Nickel-Legierung 400

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Nickel-Legierung 400

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 oxidierenden bis hin zu neutralen und mäßig reduzierenden Bedingungen reichen. Eines der bemerkenswerten Merkmale von Alloy 400 ist seine Beständigkeit gegen Korrosion durch eine Vielzahl von Substanzen, darunter Meerwasser, Dampf, Salz und Laugen. Dadurch eignet es sich besonders gut für Anwendungen in marinen 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 geringe 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 die Eignung für eine bestimmte Anwendung beraten zu lassen.

Anträge

Chemische Verarbeitungsanlagen – in Fluor, Flusssäure, Fluorwasserstoff, Salzsäure, Schwefelsäure, neutralen und alkalischen Salzlösungen, ätzenden Alkalien, nichtoxidierenden Halogeniden und trockenem Chlor.
Marinekomponenten – Schiffbau, Ventile, Pumpen, Wellen und im Meer- und Brackwasser
Öl- und Gasförderung – Splash-Zonen 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 – Soleerhitzer und -verdampfer in Meerwasserentsalzungsanlagen

Normen

ASTM.................. B 127
ASME.................. SB 127
AMS................... 4544
Bundes............... QQ-N-281-KARTON

Allgemeine Eigenschaften

Alloy 400 (UNS N04400) ist eine Nickel-Kupfer-Legierung mit ausgezeichneter Beständigkeit gegen eine Vielzahl von korrosiven Umgebungen. Es ist beständig gegen Chlorid-Spannungsrisskorrosion und weist eine hohe Festigkeit und Zähigkeit über einen weiten Temperaturbereich auf.
Die Legierung wird in vielen korrosiven Anwendungen eingesetzt, insbesondere in der Schifffahrts- und chemischen Verarbeitungsindustrie. Alloy 400 lässt sich leicht durch konventionelle Verarbeitungsverfahren herstellen.
Die Legierung 400AR wird im Walzzustand hergestellt, um höhere Festigkeitsanforderungen zu erfüllen

Chemische Analyse

Gewicht % (alle Werte sind maximal, sofern kein Bereich anders angegeben ist)


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 Pfund/in3
8,80 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 100 °C (200 °F)

150 BTU/h/ft2/ft/°F (68 °F)
22,0 W/m-°K (20°C)

Schmelzbereich

2370 – 2460°F
1300 – 1350°C

Elektrischer Widerstand

307 Mikrohm Zoll bei 70 °C
0,511 Mikrohm-cm bei 21°C

Mittlere lineare Ausdehnung

Temperatur		Mittlere lineare Ausdehnunga
°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	10,0 Mrd.	17.7
2000	1000	10.3b	18,1 Mrd.

a) geglühtes Material, b) extrapoliertes Material

Mechanische Eigenschaften

Mechanische Nenneigenschaften der Legierungen 400 und 400AR bei Raumtemperatur

FORM UND ZUSTAND	Streckgrenze 0,2 % Versatz		Zugfestigkeit		Dehnung, %	Härte
FORM UND ZUSTAND	Ksi	Mpa	Ksi	Mpa	Dehnung, %	Brinell (3000 kg)	Rockwell B
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

Anlagenkorrosionstests bei der Lagerung von handelsüblicher 60-65%iger Flusssäure

MATERIAL	Korrosionsrate, mpy (mm/a)
Legierung 400	22 (0.56)
Nickel 200	>200 (>5,08)b
Legierung 600	150 (3.81)
Edelstahl AISI 304	>210 (>5,33)b
Edelstahl AISI 316	>190 (>4,83)b
Baustahl	>170 (4.32)

(a) Die Säure enthält 1,5-2,5 % Flukieselsäure, 0,3-1,25 % Schwefelsäure und 0,01-0,03 % Eisen. Prüflinge, die in Lösung in einen Lagertank getaucht werden. Temperatur, 60-80°F (15-27°C); Dauer des Tests: 28 Tage.
b) Die Probe wurde während der Prüfung vollständig zerstört.

Nickel Alloy 400/400AR

Widerstand 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 fast jeder Form empfänglich ist. Der Temperaturbereich der Warmumformung beträgt 649 - 1177 °C (1200 - 2150 °F). Für starke Reduktionen liegt der empfohlene Temperaturbereich bei 927 – 1177 °C (1700 – 2150 °F). Lichtreduzierungen sind bereits bei Temperaturen von 649 °C (1200 °F) möglich. Das Arbeiten bei niedrigeren Temperaturen führt zu höheren mechanischen Eigenschaften und einer kleineren Korngröße.

Kaltumformung

Alloy 400 lässt sich mit praktisch allen Kaltfertigungsverfahren leicht kaltverformen. 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 mit Standardgeschwindigkeiten bearbeitet werden. Die Oberflächenschnittgeschwindigkeiten sollten im Vergleich zu Kohlenstoffstahl aufgrund der hohen Kaltverfestigungsrate der Legierung niedrig sein.

Schweißen

Alloy 400 kann mit herkömmlichen Schweißverfahren an sich selbst oder an unterschiedlichen Metallen geschweißt werden. Dazu gehören konventionelle oder Hitzdraht-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 auftritt.