آلیاژ مونل چیست؟ آشنایی با انواع، مشخصات و کاربرد آن

آلیاژهای مونل Monel ، درواقع از آلیاژهای غیرآهنی پایه نیکل اند که تقریبا حدود ۶۵ تا ۷۰ درصد نیکل و بین ۲۹ تا ۳۳ درصد مس دارند. عناصر دیگر در ترکیب شیمیایی این آلیاژ شامل آهن، منگنز، کربن، سیلیکون می‌شود. مقاله آلیاژ چیست، به شما کمک می‌کند تا درباره مفهوم این کلمه پرکاربرد در علم مواد و متالورژی بیشتر بدانید.

مهم‌ترین ویژگی آلیاژهای مونل، مقاومت به خوردگی آن‌هاست، به همین دلیل، اغلب در صنایع شیمیایی، نفت و پتروشیمی و صنایع دریایی که مستقیما با مواد خورنده تماس دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در ادامه این مطلب قصد داریم تا درباره هرآنچه که باید دررابطه با آلیاژ مونل و انواع آن، کاربرد، مشخصات، جوشکاری، عملیات حرارتی و … این فلز بدانید، صحبت کنیم.

تاریخچه کشف آلیاژ مونل

مونل توسط یک مهندس متالورژ به نام رابرت کروکس استنلی که در شرکت بین‌المللی INCO کار می‌کرد، در سال ۱۹۰۱ کشف شد. نام این آلیاژ یعنی Monel نیز از نام رئیس شرکت (Ambrose Monell) گرفته شده است.

در سال ۱۹۴۰، مونل از محبوب‌ترین فلزات در صنایع مختلف بود که به عنوان مصالح ساختمانی و در ساخت لوازم خانگی مانند سینک و … استفاده می‌شد. اما تقریبا از دهه ۱۹۵۰ به بعد، فولاد زنگ نزن جایگزین آن شد. دلیل این جایگزینی هم ارائه همان خواص خوب مقاومت به خوردگی اما با هزینه کمتر، توسط فولاد زنگ نزن بود که به استفاده کمتر از فلز گران‌قیمت نیکل در ترکیب شیمیایی آن مربوط می‌شد.

معرفی انواع آلیاژ مونل

متداول‌ترین آلیاژهای مونل شامل مونل ۴۰۰، ۴۰۱، ۴۰۴، R-405 و K-500 می‌شود که در برخی عناصر آلیاژی با هم متفاوتند. هرکدام از این آلیاژها در فرم‌های گرد، شش گوش، تخت، لوله، تیوب، ورق، پلیت، تسمه و مفتول تولید شده و در بازار موجودند.

در ادامه درباره انواع آلیاژهای مونل، به جزئیات بیشتری خواهیم پرداخت.

آلیاژ مونل ۴۰۰

مونل ۴۰۰ یکی از آلیاژهای محبوب در کاربردهای دریایی است. در مواردی که غلظت هیدروفولئوریک اسید در آب زیاد باشد، از مونل ۴۰۰ استفاده می‌شود.

از کاربردهای این نوع مونل می‌توان به لوله کشی، ساخت دریچه‌ها، پمپ، روکش فلزی برای ستون‌های پالایشگاه‌های نفتی در دریاها، ساخت تجهیزات کارخانه های شیمیایی و ساخت آلات موسیقی اشاره کرد.

ترکیب شیمیایی مونل ۴۰۰

عناصر موجود در ترکیب شیمیایی یک مونل معمولی ۴۰۰ عبارتند از:

• C (کربن): حداکثر %۰.۳
• Cu (مس): %۲۸ – %۳۴
• Fe (آهن): حداکثر %۲.۵
• Mn (منگنز): حداکثر %۲
• Ni (نیکل): حداقل ۶۳%
• S (گوگرد): حداکثر %۰.۰۲۴
• Si (سیلیسیم): حداکثر %۰.۵

وجود نیکل در این آلیاژ، مقاومت به خوردگی بالایی را رقم می‌زند. درحالیکه حضور مس، موجب تقویت شکل‌پذیری و هدایت الکتریکی آن می‌شود.

مشخصات مونل ۴۰۰

مونل ۴۰۰ دارای نقطه ذوب حدود ۱۳۰۰ تا ۱۳۵۰ درجه سانتیگراد است. از شاخصه‌های اصلی این آلیاژ می‌توان به انعطاف‌پذیری و قابلیت جوشکاری خوب اشاره کرد. دمای کاربری که برای این نوع آلیاژ مونل در نظر می‌گیرند، حدود ۵۳۸ درجه سانتیگراد است.

مهم‌ترین خواص مکانیکی مونل ۴۰۰ را می‌توان در موارد زیر خلاصه کرد:

• استحکام کششی نهایی: ۵۵۰ مگاپاسال
• استحکام تسلیم ۲۴۰ مگاپاسکال
• مدول الاستیک: ۱۷۹ گیگاپاسکال
• درصد ازدیاد طول تا شکست: ۴۸%

عملیات حرارتی مونل۴۰۰

معمول‌ترین روش عملیات حرارتی مورد استفاده برای مونل ۴۰۰، آنیل است که باید در دمای ۹۲۶ درجه سانتیگراد انجام ‌شود.

مونل ۴۰۱

این آلیاژ اغلب کاربردهای الکتریکی و الکترونیکی دارد و دارای مقاومت حرارتی بسیار پایینی است. از رایج‌ترین عملیات جوشکاری که روی این آلیاژ انجام می‌شود، می‌توان به جوشکاری مقاومتی و الکترود تنگستن اشاره کرد.

مونل ۴۰۴

مونل ۴۰۴، نیکل کمتری درمقایسه با سایر انواع مونل دارد و این مقدار، حدود ۵۲ تا ۵۷ درصد است. علاوه بر نیکل، در ترکیب این آلیاژ، تقریبا ۴۲ تا ۴۷ درصد مس، همراه با مقادیر کمی منگنز، آهن، سیلیکون و آلومینیوم وجود دارد. این ترکیب شیمیایی، ارائه خواص مطلوب در دمای پایین و لحیم‌کاری خوب را برای آلیاژ ۴۰۴ به همراه دارد.

یکی از ویژگی‌های منحصر بفرد مونل ۴۰۴، دمای کوری فوق‌العاده پایین آن است، قابلیت جوشکاری خوبی دارد و به راحتی با ابزارهای متداول، می‌توان عملیات ماشینکاری را روی آن انجام داد.
برای انجام عملیات نورد سرد روی مونل ۴۰۴ مشکلی وجود ندارد اما این آلیاژ، درمقابل نورد گرم، ضعیف عمل می‌کند.

مهم‌ترین کاربرد مونل ۴۰۴ در تولید قطعات الکترونیکی مانند ترانزیستور است، البته که می‌توان از آن در ساخت تجهیزات دریایی مانند پمپ‌ها نیز استفاده کرد.

مونل ۴۰۵

آلیاژ مونل ۴۰۵ با اضافه کردن گوگرد به ترکیب شیمیایی مونل ۴۰۰ تولید می‌شود که به افزایش قابلیت ماشینکاری آن کمک می‌کند.

آلیاژ k-500

مقاومت به خوردگی این فلز، مشابه آلیاژ ۴۰۰ است اما استحکام و سختی بیشتری دارد. حضور حدود ۳ تا ۳.۱۵ درصد آلومینیوم و بین ۰.۳۵ تا ۰.۸۵ درصد تیتانیوم در ترکیب شیمیایی مونل k500، آن را از نظر خواص، از سایر انواع مونل متمایز می‌کند.

افزودن این عناصر به ترکیب مونل، موجب می‌شود تا عملیات حرارتی‌پذیر شده و مقاومت بالاتری از آن در دماهای زیر صفر درجه سانتیگراد ایجاد می‌کند. به همین خاطر، این فلز در ساخت قطعات پمپ و شیرآلات، فنرها و تجهیزات مورد استفاده در عمق دریا که ممکن است آب بسیار سرد باشد، خواص بسیار خوبی را از خود نشان می‌دهد.

از سوی دیگر، مونل کا ۵۰۰، با اضافه شدن تیتانیوم و آلومینیوم، استحکام بالایی در دماهای بالا از خود نشان می‌دهد و همین خصوصیت، آن را برای کاربرد در صنایع هوافضا مناسب می‌کند.

مزایای آلیاژ مونل

مشخصات کلی آلیاژهای مونل شامل موارد زیر می‌شود:

• مقاومت به خوردگی مناسب در محیط‌های اسیدی خصوصا هیدروفلوئوریک اسید و سولفوریک اسید
• مقاومت در محیط‌هایی قلیایی
• استحکام بیشتر از فولاد
• قابلیت شکل دهی خوب
• استحکام فشاری بالا
• ضریب انبساط حرارتی پایین
• خواص جوشکاری و لحیم‌کاری قابل قبول
• قابلیت چکش‌خواری خوب

یکی از مهم‌ترین مزایای آلیاژهای مونل، استحکام بالا در دماهای پایین است بدون اینکه با کاهش دما، انعطاف‌پذیری آن کاهش یابد. این موضوع در تضاد با خواص آلیاژهای آهنی مانند فولاد است که با کاهش دما، انعطاف‌پذیری آن‌ها کمتر شده و حالت ترد به خود می‌گیرند.

معایب آلیاژهای مونل

باوجود تمام مزایایی که برای آلیاژهای مونل بیان کردیم، باید گفت که در محیط‌های آب شور و دریایی، احتمال خوردگی حفره‌ای در آن وجود دارد و درمقابل خوردگی گالوانیک حساس است. از سوی دیگر، به دلیل گران بودن این آلیاژ، در بسیاری موارد، از آلیاژهای استیل به جای مونل استفاده می‌شود که با قیمت کمتر، خواص مشابهی را خصوصا در مقاومت به خوردگی ارائه می‌دهد.

جوشکاری آلیاژ مونل

عناصر آلیاژی تشکیل دهنده مونل دارای نقطه ذوب‌های متفاوت و در برخی موارد با تفاوت بسیار زیاد نسبت به هم است. که در حالت مذاب، جدایش ایجاد می‌کنند. جدایش موجب می‌شود تا در هنگام سرد شدن حوضچه جوش، در آن منطقه تنش‌هایی ایجاد شود و درز جوش را مستعد ترک‌خوردگی می‌کند.

از سوی دیگر، مقاومت به خوردگی مونل به خاطر ایجاد اکسید روی سطح آن است که اکسیدها، جوشکاری این فلز را چالش‌برانگیزتر می‌کنند.
بهترین روش برای جوشکاری مونل، مطابق با نظر محققان، جوشکاری تیگ یا GTAW است. با این روش می‌توان طول قوس را کنترل کرد و کوتاه نگه داشت و حوضچه جوش را کنترل کرد تا از تمرکز زیاد حرارت در یک نقطه جلوگیری شود. باوجود تمام این مزایا، باید فرد جوشکار از مهارت بالایی برخوردار باشد تا بتواند درنهایت جوش باکیفیتی را ایجاد کند.

برای مونل نمی‌توان از جوشکاری اکسی استیلن استفاده کرد. چراکه نیکل موجود در ترکیب آن، بدون استفاده از گاز محافظ، با اکسیژن هوا واکنش داده و موجب ایجاد تخلخل می‌شود.
از نکات جوشکاری آلیاژ مونل باید گفت که باید موارد ایمنی را رعایت کرد چراکه دود حاصل از جوشکاری آلیاژهای مونل سمی است و نباید آن را استشمام کرد.

کاربرد مونل در صنایع مختلف

آلیاژهای مونل به دلیل مقاومت خوب در مقابل خوردگی شیمیایی، معمولا در ساخت تجهیزات کارخانه‌های شیمیایی، ساخت سوپاپ‌ها و پمپ‌ها، شیرها، اتصالات و مبدل‌های حرارتی و فریم عینک مورد استفاده قرار می‌گیرد.

جمع بندی

در این مقاله سعی کردیم تا اطلاعات کاملی را درباره آلیاژ مونل در اختیار شما قرار دهیم. درصورتی که نکته‌ای مدنظرتان بود، می‌توانید در بخش نظرها با ما درمیان بگذارید. همچنین در مقاله آلیاژ اینکونل چیست، می‌توانید درباره یکی دیگر از آلیاژهای پرکاربرد پایه نیکل بخوانید.

بازرگانی فولاد آیرومارت تامین‌کننده انواع مقاطع فولادی و استیل در بهترین کیفیت و قیمت در بازار ایران است. قیمت تمامی این مقاطع، مانند قیمت میلگرد، پروفیل، تیرآهن، ورق آهن، انواع محصولات استیل و …. هر روز در وبسایت و کانال تلگرام آیرومارت، به عنوان مرجعی معتبر برای قیمت‌ددهی آهن آلات، به‌روزرسانی می‌شود. اما چنانچه قصد استعلام قیمت لحظه‌ای و خرید هرکدام از این محصولات را داشتید و همچنین جهت دریافت مشاوره فنی، کافیست با شماره ۴۵۳۰۶-۰۲۱ تماس بگیرید و یا اینکه از طریق چت آنلاین سایت اقدام کنید.

منبع: megamex