ทำไม Monel 400 ถึงมีราคาแพงมาก

โลหะผสมโมเนลได้รับการพัฒนาครั้งแรกโดย Robert Crookes Stanley จาก International Nickel Company และได้รับการจดสิทธิบัตรในปี 1906 สิ่งประดิษฐ์ใหม่นี้ตั้งชื่อตามประธานของบริษัท เมื่อเวลาผ่านไป โลหะผสมหลายชนิดในตระกูล Monel ได้รับการพัฒนาสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน

องค์ประกอบของโลหะผสมโมเนล
Monel เป็นชื่อที่ตั้งให้กับกลุ่มโลหะผสม (401, R405, K-500, 400, 404 และ 402) ที่ประกอบด้วยนิกเกิลและทองแดง และบางครั้งก็เป็นเหล็ก ซิลิคอน แมงกานีส และไทเทเนียม แม้ว่าโดยทั่วไปโลหะผสมเหล่านี้จะขึ้นชื่อในเรื่องความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี แต่โลหะผสมแต่ละชนิดก็มีคุณสมบัติและการใช้งานเฉพาะตัว

ตัวอย่างเช่น Monel 404 มีปริมาณนิกเกิลต่ำ (52%) มีปริมาณอะลูมิเนียมสูง (0.05%) และมีปริมาณทองแดง (47%) Monel R405 มีลักษณะคล้ายกันมากกับ Monel 400 แต่ไม่มีไทเทเนียม

Monel K500 ประกอบด้วยอะลูมิเนียม (0.3%) และไทเทเนียม (0.35% ถึง 0.85%) โลหะผสมนี้มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำกว่าและความต้านทานการสึกหรอสูงกว่าโลหะผสม Monel อื่น ๆ นอกจากนี้ยังมีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีเยี่ยม เช่น ความแข็งแรงและความแข็งที่อุณหภูมิสูงถึง 600 องศา (1,112 องศา F)

Monel 400 ประกอบด้วยทองแดงและนิกเกิลในสัดส่วนเดียวกับที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในแร่นิกเกิลจากเหมือง Sudbury ในออนแทรีโอ ประเทศแคนาดา เนื่องจากโลหะผสมนี้มีราคาแพงกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมมาก จึงใช้เฉพาะในงานที่สำคัญเท่านั้นซึ่งไม่สามารถทดแทนวัสดุที่ราคาถูกกว่าได้

Monel 400 ประกอบด้วยทองแดง 28 ถึง 34 เปอร์เซ็นต์ และนิกเกิลอย่างน้อย 63 เปอร์เซ็นต์ โดยทั่วไปยังประกอบด้วยเหล็ก แมงกานีส ซิลิคอน คาร์บอน และปริมาณกำมะถันและไทเทเนียมอีกเล็กน้อย

ลักษณะของโมเนลอัลลอยด์ 400
โมเนลแข็งแกร่งกว่านิกเกิลหรือทองแดงเพียงอย่างเดียว Monel 400 ประกอบด้วยนิกเกิลและทองแดง ตลอดจนคาร์บอน เหล็ก แมงกานีส ซิลิคอน และไทเทเนียม ส่วนประกอบนี้ช่วยให้ Monel รักษาความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม ตลอดจนความเหนียวและความแข็งแรงเชิงกลในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง โดยทั่วไปจะสูงถึง 400 องศา (752 องศา F) คุณลักษณะนี้เป็นข้อกำหนดสำคัญในการใช้งานด้านการบินและอวกาศซึ่งมีอุณหภูมิในการทำงานแตกต่างกันอย่างมาก Monel 400 ใช้ทำหมุดสำหรับเครื่องบินที่หุ้มด้วยอะลูมิเนียม

ที่อุณหภูมิต่ำ Monel 400 ยังคงคุณสมบัติเชิงกล เช่น ความแข็งและความแข็งแรง แต่ความเหนียวจะลดลงเล็กน้อย (สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับความแข็งแรงของวัสดุ โปรดอ่านการศึกษาเชิงลึกเกี่ยวกับความต้านทานแรงดึง)

Monel 400 มีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยมในไอน้ำอุณหภูมิสูงและน้ำเกลือร้อนที่ไหลด้วยความเร็วสูง โดยจะป้องกันการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้น (SCC) ในน้ำจืด และความทนทานในน้ำทะเลที่ปั่นป่วนจะช่วยลดต้นทุนได้ ความต้านทานต่อกรดไฮโดรฟลูออริกและกรดไฮโดรคลอริกจำเป็นต้องมีการไล่แก๊ส โดยทั่วไปจะทนทานต่ออาหารที่เป็นกรด อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถทนต่อกรดไนตริกซึ่งมีฤทธิ์ในการออกซิไดซ์ได้

Monel 400 ไม่ใช่เรื่องง่ายในการตัดเฉือนเนื่องจากผ่านการชุบแข็งในระหว่างการตัดเฉือน ดังนั้นจึงเป็นการดีที่สุดที่จะตัดและกลึงโลหะผสมด้วยความเร็วที่ต่ำกว่าและอัตราการป้อนที่ต่ำมาก สิ่งนี้ย่อมนำไปสู่ต้นทุนการประมวลผลที่สูงขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

Monel 400 มีค่าการนำไฟฟ้า 34% IACS (International Annealed Copper Standard) แม้ว่าอุณหภูมิจะถูกแช่แข็งจนกลายเป็นไฮโดรเจนเหลว แต่ก็ยังมีความเหนียวอยู่บ้าง นอกจากนี้ยังเป็นแม่เหล็กอ่อนอีกด้วย

Monel 400 มีประสิทธิภาพการเชื่อมที่ดี และสามารถเชื่อมได้โดยการเชื่อมอาร์กใต้น้ำ การเชื่อมอาร์กโลหะด้วยแก๊ส และการเชื่อมอาร์กทังสเตนด้วยแก๊ส โลหะเติม Monel 60 ที่ใช้สำหรับการเชื่อมสามารถมั่นใจได้ว่ารอยเชื่อมมีความแข็ง ความแข็งแรงทางกล และคุณสมบัติป้องกันการกัดกร่อนเช่นเดียวกับโลหะฐาน (การอ่านที่เกี่ยวข้อง: สาเหตุและการป้องกันการกัดกร่อนของรอยเชื่อม)

นอกจากการเชื่อมต่อแบบเชื่อมแล้ว Monel 400 ยังสามารถเชื่อมต่อได้ด้วยการบัดกรีหรือการบัดกรี

ข้อจำกัดของโมเนล 400
Monel 400 ไม่ทนต่อไฮโปคลอไรต์ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ กรดไนตริก หรือไนตริกออกไซด์ นอกจากนี้ยังเสี่ยงต่อการกัดกร่อนของกัลวานิกอีกด้วย