Produktbeschreibung
Alloy 400, auch bekannt als UNS N04400 oder Monel 400, ist eine duktile Nickel-Kupfer-Legierung, die eine hervorragende Beständigkeit gegen verschiedene korrosive Bedingungen bietet. Es wird häufig in Umgebungen verwendet, die von leicht oxidierend bis neutral sowie unter mäßig reduzierenden Bedingungen reichen. Eines der bemerkenswerten Merkmale von Alloy 400 ist seine Beständigkeit gegen Korrosion durch eine Vielzahl von Substanzen, einschließlich Meerwasser, Dampf, Salz und Lauge. Dadurch eignet es sich besonders gut für Anwendungen in maritimen Umgebungen und anderen nichtoxidierenden Chloridlösungen. Die Legierung weist gute mechanische Eigenschaften über einen weiten Temperaturbereich auf und wird häufig in Anwendungen wie der chemischen Verarbeitung, der Schiffstechnik, der Kohlenwasserstoff- und petrochemischen Verarbeitung sowie in Anlagen zur Herstellung von Benzin, Süßwasser und Dampf eingesetzt. Es ist erwähnenswert, dass Alloy 400 eine relativ niedrige Korrosionsrate in fließendem Meerwasser aufweist, aber unter bestimmten Bedingungen anfällig für Spannungsrisskorrosion sein kann. Daher ist es wichtig, die spezifischen Betriebsbedingungen zu berücksichtigen und den Hersteller der Legierung oder einen Werkstoffingenieur zu konsultieren, um sich über ihre Eignung für eine bestimmte Anwendung zu informieren.
Anträge
- Chemische Verarbeitungsanlagen – für den Einsatz in Fluor, Flusssäure, Fluorwasserstoff, Salzsäure, Schwefelsäure, neutralen und alkalischen Salzlösungen, Laugen und nicht oxidierenden Halogeniden und Trockenchlor.
- Schiffskomponenten – Schiffbau, Ventile, Pumpen, Wellen und in Meer- und Brackwasser
- Öl- und Gasförderung – Splash-Zones für Offshore-Strukturen und Sauergasanwendungen
- Erzaufbereitung – Uranraffination und -trennung bei der Herstellung von Kernbrennstoffen
- Erdölraffination – Alkylierungsanlagen, Rohöldestillierapparate, Rohrleitungen und Lagertanks
- Energieerzeugung – Speisewassererhitzer und Dampferzeuger
- Wasseraufbereitung – Soleheizungen und Verdampfer in Meerwasserentsalzungsanlagen
Normen
ASTM.................. Nr. B 127ASME.................. SB 127
AMS................... 4544
Bundes............... QQ-N-281
Allgemeine Eigenschaften
Alloy 400 (UNS N04400) ist eine Nickel-Kupfer-Legierung, die eine hervorragende Beständigkeit gegen eine Vielzahl von korrosiven Umgebungen bietet. Es ist bekannt für seine Beständigkeit gegen Chlorid-Spannungsrisskorrosion und eignet sich daher hervorragend für Anwendungen in der Schifffahrts- und chemischen Verarbeitungsindustrie, in denen Chloride häufig ausgesetzt sind. Einer der Vorteile von Alloy 400 ist seine hohe Festigkeit und Zähigkeit, die über einen breiten Temperaturbereich erhalten bleiben. Durch diese Eigenschaft ist es für verschiedene Betriebsbedingungen geeignet. Alloy 400 wird in großem Umfang in korrosiven Anwendungen eingesetzt, wo es Chemikalien, Salzwasser und anderen aggressiven Umgebungen ausgesetzt sein kann. Es findet Anwendungen in Schiffsausrüstungen, chemischen Verarbeitungsanlagen, Ventilen, Pumpen, Wärmetauschern und verschiedenen anderen Komponenten. Die Legierung lässt sich leicht mit herkömmlichen Verarbeitungsverfahren wie Warm- und Kaltumformung, Bearbeitung und Schweißen herstellen. Dies macht es für Hersteller bequem, mit komplexen Bauteilen zu arbeiten und diese zu produzieren. Darüber hinaus gibt es eine Variante von Alloy 400 namens Alloy 400AR, die im gewalzten Zustand hergestellt wird, um höhere Festigkeitsanforderungen zu erfüllen. Diese Variante bietet eine erhöhte Festigkeit bei gleichzeitiger Beibehaltung vieler der korrosionsbeständigen Eigenschaften der Grundlegierung. Es ist wichtig zu beachten, dass Alloy 400 zwar eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit aufweist, aber möglicherweise nicht für stark oxidierende Umgebungen oder Umgebungen mit starken Säuren geeignet ist. In solchen Fällen ist es ratsam, sich mit Werkstoffingenieuren oder Legierungsherstellern zu beraten, um die beste Wahl für die jeweilige Anwendung zu ermitteln.
Chemische Analyse
Gewicht % (alle Werte sind maximal, sofern nicht anders angegeben)
|
|
|
|
Nickel (plus Kobalt) |
63,0 min.-70,0 max. |
Eisen |
2.50 |
Kupfer |
28,0 min.-34,0 max. |
Schwefel |
0.024 |
Kohlenstoff |
0.3 |
Silizium |
0.5 |
Mangan |
2.0 |
|
|
Physikalische Eigenschaften
Dichte
0,318 lbs/in38,80 g/cm3
Spezifische Wärme
0,102 BTU/lb-°F (68 °F)427 J/kg-°K (20 °C)
Elastizitätsmodul
26,4 x 103 ksi (68 °F)182 GPa (20 °C)
Wärmeleitfähigkeit 200 °F (100 °C)
150 BTU/h/ft2/ft/°F (68 °F)22,0 W/m-°K (20 °C)
Schmelzbereich
2370 – 2460 °F1300 – 1350°C
Elektrischer Widerstand
307 Mikrohm in bei 70°C0,511 Mikrohm-cm bei 21°C
Temperatur |
Mittlere lineare Ausdehnung |
||
°F |
°C |
in/in/°F x 10-6 |
um/m•°C |
-320 |
-200 |
— |
— |
-300 |
-180 |
6.1 |
11.1 |
-200 |
-130 |
6.4 |
11.4 |
-100 |
-70 |
6.7 |
12.1 |
70 |
21 |
— |
— |
200 |
100 |
7.7 |
14.2 |
400 |
200 |
8.6 |
15.2 |
600 |
300 |
8.8 |
15.7 |
800 |
400 |
8.9 |
16.1 |
1000 |
500 |
9.1 |
16.3 |
1200 |
600 |
9.3 |
16.6 |
1400 |
700 |
9.6 |
17.0 |
1600 |
800 |
9.8 |
17.4 |
1800 |
900 |
Nr. 10,0 Mrd. |
17.7 |
2000 |
1000 |
Nr. 10,3 Mrd. |
18,1 Mrd. |
a) geglühtes Material, b) extrapoliertes Material
Mechanische Eigenschaften
Mechanische Eigenschaften der Legierungen 400 und 400AR bei Nenntemperatur bei Raumtemperatur
FORM UND ZUSTAND |
Streckgrenze |
Zugfestigkeit |
Dehnung, % |
Härte |
|||
Ksi |
Mpa |
Ksi |
Mpa |
Brinell |
Rockwell |
||
Teller |
|
|
|
|
|
|
|
Warmgewalzt, gewalzt |
40-75 |
276-517 |
75-95 |
517-655 |
45-30 |
125-215 |
70-96 |
Warmgewalzt, geglüht |
28-50 |
193-345 |
70-85 |
482-586 |
50-35 |
110-140 |
60-76 |

MATERIAL |
Korrosionsrate, mpy (mm/a) |
Legierung 400 |
22 (0.56) |
Nickel 200 |
>200 (5,08 >) |
Legierung 600 |
150 (3.81) |
Edelstahl AISI 304 |
>210 (5.33)b > |
AISI 316 Edelstahl |
>190 (4,83 >) b |
Baustahl |
>170 (4,32) |
(a) Die Säure enthält 1,5-2,5 % Fluosilizsäure, 0,3-1,25 % Schwefelsäure und 0,01-0,03 % Eisen. Prüflinge, die in Lösung in einem Lagertank eingetaucht sind. Temperatur, 60-80 °F (15-27 °C); Dauer des Tests: 28 Tage.
b) Probe während der Prüfung vollständig zerstört.
Beständigkeit von Nickellegierungen gegen Aufprallangriff durch Meerwasser bei 150 ft/sec (45,7 m/s)
LEGIERUNG |
Korrosions-/Erosionsrate |
|
|
MPY |
mm/a |
Legierung 625 |
Null |
Null |
Legierung 825 |
0.3 |
0.008 |
Legierung K-500 |
0.4 |
0.01 |
Legierung 400 |
0.4 |
0.001 |
Legierung 200 |
40 |
1.0 |
Fertigungsdaten
Alloy 400 lässt sich leicht durch konventionelle Verarbeitungsverfahren herstellen.
Warmbearbeitung
Alloy 400 ist ein relativ weiches Material, das für die Warmumformung in nahezu jede Form empfänglich ist. Der Temperaturbereich der Warmumformung liegt zwischen 649 und 1177 °C (1200 - 2150 °F). Für starke Reduzierungen beträgt der empfohlene Temperaturbereich 927 – 1177 °C (1700 – 2150 °F). Lichtreduzierungen sind bei Temperaturen von bis zu 649 °C (1200 °F) möglich. Das Arbeiten bei niedrigeren Temperaturen führt zu höheren mechanischen Eigenschaften und einer geringeren Korngröße.
Kaltumformung
Alloy 400 lässt sich mit praktisch allen Kaltfertigungsverfahren leicht kaltumformen. Die Kaltumformung sollte an geglühtem Material durchgeführt werden. Die Legierung hat eine etwas höhere Kaltverfestigungsrate als Kohlenstoffstahl, aber nicht so hoch wie Edelstahl 304.
Zerspanung
Alloy 400 kann mit herkömmlichen Werkzeugmaschinen zu Standardgeschwindigkeiten bearbeitet werden. Die Oberflächenschnittgeschwindigkeiten sollten im Vergleich zu Kohlenstoffstahl aufgrund der hohen Kaltverfestigungsrate der Legierung niedrig sein.
Schweißen
Die Legierung 400 kann mit herkömmlichen Schweißverfahren mit sich selbst oder unterschiedlichen Metallen verschweißt werden. Dazu gehören konventionelle oder Heißdraht-GTAW (WIG), Plasmalichtbogen, GMAW (MIG/MAG) und SMAW (MMA). Die Wahl des Schweißprodukts hängt von den zu schweißenden Materialien und der Umgebung ab, in der es hergestellt wird.