Monel é um grupo de ligas de níquel (de 52 a 67%) e cobre, com pequenas quantidades de ferro, manganês, carbono e silício. Monel não é uma liga de cuproníquel porque tem menos de 60% de cobre.

Mais fortes que o níquel puro, as ligas Monel são resistentes à corrosão por muitos agentes agressivos, incluindo água do mar que flui rapidamente. Eles podem ser fabricados prontamente por trabalho a quente e a frio, usinagem e soldagem.

A Monel foi criada em 1905 pela International Nickel Company (Inco).

Monel é uma liga binária de solução sólida. Como o níquel e o cobre são mutuamente solúveis em todas as proporções, é uma liga monofásica. Comparado ao aço, o Monel é muito difícil de usinar, pois endurece muito rapidamente. Ele precisa ser girado e trabalhado em baixas velocidades e baixas taxas de avanço. É resistente à corrosão e ácidos, e algumas ligas podem resistir a um incêndio em oxigênio puro. É comumente usado em aplicações com condições altamente corrosivas. Pequenas adições de alumínio e titânio formam uma liga (K-500) com a mesma resistência à corrosão, mas com força muito maior devido à formação de gama prime no envelhecimento. Monel é tipicamente muito mais caro que o aço inoxidável.

A liga Monel 400 tem uma gravidade específica de 8,80, uma faixa de fusão de 1300–1350 °C, uma condutividade elétrica de aproximadamente 34% IACS e (no estado recozido) uma dureza de 65 Rockwell B. A liga Monel 400 é notável por sua tenacidade, que é mantida em uma faixa considerável de temperaturas.

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Aplicações aeroespaciais

Na década de 1960, o metal Monel encontrou usos maciços na construção de aeronaves, especialmente na fabricação de armações e revestimentos de aviões-foguete experimentais, como o norte-americano X-15, para resistir ao grande calor gerado pelo atrito aerodinâmico durante o vôo de altíssima velocidade. O metal Monel mantém sua resistência em temperaturas muito altas, permitindo que ele mantenha sua forma em altas velocidades de vôo atmosféricas, uma compensação contra o aumento do peso das peças devido à alta densidade do Monel.

Monel é usado para fiação de segurança na manutenção de aeronaves para garantir que os fixadores não possam ser desfeitos, geralmente em áreas de alta temperatura; fio inoxidável é usado em outras áreas para economia.

Produção e refino de petróleo

Monel é usado na seção de unidades de alquilação em contato direto com ácido fluorídrico concentrado. Monel oferece resistência excepcional ao ácido fluorídrico em todas as concentrações até o ponto de ebulição. É talvez a mais resistente de todas as ligas de engenharia comumente usadas. A liga também é resistente a muitas formas de ácidos sulfúrico e clorídrico sob condições redutoras.

aplicações marítimas

A resistência à corrosão do Monel o torna ideal em aplicações como sistemas de tubulação, eixos de bombas, válvulas para água do mar, cabos de pesca e cestos de filtro. Algumas ligas são completamente não magnéticas e são usadas para cabos de ancoragem a bordo de caça-minas, invólucros para equipamentos de medição de campo magnético. Na náutica de recreio, o Monel é usado como fio para prender manilhas para cabos de ancoragem, para tanques de água e combustível e para aplicações submarinas. Também é usado para eixos de hélice e para parafusos de quilha. Nos populares veleiros Hobiecat, os rebites Monel são usados ​​onde a resistência é necessária, mas o aço inoxidável não pode ser usado devido à corrosão que resultaria do contato do aço inoxidável com o mastro, a lança e a estrutura de alumínio do barco em um ambiente de água salgada.

Devido ao problema da ação eletrolítica em água salgada (também conhecida como corrosão galvânica), na construção naval o Monel deve ser cuidadosamente isolado de outros metais, como o aço. O New York Times em 12 de agosto de 1915 publicou um artigo sobre um iate de 215 pés,"o primeiro navio que já foi construído com um casco inteiramente Monel,"este"foi aos pedaços"em apenas seis semanas e teve que ser desfeito,"por causa da desintegração de seu traseiro por ação elétrica."O esqueleto de aço do iate se deteriorou devido à interação eletrolítica com o Monel.

Na pesquisa de aves marinhas, e anilhamento ou anilhamento de aves em particular, Monel tem sido usado para fazer anilhas ou anilhas de pássaros para muitas espécies, como albatrozes, que vivem em um ambiente corrosivo da água do mar.

Ligas

Monel 400

Monel 400 apresenta alta resistência e excelente resistência à corrosão em uma variedade de ambientes ácidos e alcalinos e é especialmente adequado para condições redutoras. Também tem boa ductilidade e condutividade térmica. O Monel 400 normalmente encontra aplicação em engenharia naval, processamento químico e de hidrocarbonetos, trocadores de calor, válvulas e bombas. Está coberto pelas seguintes normas: BS 3075, 3076 NA 13, DTD 204B e ASTM B164.

A grande utilização do Monel 400 é feita em unidades de alquilação, nomeadamente na secção de reacção em contacto com ácido fluorídrico concentrado.

Monel 401

Esta liga é projetada para uso em aplicações elétricas e eletrônicas especializadas. A liga 401 é prontamente soldada de forma autógena pelo processo de arco de gás-tungstênio. A soldagem por resistência é um método muito satisfatório para unir o material. Também apresenta boas características de brasagem. Está coberto pela norma UNS N04401.

Monel 404

A liga Monel 404 é usada principalmente em aplicações elétricas e eletrônicas especializadas. A composição do Monel 404 é cuidadosamente ajustada para fornecer uma temperatura Curie muito baixa, baixa permeabilidade e boas características de brasagem.

Monel 404 pode ser soldado usando técnicas comuns de soldagem e forjado, mas não pode ser trabalhado a quente. O trabalho a frio pode ser feito usando ferramentas padrão e materiais de matriz macia para melhor acabamento. Está coberto pelas normas UNS N04404 e ASTM F96. Monel 404 é usado em cápsulas para transistores e cerâmica para selos de metal e outras coisas.

Monel 405

Monel 405 é o grau de usinagem livre da liga 400. A porcentagem de níquel, carbono, manganês, ferro, silício e cobre permanece a mesma da liga 400, mas o enxofre é alterado de 0,024 max para 0,025-0,060%. A liga 405 é usada principalmente para estoque de máquinas de rosca automática e geralmente não é recomendada para outras aplicações. Os sulfetos de níquel-cobre resultantes do enxofre em sua composição atuam como quebra-cavacos, mas devido a essas inclusões o acabamento superficial da liga não é tão liso quanto o da liga 400. Monel 405 é designado UNS N04405 e é coberto pela ASME SB -164, ASTM B-164, Federal QQ-N-281, SAE AMS 4674 e 7234, Militar MIL-N-894 e NACE MR-01-75.

Monel 450

Esta liga apresenta boa resistência à fadiga e tem uma condutividade térmica relativamente alta. É usado para condensadores de água do mar, placas de condensação, tubos de destilação, tubos de evaporador e trocador de calor e tubulação de água salgada.

Monel K-500

Monel K-500 combina a excelente resistência à corrosão característica da liga Monel 400 com as vantagens adicionais de maior resistência e dureza. As propriedades aumentadas são obtidas pela adição de alumínio e titânio à base de níquel-cobre e por aquecimento sob condições controladas para que partículas submicroscópicas de Ni3 (Ti, Al) sejam precipitadas por toda a matriz.

A resistência à corrosão da liga Monel K-500 é substancialmente equivalente à da liga 400, exceto que, quando na condição de endurecimento por envelhecimento, a liga K-500 tem uma maior tendência a trincas por corrosão sob tensão em alguns ambientes. A liga Monel K-500 foi considerada resistente a um ambiente de gás ácido. A combinação de taxas de corrosão muito baixas em água do mar de alta velocidade e alta resistência tornam a liga K-500 particularmente adequada para eixos de bombas centrífugas em serviço marítimo. Em água do mar estagnada ou lenta, a incrustação pode ocorrer seguida de corrosão, mas essa corrosão diminui após um ataque inicial bastante rápido.

As aplicações típicas para a liga K-500 são eixos de bombas e impulsores, lâminas raspadoras e raspadores e colares de perfuração de poços de petróleo, instrumentos e componentes eletrônicos.

Monel R-405

Monel R-405 é a versão de usinagem livre do Monel 400. É uma liga de níquel-cobre com uma quantidade controlada de enxofre adicionado para fornecer inclusões de sulfeto que atuam como quebra-cavacos durante a usinagem. Assim como o Monel 400, a liga R-405 é resistente à água do mar e vapor em altas temperaturas, bem como a soluções salinas e cáusticas. Monel R-405 é uma liga de solução sólida que só pode ser endurecida por trabalho a frio. Esta liga de níquel apresenta características como boa resistência à corrosão, boa soldabilidade e alta resistência. Uma baixa taxa de corrosão em águas salobras ou marinhas de fluxo rápido, combinada com excelente resistência à corrosão sob tensão na maioria das águas doces, combinada à sua resistência a uma variedade de condições corrosivas, justifica seu amplo uso em aplicações marítimas e outras soluções de cloreto não oxidantes. Esta liga de níquel-cobre é particularmente resistente aos ácidos clorídrico e fluorídrico quando são desaerados. Como seria de esperar pelo seu alto teor de cobre, a liga R-405 é rapidamente atacada por sistemas de ácido nítrico e amônia.

Monel 502

Monel 502 é uma liga de níquel-cobre e seu nº UNS é N05502. Esta classe também tem boa resistência à fluência e à oxidação. Monel 502 pode ser formado em diferentes formas. Monel 502 pode ser usinado de forma semelhante aos aços inoxidáveis ​​austeníticos.

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