?

مونيل 400 هو UNS N04400، منشور أيضًا باسم W.Nr. 2.4360 و 2.4361، وهو محلول صلب ثنائي من النيكل والنحاس يمكن تقويته فقط بالتشغيل على البارد. هذه الجملة الواحدة تحدد نصفي ما يجب أن تقوله صفحة الخصائص: التركيب يحدد طابع السبيكة، وكمية العمل المبذولة فيها تحدد كل رقم قوة يمكنك شراؤه.

التركيب هو النيكل بنسبة 63.0٪ كحد أدنى مع النحاس بين 28.0٪ و 34.0٪، والباقي عبارة عن مجموعة صغيرة من العناصر المتبقية التي يتم الاحتفاظ بها وعدم إضافتها. ما يجعل السبيكة مفيدة هو قابلية ذوبان العنصرين الرئيسيين في بعضهما البعض: فهما قابلان للذوبان بشكل متبادل بجميع النسب، لذا فإن البنية أحادية الطور، مع شبكة مكعبة مركزية الوجه ومعامل شبكة يبلغ 3.534 أنجستروم. لا توجد مرحلة ثانية للترسيب، وهذا هو سبب عدم وجود معالجة تقادم في هذه السبيكة وسبب أن آلية التقوية الوحيدة المتاحة هي التشوه.

بالنظر إلى ذلك، تقع خصائص مونيل 400 في مجموعتين تتصرفان بشكل مختلف تمامًا. تلك التي يحددها التركيب لا تتحرك على الإطلاق: الكثافة، المعامل، نطاق الانصهار، والخصائص الحرارية يتم تحديدها بواسطة الكيمياء ودرجة الحرارة، ولا يغير أي قرار معالجة. تلك التي يحددها العميل فعليًا تتحرك عبر نطاق واسع، لأنها تنبع من مقدار العمل البارد الذي تعرض له الجزء وما هي المعالجة الحرارية التي جاءت بعد ذلك. الأقسام أدناه تفصل بين المجموعتين، ثم تتبع السبيكة إلى كلا طرفي نطاق درجة حرارتها، وهو المكان الذي يكون فيه سلوكها الأكثر تميزًا.

التركيب، وما يفعله كل عنصر

خط الكبريت هو الخط الذي يصل إلى ورشة العمل بدلاً من البقاء على ورقة البيانات. نظرًا لأن الكبريت يضر بهذه العائلة من السبائك عند درجة الحرارة، فإن ممارسة التلدين المنشورة تتطلب جوًا مختزلًا خاليًا من الكبريت، ويجب إبعاد أقلام التحديد والشحوم وبعض المواد الحرارية عن جزء سيدخل الفرن. هذا مطلب تصنيع يتبع مباشرة من حد التركيب.

ما يفعله العمل بالخصائص

هذه هي الطاولة التي يطلب منها المشتري فعليًا، والانتشار الذي تحتويه أوسع مما يتوقعه معظم الناس من سبيكة واحدة. كل صف له نفس التركيب؛ ما يتغير هو الحالة التي تم توريدها بها.

شيئان في تلك الطاولة يحددان معظم الطلبات. الأول هو أن العمل البارد هو كل آلية التقوية، لذا فإن القوة التي تحصل عليها هي القوة التي طلبتها بتحديد درجة حرارة. الانتقال من الصفائح الملدنة إلى الشريط الزنبركي يضاعف تقريبًا قوة الخضوع ويقلل الاستطالة من 35٪ إلى قيمة يمكن أن تكون منخفضة تصل إلى 2٪. الثاني هو أن الملاحظة المنشورة المرفقة بهذه النطاقات صريحة: إنها مركبات لأحجام منتجات مختلفة، وهي غير مناسبة لأغراض التحديد. لذلك، يحدد أمر الشراء الشكل والحالة والمعيار، ويأخذ الحد الأدنى من المعيار بدلاً من جدول مثل هذا.

نتيجة أخرى للبنية أحادية الطور تستحق الذكر. نظرًا لعدم وجود تفاعل ترسيب، لا يوجد شيء للتقادم ولا معالجة تقادم للجدولة. المعالجات الحرارية الموجودة لهذه السبيكة تقوم بعمل مختلف: التلدين يلين المواد المشكلة على البارد بالكامل، وتخفيف الإجهاد يقلل الإجهاد المتبقي دون إعادة بلورة بنية الحبيبات.

القوة والمطيلية مع انخفاض درجة الحرارة

هذه هي الخاصية التي تفصل مونيل 400 بوضوح عن الفولاذ، وهي تسير في الاتجاه المعاكس لما يتوقعه معظم المهندسين. مع انخفاض درجة حرارة الاختبار، تزداد قوة السبيكة وتحافظ على مطيليتها في نفس الوقت. لا يوجد انتقال إلى سلوك هش.

صف المشكل على الساخن هو الصف الذي يجب النظر إليه، لأنه يغطي النطاق الكامل. بين درجة حرارة الغرفة و −423 درجة فهرنهايت، ترتفع قوة الشد من 92 ksi إلى 142 ksi، وهي أقوى بحوالي النصف مرة أخرى، وتزداد الاستطالة معها بدلاً من الانخفاض. التقييم المنشور للسبيكة يلاحظ أن هذا السلوك يتم الحفاظ عليه عبر نطاق كبير من درجات الحرارة، والنتيجة العملية هي أن الخدمة المبردة لا تتطلب تغييرًا في المواد بسبب المتانة.

تحذيران منشوران ينتميان إلى الجدول. القيم المعروضة للحالات المسحوبة على البارد والملدنة تنطبق على الأحجام من 0.032 إلى 0.250 بوصة في القطر، وتذكر المصدر أن خصائص الأحجام الأخرى قد تختلف عن هذه. وصف السحب على البارد الذي تم اختباره في درجة حرارة الغرفة بعد الاحتفاظ به عند −110 درجة فهرنهايت لعدة ساعات أعطى قوة خضوع أقل من الصف الذي تم اختباره في درجة الحرارة، وهذا هو نوع التفاصيل التي تهم فقط إذا كان التحديد يتطلب نقعًا بدلاً من اختبار.

المتانة عند درجة الحرارة، وهي نفس القصة

اختبار الصدمة يروي نفس القصة بشكل أكثر حدة، لأن اختبار المتانة هو المكان الذي ستفشل فيه سبيكة ذات درجة حرارة انتقال. هذه السبيكة ليس لديها واحدة يمكن الوصول إليها.

يسجل التقييم المنشور أنه لم تظهر أي علامات على كسور هشة، وأن معدن اللحام الذي تم اختباره في نفس البرنامج انكسر في اللحام وليس في اللوح. هناك أيضًا ملاحظة حول عينات الصدمة الالتوائية: محاولات إنتاج كسور فيها عن طريق تقليل المساحة الدنيا بنسبة 75٪ باءت بالفشل، بسبب متانة المادة.

نوافذ التصنيع

نظرًا لأن السبيكة تتصلب فقط بالتشغيل على البارد، فإن المعالجات الحرارية لا تبني القوة. إنها تستعيد المطيلية وتزيل الإجهاد. كما أنها تحدد حجم الحبيبات، ولكل منها نافذة منشورة.

التمييز بين تخفيف الإجهاد ومعادلة الإجهاد هو الأكثر ضياعًا. يتم نشرهما كمعالجتين منفصلتين عند درجات حرارة منفصلة لأغراض منفصلة، وورشة عمل تستبدل إحداهما بالأخرى لن تحصل على النتيجة التي طلبها الرسم.

ترسيب اللحام عند درجة الحرارة

يتم ربط السبيكة بحشو مطابق، وتوضح البيانات المنشورة لمعدن اللحام بالكامل كيف يتصرف الراسب مع ارتفاع درجة حرارته. من المفيد أن يكون منفصلاً عن أرقام المعدن الأساسي، لأن الوصلة عند درجة الحرارة محدودة بأضعف مكوناتها.

الصف الأخير هو الصف المهم، لأن 1000 درجة فهرنهايت، أو 538 درجة مئوية، هي درجة الحرارة التي تصل عندها السبيكة إلى نهاية نطاقها المفيد في الهواء. لا يزال الراسب يحمل 386 ميجا باسكال في الشد عند تلك النقطة، وهو رقم مفيد، وقد انخفض الانخفاض في المساحة إلى 24.5٪، وهو الرقم الذي يحد من مقدار ما يمكن توقعه من مفصل عند تلك الدرجة الحرارة.

وصلة مؤخرة كاملة الحجم تتصرف بشكل مختلف عن معدن اللحام بالكامل، وتسجل البيانات المنشورة أن الاختبارات العرضية عبر اللحام انكسرت جميعها في اللحام وليس في اللوح، وهي النتيجة المتوقعة عندما يكون الراسب أضعف من المعدن الأم. معالجة حرارية عند 1150 درجة فهرنهايت لمدة 10 ساعات متبوعة بتبريد الهواء لم تغير خصائص لحام درجة حرارة الغرفة إلى أي مدى مفيد، وهو ما يتفق مع عدم وجود استجابة تقادم لتطوير الراسب.

الدراسة التي أخذت منها الهيئة المنشورة، ولماذا لا يمكن استخدام أرقامها

الإصدار المنشور لهذه الصفحة يحمل طريقة ونتائج دراسة شد ساخن، والدراسة موصوفة بدقة كافية لتحديدها: آلة محاكاة حرارية Gleeble-1500D، عينة بقطر 6 مم وطول 120 مم، تم تسخينها بمعدل 10 درجة مئوية في الثانية إلى 1100 درجة مئوية وتم الاحتفاظ بها لمدة ثلاث دقائق، ثم تم تبريدها بمعدل 3 درجة مئوية في الثانية إلى درجات حرارة اختبار 600، 700، 800، 900، 1000 و 1100 درجة مئوية، تم تشويهها بمعدل 10⁻³ ثانية في فراغ، مع فحص أسطح الكسر تحت مجهر إلكتروني ماسح.

شيئان عنها يستحقان الاحتفاظ بهما. نتيجة المطيلية متوافقة مع ما تتوقعه نطاقات العمل المنشورة: تبلغ الدراسة عن زيادة اللدونة في درجات الحرارة العالية مع ارتفاع درجة الحرارة إلى ذروة حول 900 درجة مئوية ثم انخفاضها مرة أخرى، و 900 درجة مئوية تقع داخل نافذة العمل الساخن المنشورة البالغة 927 إلى 1177 درجة مئوية بينما 1100 درجة مئوية تقع بالقرب من نهايتها العليا. الثاني هو أن العينة التي تم الاحتفاظ بها عند 1100 درجة مئوية لمدة ثلاث دقائق قبل الاختبار قد تم تلدينها فعليًا، لذا فإن الأرقام تصف المواد الملدنة وليس الحالة التي يتم توريد السبيكة بها عادةً.

لا يمكن إعادة نشر أرقام القوة كخصائص لهذه السبيكة. تذكر الدراسة قوة شد تبلغ 106.49 ميجا باسكال عند 600 درجة مئوية و 22.41 ميجا باسكال عند 1100 درجة مئوية. تسجل البيانات المنشورة قصيرة الأجل لنفس السبيكة 55.95 ksi، أي 386 ميجا باسكال، لمعدن اللحام بالكامل عند 1000 درجة فهرنهايت، أو 538 درجة مئوية، وعادة ما يكون معدن اللحام هو المكون الأضعف في الوصلة. لذلك، فإن رقمًا مشوهًا يبلغ 106 ميجا باسكال عند درجة حرارة أعلى من ذلك هو تقريبًا عامل ثلاثة إلى أربعة أقل مما تشير إليه البيانات المنشورة، والتباين كبير بما يكفي بحيث يجب التعامل مع الرقم على أنه خاص بتكوين الاختبار الواحد هذا. إنها ليست قوة يمكن تحديد هذه السبيكة بها.

يجب أيضًا قراءة فرضية الدراسة مقابل التقييم المنشور للسبيكة. تم إجراء الدراسة بسبب ميل للتشقق الساخن يُعزى جزئيًا إلى الموصلية الحرارية المنخفضة ومعامل التمدد المنخفض، ولكن الوصف المنشور لمونيل 400 يسجل أنه يتم ربطه بسهولة بالعمليات التقليدية، وأنه يتمتع بقابلية لحام جيدة، وأنه يمكن تشكيله على الساخن في أي شكل تقريبًا. هذان الموضعان ليسا متعارضين، حيث يمكن للدراسة أن تحقق بشكل مفيد في مشكلة داخل مادة قابلة للتشغيل بشكل عام، ولا ينبغي قراءتهما كتحذير عام ضد لحام السبيكة. التمييز يستحق الاحتفاظ به، حيث أن نفس الموصلية الحرارية المنخفضة التي تركز الحرارة في بركة اللحام هي أيضًا سبب احتفاظ السبيكة بقوتها مع ارتفاع درجة الحرارة.

أسئلة يطرحها المشترون

ما هو التركيب الكيميائي لمونيل 400؟

النيكل بنسبة 63.0٪ كحد أدنى والنحاس بين 28.0٪ و 34.0٪، والباقي نيكل والعناصر المتبقية يتم الاحتفاظ بها منخفضة: الكربون بنسبة 0.3٪ كحد أقصى، والحديد بنسبة 2.5٪، والمنغنيز بنسبة 2.0٪، والسيليكون بنسبة 0.5٪، والكبريت بنسبة 0.024٪. رقم النيكل هو حد أدنى وليس نطاقًا. يتم تحديده بالفرق. أحيانًا تعطي أوراق البيانات المنشورة نطاق النيكل من 63.0 إلى 70.0٪.

كيف يتم تقوية مونيل 400؟

فقط بالتشغيل على البارد. النيكل والنحاس قابلان للذوبان بشكل متبادل بجميع النسب، لذا فإن السبيكة أحادية الطور مع شبكة مكعبة مركزية الوجه ولا توجد مرحلة ثانية للترسيب. لذلك لا توجد معالجة تقادم لهذه السبيكة، وقوة الجزء المسلم هي دالة لمقدار العمل البارد الذي تعرض له. هذا هو عكس الوضع مع درجة تقوية بالترسيب مثل مونيل K500.

ما هو نطاق القوة المتاح من تركيبة واحدة؟

حوالي عامل اثنين بين الأطراف القصوى، والأطراف القصوى ليست قريبة من بعضها البعض. يتم نشر الصفائح الملدنة عند 482 إلى 586 ميجا باسكال شد مع استطالة 35٪ أو أكثر. يصل الشريط الزنبركي من نفس السبيكة إلى 690 إلى 965 ميجا باسكال مع استطالة منخفضة تصل إلى 2٪. لذلك، يجب أن يحدد أمر الشراء درجة الحرارة بالإضافة إلى السبيكة، لأن الحالة هي التي تحمل القوة.

هل يصبح مونيل 400 هشًا في درجات الحرارة المنخفضة؟

لا، بل يفعل العكس. تظهر المواد المشكلة على الساخن التي تم اختبارها عند −423 درجة فهرنهايت، أي −253 درجة مئوية، قوة شد تبلغ 142 ksi مقابل 92 ksi في درجة حرارة الغرفة، مع زيادة الاستطالة من 31٪ إلى 38.5٪. تتراوح قيم شاربي V-notch عند نفس درجة الحرارة من 121 إلى 219 قدم-رطل اعتمادًا على الاتجاه، ويسجل التقييم المنشور عدم وجود دليل على كسور هشة. هذا سبب لاختيار السبيكة للخدمة المبردة وليس قيدًا عليها.

ما هي درجات حرارة التشكيل على الساخن والتلدين؟

التشكيل على الساخن يتراوح من 1700 درجة فهرنهايت إلى 2150 درجة فهرنهايت، أو 927 درجة مئوية إلى 1177 درجة مئوية، مع أمثل حول 2000 درجة فهرنهايت، ويجب عدم تسخين السبيكة أبدًا فوق 2150 درجة فهرنهايت لأن ذلك قد يؤدي إلى تلف دائم. يتم نشر التلدين عند 1600 إلى 1800 درجة فهرنهايت لمدة 2 إلى 10 دقائق في طريقة التسخين المفتوح، أو 1400 إلى 1500 درجة فهرنهايت لمدة 1 إلى 3 ساعات في تلدين الصندوق، مع نطاق عام من 1300 إلى 1800 درجة فهرنهايت. يستخدم الطرف الأدنى من النطاق مع أوقات أطول للحفاظ على حجم الحبيبات دقيقًا. يجب أن يكون جو التلدين مختزلًا خاليًا من الكبريت.

ما الفرق بين تخفيف الإجهاد ومعادلة الإجهاد؟

إنهما معالجتان منشورتان منفصلتان بأغراض منفصلة. يتم تخفيف الإجهاد عند 1000 إلى 1050 درجة فهرنهايت لمدة 1 إلى 2 ساعة ويقلل الإجهاد المتبقي دون إعادة بلورة بنية الحبيبات. تتم معادلة الإجهاد عن طريق الاحتفاظ لمدة 3 ساعات تقريبًا عند 575 درجة فهرنهايت ويزيد قوة الخضوع عند إزاحة 0.00٪ دون تأثيرات ملحوظة على الخصائص الأخرى. استبدال إحداهما بالأخرى لا ينتج النتيجة التي طلبها الرسم.

ملخص

مونيل 400 هو محلول صلب نيكل-نحاس أحادي الطور، UNS N04400 و W.Nr. 2.4360 أو 2.4361، يمكن تقويته فقط بالتشغيل على البارد. التركيب هو النيكل بنسبة 63.0٪ كحد أدنى مع النحاس بين 28.0٪ و 34.0٪، وبسبب قابلية ذوبان العنصرين بشكل متبادل، لا يوجد تفاعل ترسيب ولا معالجة تقادم. لذلك تنقسم الخصائص إلى تلك التي يحددها التركيب، مثل الكثافة والمعامل ونطاق الانصهار، وتلك التي يحددها شرط توريد المادة، حيث تتراوح النطاقات المنشورة من 482 ميجا باسكال شد في الصفائح الملدنة إلى 965 ميجا باسكال في الشريط الزنبركي. عند انخفاض درجة الحرارة، تكتسب السبيكة قوة مع الحفاظ على مطيليتها، لتصل إلى 142 ksi في المواد المشكلة على الساخن عند −423 درجة فهرنهايت دون دليل على كسر هش. عند ارتفاع درجة الحرارة، يكون الحد المفيد في الهواء هو 1000 درجة فهرنهايت، ونافذة العمل الساخن هي 1700 إلى 2150 درجة فهرنهايت، ولا يزال ترسيب اللحام يحمل 386 ميجا باسكال عند 1000 درجة فهرنهايت.

يتم توريد مونيل 400 من تشانغتشو، جيانغسو في صفائح، ألواح، شرائط، قضبان، قضبان، أسلاك، تشكيلات، أنابيب غير ملحومة وأنابيب، وأنابيب مكثف، في حالات ملدنة، مخففة الإجهاد، نصف صلبة، صلبة بالكامل، ودرجة حرارة زنبركية، من مصنع يحمل شهادة ISO 9001 ويتم تدقيقه بواسطة SGS. أرسل الشكل، ودرجة الحرارة، ودرجة حرارة الخدمة، وتتبع الخصائص من هذه الإجابات الثلاث.

المراجع

1. نشرة فنية من Special Metals SMC-053، سبيكة مونيل نيكل-نحاس 400. مصدر حدود التركيب، وكثافة 8.80 جم/سم³ ونطاق الانصهار، ومعامل المرونة في الشد والضغط والالتواء مع نسبة بواسون، ودرجة حرارة كوري وملاحظتها، ووصف السبيكة كمحلول صلب ثنائي مع معامل شبكة مكعبة مركزية الوجه يبلغ 3.534 أنجستروم، ونطاقات الخصائص الميكانيكية حسب الشكل والحالة، وجداول الشد والصدمات في درجات الحرارة المنخفضة، والملاحظة بأن النطاقات المنشورة هي مركبات غير مناسبة لأغراض التحديد، وخصائص معدن اللحام بالكامل قصيرة الأجل عند درجة الحرارة، ونتيجة اختبار اللحام العرضي، وجدول صلابة الدرجات للصفائح والشرائط.
2. نفس النشرة، حول المعالجة الحرارية والتصنيع. مصدر نطاقات التسخين المفتوح وتلدين الصندوق، وبيان أن السبيكة تشكل طبقة أكسيد ملتصقة عند تركها لتبرد في الهواء بعد التسخين، وبيان أن معدل التبريد ليس له تأثير كبير، ومعالجة معادلة الإجهاد عند 575 درجة فهرنهايت وتأثيرها على قوة الخضوع عند إزاحة 0.00٪، وبيان أن نمو الحبيبات يحدث عند تسخين المادة إلى درجة حرارة مرتفعة، وسقف التشكيل على الساخن عند 2150 درجة فهرنهايت مع التحذير من أن ذلك قد يؤدي إلى تلف دائم، والتوجيه بأنه لا ينبغي في أي حال تسخين السبيكة فوق هذا الرقم.
3. بيانات فنية منشورة لسبائك 400 كما تم تداولها بواسطة