Monel K500 vs Monel 400: Berapa Biaya Kekuatan Ekstra

Monel K500 dan Monel 400 memiliki bahan dasar yang sama: kira-kira dua bagian nikel dan satu bagian tembaga, dengan karakter korosi yang sama dan matriks kubik berpusat muka yang sama. Tidak ada paduan yang merupakan superalloy yang diperkeras dengan presipitasi, dan tidak ada yang dipilih untuk kisaran suhu tertinggi. Perbedaan di antara keduanya terletak pada dua penambahan paduan dan perlakuan panas yang dimungkinkan oleh penambahan tersebut, dan hampir setiap perbedaan properti dalam artikel ini disebabkan oleh hal tersebut.

Salah satu konsekuensi patut disebutkan di bagian atas, karena di sinilah perbandingan paling sering salah ditangani. Angka kekuatan yang dipublikasikan untuk kedua paduan ini diberikan per bentuk dan per kondisi perlakuan panas, dan kesenjangan di antara keduanya sangat bervariasi tergantung pada kondisi mana yang dibandingkan. Versi perbandingan ini yang menyatakan tidak ada kondisi yang tidak dapat digunakan untuk menentukan apa pun, dan oleh karena itu angka di bawah diberikan dengan kondisi terlampir.

Paduan 400 adalah paduan larutan padat. Nikel dan tembaga dapat larut satu sama lain dalam semua perbandingan, sehingga materialnya merupakan fasa tunggal, dan satu-satunya cara untuk mengeraskannya adalah dengan pengerjaan dingin. Paduan K500 menggunakan bahan dasar yang sama dan menambahkan aluminium dan titanium, yang memungkinkan paduan tersebut menjadi lebih keras seiring bertambahnya usia: siklus pemanasan yang terkontrol mengendapkan partikel submikroskopis Ni₃(Ti, Al) di seluruh matriks. Deskripsi yang dipublikasikan menyatakan dengan jelas, bahwa K500 menggabungkan ketahanan terhadap korosi sebesar 400 dengan keunggulan tambahan berupa kekuatan dan kekerasan yang lebih besar, dan bahwa peningkatan tersebut berasal dari dua penambahan tersebut dan perlakuan penuaan.

Komposisinya berbeda tepat pada kedua elemen tersebut ditambah pergeseran kecil pada residunya. Setiap angka lainnya hampir sama, itulah sebabnya kedua paduan tersebut berperilaku sangat mirip dalam pelayanan.

Batas belerang adalah garis tenang pada tabel tersebut. Bahan ini kira-kira dua setengah kali lebih rapat pada K500 dibandingkan pada 400, dan alasannya adalah sifat yang sama yang menjadikan paduan tersebut kuat: setelah endapan berada pada tempatnya, keuletan yang tersedia untuk menyerap kerusakan yang ditimbulkan oleh inklusi belerang di sepanjang batas butir akan berkurang.

Perbandingan yang dipublikasikan menyatakan bahwa K500 memiliki kekuatan luluh sekitar tiga kali lipat dan kekuatan tarik dua kali lipat dari 400. Itu adalah angka sebenarnya, dan menggambarkan satu kondisi yang berpasangan. Tabel di bawah menunjukkan kedua paduan tersebut saling berhadapan dalam kondisi masing-masing disuplai, pada batang dan batang.

Baca tabel itu dan klaim terselesaikan. K500 dalam kondisi anil lebih kuat dari 400 dalam kondisi anil, sekitar 1,2 kali lipat dalam kekuatan tarik dan sekitar 1,4 kali dalam hasil, yang merupakan margin dan bukan faktor. Hasil akhir yang panas, keduanya hampir sepenuhnya tumpang tindih: rentang hasil adalah 276 hingga 690 MPa untuk 400 dan 276 hingga 758 MPa untuk K500, sehingga batangan panas 400 dapat sekuat batangan panas K500.

Apa yang sebenarnya dibandingkan dengan angka tiga dan dua yang dipublikasikan adalah K500 yang telah diperkeras usianya dibandingkan 400 dalam kondisi anil. Ini adalah perbandingan yang sah, karena ini adalah cara kedua paduan paling sering dibeli terhadap satu sama lain, namun ini adalah perbandingan antara dua kondisi dan bukan antara dua paduan.

Perbandingannya baru setengah selesai ketika kekuatan sudah terbentuk. Empat biaya disertakan, dan masing-masing biaya merupakan baris dalam spesifikasi dan bukan catatan kaki.

Alloy 400 tidak memiliki biaya-biaya ini. Ini adalah larutan padat fase tunggal yang mengeras hanya dengan pengerjaan dingin, tidak ada tahapan penuaan yang harus dilewati, tidak ada kontraksi yang memungkinkan dan tidak ada kehilangan kemampuan las dalam kondisi disuplai. Jika kekuatannya cukup, maka ini adalah material yang lebih sederhana untuk ditentukan.

Dua perbedaan fisik antara paduan ini berlawanan dengan intuisi, dan salah satunya sering dinyatakan secara salah dalam literatur pemasok.

Baris suhu Curie layak mendapat ruang. Paduan 400 memiliki suhu Curie di dalam kisaran suhu sekitar, dan catatan yang diterbitkan yang menyertainya secara eksplisit: nilainya dipengaruhi oleh variasi komposisi kimia, kisaran yang ditunjukkan adalah apa yang diharapkan dihasilkan oleh produksi normal, dan oleh karena itu beberapa panas akan bersifat magnetis pada suhu kamar dan yang lainnya tidak. Sumber yang sama menambahkan bahwa jika ada persyaratan kuat untuk karakteristik non-magnetik, paduan lain dalam kelompok tersebut harus dipertimbangkan.

K500 tidak memiliki ambiguitas seperti itu. Suhu Curie-nya berkisar antara −90 dan −134 °C tergantung pada kondisinya, yang menempatkan suhu ruangan jauh di atasnya, dan deskripsi yang dipublikasikan adalah bahwa paduan tersebut sebenarnya nonmagnetik bahkan pada suhu yang cukup rendah. Jadi pada persyaratan non-magnetik, grade yang dapat diperkeras berdasarkan usia adalah yang lebih aman di antara keduanya. Hal ini merupakan kebalikan dari asumsi yang dianut sebagian besar pembeli, karena K500 adalah paduan yang lebih kuat dan kekuatannya biasanya diasumsikan membutuhkan biaya.

Satu peringatan pemrosesan termasuk dalam pembacaan itu. Sumber yang diterbitkan mencatat bahwa pemanasan dapat meninggalkan lapisan magnetik di bagian luar potongan, karena aluminium dan tembaga dapat teroksidasi secara selektif, dan lapisan tersebut dapat terkelupas dalam asam. Oleh karena itu, persyaratan magnetik harus menyebutkan kondisi permukaan pada pesanan pembelian di samping paduannya.

Posisi yang dipublikasikan adalah bahwa ketahanan korosi K500 secara substansial setara dengan 400, dengan satu pengecualian. Dalam kondisi pengerasan umur, K500 memiliki kecenderungan lebih besar terhadap retak korosi tegangan di beberapa lingkungan. Kata substansialnya adalah melakukan pekerjaan nyata dalam kalimat itu, dan pengecualiannya adalah satu hal yang harus diperiksa pembeli sebelum memilih kondisi lama untuk layanan basah.

Ketika keduanya bersama, mereka bersama dalam media yang penting. Keduanya banyak digunakan dalam layanan kelautan, dan keduanya menunjukkan tingkat korosi yang sangat rendah pada air laut yang mengalir. Keduanya memiliki keterbatasan yang sama dalam media tersebut: air laut yang stagnan atau bergerak lambat menyebabkan serangan celah dan lubang, dan deskripsi K500 yang dipublikasikan mencatat bahwa pengotoran dapat terjadi diikuti dengan lubang, yang melambat setelah serangan awal yang cukup cepat. Paduan 400 juga tahan terhadap retak dan lubang korosi akibat tekanan di sebagian besar perairan segar dan perairan industri, serta menawarkan ketahanan yang luar biasa terhadap asam fluorida dalam semua konsentrasi hingga titik didih, yang menurut sumber yang sama mungkin merupakan perilaku yang paling tahan dari semua paduan teknik yang umum digunakan. Ia juga tahan terhadap sejumlah tugas asam sulfat dan klorida dalam kondisi reduksi.

K500 memiliki salah satu data korosi tersendiri yang patut diketahui, karena ini berlaku untuk layanan yang kekuatan adalah alasan pemilihannya. Bahan ini digambarkan tahan terhadap lingkungan gas asam: setelah enam hari perendaman terus menerus dalam larutan hidrogen sulfida jenuh pada 3.500 ppm, pada nilai pH asam dan basa dari 1,0 hingga 11,0, spesimen bengkokan U pada lembaran yang sudah mengeras karena usia tidak menunjukkan retak. Skala hitam pekat terbentuk dan spesimen berukuran 28 hingga 40 HRC. Itulah kualifikasi di balik paduan di bidang ladang minyak dan jasa asam, dan merupakan kualifikasi untuk kondisi tua.

Hanya untuk satu pasangan kondisi, dan pasangan itu harus dinyatakan. K500 yang telah mengalami pengerasan umur mempunyai kekuatan luluh sekitar tiga kali lipat dan kekuatan tarik sekitar dua kali lipat dari 400 dalam kondisi anil, yang merupakan perbandingan yang dijelaskan oleh angka-angka yang dipublikasikan. Membandingkan kondisi serupa memberikan kesenjangan yang jauh lebih kecil: kekuatan tarik anil dan anil sekitar 1,2 kali lipat, dan dalam kondisi penyelesaian panas, kedua rentang tersebut tumpang tindih.

Dua penambahan paduan dan perlakuan panas yang diizinkan. Alloy 400 merupakan larutan padat nikel dan tembaga yang berbentuk fasa tunggal dan hanya dapat dikeraskan dengan pengerjaan dingin. Paduan K500 menambahkan antara 2,30 % dan 3,15 % aluminium dan antara 0,35 % dan 0,85 % titanium, sehingga proses penuaan terkontrol mengendapkan partikel submikroskopis Ni₃(Ti, Al) melalui matriks. Segala sesuatu yang lain mengikuti dari itu.

Secara substansial, dengan satu pengecualian yang dinyatakan dengan jelas oleh data yang dipublikasikan. Dalam kondisi pengerasan umur, K500 memiliki kecenderungan lebih besar terhadap retak korosi tegangan di beberapa lingkungan. Jika medium tersebut mempunyai risiko tersebut, 400 adalah pilihan yang lebih aman kecuali jika kekuatannya sangat penting, dan bagaimanapun juga, medium tersebut harus dibandingkan dengan data yang dipublikasikan sebelum kondisinya diperbaiki.

K500, dan karena alasan yang mudah untuk dimundurkan. Suhu Curie 400 berkisar antara 21 dan 49 °C, yang berada di luar suhu lingkungan, dan catatan yang dipublikasikan adalah bahwa beberapa panas akan bersifat magnetis pada suhu kamar dan yang lainnya tidak. K500 memiliki suhu Curie antara sekitar −90 dan −134 °C, jauh di bawah suhu sekitar, dan digambarkan sebagai hampir nonmagnetik bahkan pada suhu yang cukup rendah.

Bukan dalam kondisi yang sudah mengalami pengerasan umur, dan panduan yang diterbitkan secara eksplisit menyatakan bahwa pengelasan material yang sudah mengalami pengerasan umur harus dihindari karena keuletannya sangat berkurang. Jika suatu sambungan harus mencapai kekuatan yang sudah tua, urutannya adalah mengelas material yang dianil dan kemudian melakukan perawatan penuaan. Paduan 400 dapat digabungkan dengan proses konvensional dalam kondisi dipasok.

Sifat-sifatnya hilang dan tidak dapat diperoleh kembali dengan penuaan lagi. Bahan yang terlalu tua memiliki sifat mekanik yang lebih rendah dibandingkan bahan yang sudah tua, dan untuk memperkuatnya, bagian tersebut harus dianil dengan larutan pada suhu 1.800 hingga 1.900 °F untuk melarutkan kembali endapan dan kemudian diolah kembali. Semua manfaat dari pekerjaan dingin apa pun hilang dalam anil itu, jadi hasil terbaik yang tersedia setelahnya adalah bentuk anil dan tua.

Monel K500 adalah Monel 400 dengan tambahan aluminium dan titanium serta penerapan perawatan penuaan. Hal ini memberikan kekuatan luluh sekitar tiga kali lipat dan kekuatan tarik dua kali lipat dari anil 400, dan hal ini menghilangkan empat hal: keuletan, ketahanan terhadap retak korosi tegangan pada kondisi tua, kemampuan las pada kondisi tersebut, dan kesederhanaan material tanpa langkah proses yang tidak dapat diubah. Di antara kedua posisi tersebut perbedaan fisiknya kecil, kecuali di dua tempat: 400 menghantarkan panas lebih baik sekitar 28 %, dan K500 lebih dapat diandalkan non-magnetik pada suhu kamar karena suhu Curie-nya berada jauh di bawah suhu lingkungan sedangkan 400 berada di dalamnya.

Kedua paduan tersebut dipasok dari Changzhou, Jiangsu, dalam bentuk batangan, kawat, strip, pelat dan tabung, dalam bentuk dan kondisi yang dijelaskan dalam kisaran yang dipublikasikan di atas. Pabrik ini memegang sertifikasi ISO 9001 dan diaudit oleh SGS. Kirimkan media servis, kekuatan yang dibutuhkan dan urutan pembuatannya, dan pilihan antara keduanya mengikuti dari ketiga jawaban tersebut.

1. Buletin teknis Logam Khusus SMC-053, paduan nikel-tembaga MONEL 400. Sumber untuk batas komposisi, kepadatan dan kisaran leleh, modulus dan rasio Poisson, suhu Curie dan catatan bahwa paduan tersebut berada di lingkungan sekitar sehingga beberapa panas bersifat magnetis pada suhu kamar, sifat mekanik bervariasi berdasarkan bentuk dan kondisi, pernyataan bahwa paduan tersebut adalah larutan padat satu fasa yang hanya dapat dikeraskan dengan pengerjaan dingin, batas oksidasi 1.000 °F atmosfer, dan perilaku korosi pada air laut, air tawar dan asam fluorida.
2. Buletin teknis Logam Khusus SMC-062, paduan MONEL K-500. Sumber rentang aluminium dan titanium, batas residu yang lebih ketat, deskripsi paduan tersebut menggabungkan ketahanan korosi 400 dengan kekuatan dan kekerasan yang lebih besar melalui pengendapan Ni₃(Ti, Al), sifat mekanik bervariasi berdasarkan bentuk dan kondisi, kepadatan, karakteristik magnetik dan suhu Curie berdasarkan kondisi, lapisan permukaan magnetik dan penghilangannya, kesetaraan korosi dan pengecualian korosi tegangan pada kondisi tua, data gas asam, catatan kecepatan air laut, dan kontraksi penuaan.
3. Buletin yang sama, tentang bergabung. Sumber pernyataan bahwa pengelasan material yang mengalami pengerasan usia harus dihindari karena keuletannya sangat berkurang, dan bahwa perawatan penuaan dilakukan setelah pengelasan material anil dimana sambungan harus mencapai kekuatan yang sudah tua.
4. Buletin yang sama, tentang perlakuan panas dan permesinan. Sumber dari perilaku penuaan yang berlebihan, persyaratan untuk anil larutan pada suhu 1.800 hingga 1.900 °F dan reage, hilangnya semua manfaat pekerjaan dingin dalam anil tersebut, angka anil dan umur menjadi angka tertinggi yang tersedia setelahnya, dan praktik pemesinan yang terlalu besar, pengerasan yang menua, dan penyelesaian sesuai ukuran.
5. Buletin yang sama, pada rentang properti nominal yang diterbitkan. Perlu diingat bahwa rentang tersebut merupakan komposit untuk berbagai ukuran produk dan tidak sesuai untuk tujuan spesifikasi.
6. UNS N04400 dan N05500 seperti yang dipublikasikan untuk kedua paduan ini. Sumber pengidentifikasi yang digunakan dalam tabel komposisi.
7. Rekor pengiriman disimpan untuk DLX Alloy yang mencakup kedua kelas. Sumber bentuk produk dan kondisi penawarannya.

Setiap angka di atas adalah nilai yang dipublikasikan untuk produk standar, dan beberapa di antaranya merupakan komposit dengan berbagai ukuran dan temper. Mereka tidak cocok untuk tujuan spesifikasi. Kondisi tersebut merupakan bagian dari spesifikasi kedua paduan tersebut, sehingga pesanan pembelian yang menyebutkan nama paduan tersebut tanpa menyebutkan temperanya tidak menjelaskan bahan yang dibeli. Penerimaan bergantung pada sertifikat uji pabrik untuk panas yang disuplai.