이 합금은 냉간 가공으로만 경화되므로 열처리는 강도를 높이지 않습니다. 연성을 복원하고 응력을 제거합니다. 또한 결정립 크기를 설정하며, 각 작업에는 발행된 창이 있습니다.

응력 완화와 응력 균등화의 구분은 가장 자주 놓치는 구분입니다. 별도의 목적을 위해 별도의 온도에서 별도의 처리로 발행되며, 하나를 다른 것으로 대체하는 작업장은 도면에서 요청한 결과를 얻지 못할 것입니다.

온도에서의 용접 증착

이 합금은 일치하는 필러로 접합되며, 발행된 전체 용접 금속 데이터는 증착물이 뜨거워짐에 따라 어떻게 거동하는지를 보여줍니다. 조인트가 온도에서 가장 약한 구성 요소로 제한되기 때문에 기본 금속 수치와 별도로 갖는 것이 좋습니다.

마지막 행이 중요한 행입니다. 1000°F 또는 538°C는 합금이 공기 중에서 유용한 범위를 벗어나는 온도이기 때문입니다. 증착물은 그 지점에서 여전히 386 MPa의 인장력을 가지고 있으며, 이는 유용한 수치이며, 단면 수축률은 24.5%로 떨어졌습니다. 이는 해당 온도에서 조인트가 얼마나 수용할 수 있는지 예상할 수 있는 제한 수치입니다.

전체 크기의 맞대기 조인트는 전체 용접 금속과 다르게 작동하며, 발행된 데이터는 용접부의 횡단 시험이 모두 판이 아닌 용접부에서 파손되었다고 기록합니다. 이는 증착물이 모재보다 약할 때 예상되는 결과입니다. 1150°F에서 10시간 동안 열처리한 후 공기 냉각해도 상온 용접 속성에 유용한 정도로 변화가 없었으며, 이는 증착물이 개발할 노화 반응이 없다는 것과 일치합니다.

발행된 본문이 가져온 연구 및 해당 수치를 사용할 수 없는 이유

이 페이지의 발행된 버전에는 열 인장 연구의 방법과 결과가 포함되어 있으며, 연구는 Gleeble-1500D 열 시뮬레이션 기계, 직경 6mm, 길이 120mm의 시편, 초당 10°C로 1100°C까지 가열하고 3분 동안 유지한 후 초당 3°C로 냉각하여 600, 700, 800, 900, 1000 및 1100°C의 시험 온도로, 진공에서 초당 10mm의 속도로 변형시키고 파단면을 주사 전자 현미경으로 검사하는 것으로 정확하게 식별됩니다.^{그것에 대해 기억할 가치가 있는 두 가지가 있습니다. 연성 결과는 발행된 작업 범위에서 예상할 수 있는 것과 일치합니다. 연구는 고온 소성이 온도가 증가함에 따라 약 900°C에서 최고점에 도달한 후 다시 떨어진다고 보고하며, 900°C는 발행된 열간 가공 창인 927 ~ 1177°C 내에 있고 1100°C는 그 상한선 근처에 있습니다. 두 번째는 테스트 전에 1100°C에서 3분 동안 유지된 시편이 효과적으로 어닐링되었으므로, 수치는 일반적으로 공급되는 상태가 아닌 어닐링된 재료를 설명한다는 것입니다.}강도 수치는 이 합금의 속성으로 다시 발행될 수 없습니다. 연구는 600°C에서 106.49 MPa, 1100°C에서 22.41 MPa의 인장 강도를 보고합니다. 동일한 합금에 대한 발행된 단시간 데이터는 1000°F 또는 538°C에서 전체 용접 금속에 대해 55.95 ksi(386 MPa)를 기록하며, 용접 금속은 일반적으로 조인트의 더 약한 구성 요소입니다. 그보다 높은 온도에서 106 MPa의 단조 수치는 발행된 데이터가 암시하는 것보다 약 3~4배 낮으므로, 불일치는 해당 테스트 구성에만 해당하는 숫자로 취급될 만큼 큽니다. 이 합금이 지정될 수 있는 강도가 아닙니다.

연구의 전제 또한 발행된 합금 평가와 비교하여 읽어야 합니다. 이 연구는 낮은 열 전도율과 낮은 팽창 계수에 부분적으로 기인하는 고온 균열 경향 때문에 수행되었지만, 모넬 400에 대한 발행된 설명은 기존 공정으로 쉽게 접합되며, 용접성이 좋고, 거의 모든 모양으로 열간 성형할 수 있다고 기록합니다. 이 두 가지 위치는 양립할 수 없는 것이 아닙니다. 즉, 연구는 일반적으로 가공 가능한 재료 내의 문제를 유용하게 조사할 수 있으며, 합금 용접에 대한 일반적인 경고로 읽어서는 안 됩니다. 열을 용접 풀에 집중시키는 동일한 낮은 열 전도율이 합금이 온도가 상승함에 따라 강도를 유지하는 이유이기도 하므로 구분을 유지하는 것이 좋습니다.

구매자가 묻는 질문

모넬 400의 화학 조성은 무엇입니까?

니켈 63.0% 이상, 구리 28.0% ~ 34.0%, 나머지는 니켈이며 잔류물은 낮게 유지됩니다. 탄소 최대 0.3%, 철 2.5%, 망간 2.0%, 규소 0.5%, 황 0.024%. 니켈 수치는 최소값이며 범위가 아닙니다. 차이로 결정됩니다. 발행된 데이터 시트에는 때때로 니켈 범위가 63.0 ~ 70.0%로 표시됩니다.

모넬 400은 어떻게 강화됩니까?

냉간 가공으로만 가능합니다. 니켈과 구리는 모든 비율로 상호 용해되므로 합금은 단상이며 면심 입방 격자를 가지고 제2상이 석출되지 않습니다. 따라서 이 합금에는 노화 처리가 없으며, 납품된 부품의 강도는 냉간 가공량에 따라 달라집니다. 이것은 모넬 K500과 같은 석출 경화 등급의 경우와 반대입니다.

하나의 조성에서 얻을 수 있는 강도 범위는 얼마입니까?

극단 사이의 약 2배이며, 극단은 서로 가깝지 않습니다. 어닐링된 시트는 482 ~ 586 MPa 인장 강도와 35% 이상의 신율로 발행됩니다. 동일한 합금의 스프링 템퍼 스트립은 690 ~ 965 MPa에 도달하며 신율은 2%까지 낮습니다. 따라서 구매 주문은 템퍼와 합금을 모두 명명해야 합니다. 왜냐하면 상태가 강도를 전달하기 때문입니다.

모넬 400은 저온에서 부서지기 쉬워집니까?

아니요, 오히려 그 반대입니다. −423°F(−253°C)에서 테스트된 단조 재료는 상온에서 92 ksi에 비해 142 ksi의 인장 강도를 보이며, 신율은 31%에서 38.5%로 증가합니다. 같은 온도에서 샤르피 V-노치 값은 방향에 따라 121 ~ 219 ft·lb이며, 발행된 평가는 취성 파단 증거가 없다고 기록합니다. 이것은 극저온 용도로 합금을 선택하는 이유이지 제한 사항이 아닙니다.

열간 가공 및 어닐링 온도는 얼마입니까?

열간 가공은 1700°F ~ 2150°F(927°C ~ 1177°C)이며, 최적 온도는 약 2000°F입니다. 영구적인 손상이 발생할 수 있으므로 합금을 2150°F 이상으로 가열해서는 안 됩니다. 어닐링은 개방 가열 방식에서 2~10분 동안 1600 ~ 1800°F, 또는 박스 어닐링에서 1~3시간 동안 1400 ~ 1500°F로 발행되며, 일반 범위는 1300 ~ 1800°F입니다. 범위의 하단은 결정립 크기를 미세하게 유지하기 위해 더 긴 시간과 함께 사용됩니다. 어닐링 분위기는 황이 없는 환원 분위기여야 합니다.

응력 완화와 응력 균등화의 차이는 무엇입니까?

별도의 목적을 가진 별도의 발행된 처리입니다. 응력 완화는 1000 ~ 1050°F에서 1~2시간 동안 수행되며 결정립 구조를 재결정하지 않고 잔류 응력을 감소시킵니다. 응력 균등화는 약 575°F에서 3시간 동안 유지하여 수행되며, 다른 속성에 눈에 띄는 영향 없이 0.00% 오프셋에서 항복 강도를 높입니다. 하나를 다른 것으로 대체하면 도면에서 요청한 결과를 얻지 못합니다.

요약

모넬 400은 단상 니켈-구리 고용체로, UNS N04400 및 W.Nr. 2.4360 또는 2.4361이며, 냉간 가공으로만 경화될 수 있습니다. 조성은 니켈 63.0% 이상, 구리 28.0% ~ 34.0%이며, 두 원소가 상호 용해되기 때문에 석출 반응과 노화 처리가 없습니다. 따라서 속성은 조성에 의해 고정된 속성(예: 밀도, 계수 및 용융 범위)과 재료가 공급되는 상태에 의해 고정된 속성으로 나뉩니다. 발행된 범위는 어닐링된 시트의 482 MPa 인장 강도에서 스프링 템퍼 스트립의 965 MPa까지입니다. 온도가 떨어짐에 따라 합금은 연성을 유지하면서 강도를 얻으며, −423°F에서 단조 재료에서 142 ksi에 도달하고 취성 파단 증거는 없습니다. 온도가 상승함에 따라 공기 중 유용한 한계는 1000°F이고, 열간 가공 창은 1700 ~ 2150°F이며, 용접 증착물은 1000°F에서 여전히 386 MPa를 전달합니다.

모넬 400은 장쑤성 창저우에서 시트, 판, 스트립, 봉, 바, 와이어, 단조품, 심리스 튜브 및 파이프, 응축기 튜브로 공급되며, ISO 9001 인증을 보유하고 SGS의 감사를 받는 공장에서 어닐링, 응력 완화, 반경질, 풀 하드 및 스프링 템퍼 상태로 공급됩니다. 형태, 템퍼 및 서비스 온도를 보내주시면 세 가지 답변에서 속성이 나옵니다.

참고 문헌

Special Metals 기술 브리프 SMC-053, MONEL 니켈-구리 합금 400. 조성 한계, 밀도 8.80 g/cm³, 용융 범위, 인장, 압축 및 비틀림 탄성 계수 및 푸아송 비, 퀴리 온도 및 해당 참고 사항, 면심 입방 격자 매개변수 3.534 옹스트롬의 이진 고용체에 대한 설명, 형태 및 상태별 기계적 속성 범위, 저온 인장 및 충격 표, 발행된 범위는 사양 목적으로 적합하지 않은 복합체라는 참고 사항, 온도에서의 전체 용접 금속 단시간 속성, 횡단 용접 시험 결과, 시트 및 스트립에 대한 템퍼 경도 표의 출처.

열처리 및 제작에 관한 동일한 브리프. 개방 가열 및 박스 어닐링 범위, 공기 중에서 냉각하면 부착된 산화막이 형성된다는 진술, 냉각 속도가 중요한 영향을 미치지 않는다는 진술, 575°F에서의 응력 균등화 처리 및 0.00% 오프셋 항복 강도에 미치는 영향, 재료가 고온으로 가열될 때 결정립 성장이 발생한다는 진술, 2150°F 열간 가공 상한선 및 영구적인 손상이 발생할 수 있다는 경고, 그리고 해당 수치 이상으로 가열해서는 안 된다는 지침의 출처.

1. 유통되는 합금 400에 대한 발행된 기술 데이터