Fixations Monel - Boulons, écrous, vis

Le monel est un groupe d'alliages de nickel, principalement composé de nickel (de 52 à 67%) et de cuivre, avec de petites quantités de fer, de manganèse, de carbone et de silicium. Les alliages avec une teneur en cuivre de 60 % ou plus sont appelés cupronickel.

Plus résistants que le nickel pur, les alliages Monel résistent à la corrosion par de nombreux agents agressifs, y compris l'eau de mer à écoulement rapide. Ils peuvent être fabriqués facilement par travail à chaud et à froid, usinage et soudage.

En tant qu'alliage coûteux, son utilisation est limitée aux applications où il ne peut pas être remplacé par des alternatives moins chères. 

Propriétés:

Le monel est un alliage binaire en solution solide. Le nickel et le cuivre étant mutuellement solubles en toutes proportions, il s'agit d'un alliage monophasique. Comparé à l'acier, le Monel est très difficile à usiner car il durcit très rapidement. Il doit être tourné et travaillé à des vitesses lentes et à des vitesses d'avance faibles. Il résiste à la corrosion et aux acides, et certains alliages peuvent résister à un incendie à l'oxygène pur. Il est couramment utilisé dans des applications avec des conditions très corrosives. De petits ajouts d'aluminium et de titane forment un alliage (K-500) avec la même résistance à la corrosion mais avec une résistance beaucoup plus grande en raison de la formation gamma prime lors du vieillissement. Le monel est généralement beaucoup plus cher que l'acier inoxydable.

L'alliage Monel 400 a une densité de 8,80, une plage de fusion de 1 300 à 1 350 °C, une conductivité électrique d'environ 34 % IACS et (à l'état recuit) une dureté de 65 Rockwell B. L'alliage Monel 400 est remarquable pour son ténacité, qui est maintenue sur une plage considérable de températures.

L'alliage Monel 400 a d'excellentes propriétés mécaniques à des températures inférieures à zéro. La résistance et la dureté augmentent avec seulement une légère altération de la ductilité ou de la résistance aux chocs. L'alliage ne subit pas de transition ductile à fragile même lorsqu'il est refroidi à la température de l'hydrogène liquide. Cela contraste fortement avec de nombreux matériaux ferreux qui sont cassants à basse température malgré leur résistance accrue.

Les usages:

Applications aérospatiales :

Dans les années 1960, le métal Monel a trouvé des utilisations en vrac dans la construction aéronautique, en particulier dans la fabrication des cadres et des peaux d'avions-fusées expérimentaux, tels que le X-15 nord-américain, pour résister à la grande chaleur générée par le frottement aérodynamique lors de vols à très grande vitesse. Le métal Monel conserve sa résistance à des températures très élevées, ce qui lui permet de conserver sa forme à des vitesses de vol atmosphériques élevées, un compromis contre le poids accru des pièces en raison de la densité élevée du Monel.

Le Monel est utilisé pour le câblage de sécurité dans la maintenance des aéronefs afin de garantir que les fixations ne peuvent pas se défaire, généralement dans les zones à haute température ; le fil inoxydable est utilisé dans d'autres domaines pour des raisons d'économie.

Production et raffinage du pétrole :

Le monel est utilisé dans la section des unités d'alkylation en contact direct avec l'acide fluorhydrique concentré. Monel offre une résistance exceptionnelle à l'acide fluorhydrique dans toutes les concentrations jusqu'au point d'ébullition. C'est peut-être le plus résistant de tous les alliages d'ingénierie couramment utilisés. L'alliage est également résistant à de nombreuses formes d'acides sulfurique et chlorhydrique dans des conditions réductrices.

Applications marines :

La résistance à la corrosion du Monel le rend idéal dans les applications telles que les systèmes de tuyauterie, les arbres de pompe, les vannes d'eau de mer, le fil de traîne et les paniers de crépine. Certains alliages sont totalement amagnétiques et sont utilisés pour les câbles d'ancrage à bord des dragueurs de mines, les boîtiers des équipements de mesure de champ magnétique. Dans la navigation de plaisance, le Monel est utilisé pour le fil de serrage des manilles pour les cordes d'ancrage, pour les réservoirs d'eau et de carburant et pour les applications sous-marines. Il est également utilisé pour les arbres de transmission et pour les boulons de quille. Sur les voiliers Hobiecat populaires, les rivets Monel sont utilisés là où la force est nécessaire, mais l'acier inoxydable ne peut pas être utilisé en raison de la corrosion qui résulterait du contact de l'acier inoxydable avec le mât, la bôme et le châssis en aluminium du bateau dans un environnement d'eau salée.

En raison du problème de l'action électrolytique dans l'eau salée (également connue sous le nom de corrosion galvanique), dans la construction navale, le Monel doit être soigneusement isolé des autres métaux tels que l'acier. 

Instruments de musique:

Le monel est utilisé comme matériau pour les pistons de soupape ou les rotors dans certains instruments de musique de qualité supérieure tels que les trompettes, les tubas et les cors français. 

Alliages : 

Monel 400

Monel 400 présente une résistance élevée et une excellente résistance à la corrosion dans une gamme d'environnements acides et alcalins et est particulièrement adapté aux conditions réductrices. Il a également une bonne ductilité et conductivité thermique. Monel 400 trouve généralement une application dans l'ingénierie marine, le traitement des produits chimiques et des hydrocarbures, les échangeurs de chaleur, les vannes et les pompes. Il est couvert par les normes suivantes : BS 3075, 3076 NA 13, DTD 204B et ASTM B164.

Le Monel 400 est largement utilisé dans les unités d'alkylation, notamment dans la section réactionnelle en contact avec l'acide fluorhydrique concentré.

Monel 401

Cet alliage est conçu pour être utilisé dans des applications électriques et électroniques spécialisées. L'alliage 401 est facilement soudé de manière autogène par le procédé à l'arc gaz-tungstène. Le soudage par résistance est une méthode très satisfaisante pour joindre le matériau. Il présente également de bonnes caractéristiques de brasage. Il est couvert par la norme UNS N04401.

Monel 404

L'alliage Monel 404 est principalement utilisé dans des applications électriques et électroniques spécialisées. La composition du Monel 404 est soigneusement ajustée pour fournir une température de Curie très basse, une faible perméabilité et de bonnes caractéristiques de brasage.

Le Monel 404 peut être soudé en utilisant des techniques de soudage courantes et forgé mais ne peut pas être travaillé à chaud. Le travail à froid peut être effectué à l'aide d'un outillage standard et de matériaux de matrice souples pour une meilleure finition. Il est couvert par les normes UNS N04404 et ASTM F96. Le Monel 404 est utilisé dans les capsules pour transistors et les joints céramique-métal.

Monel 405

Le Monel 405 est la nuance d'usinage libre de l'alliage 400. Le pourcentage de nickel, de carbone, de manganèse, de fer, de silicium et de cuivre reste le même que celui de l'alliage 400, mais le soufre passe de 0,024 max à 0,025-0,060 %. L'alliage 405 est principalement utilisé pour les machines à vis automatiques et n'est généralement pas recommandé pour d'autres applications. Les sulfures de nickel-cuivre résultant du soufre dans sa composition agissent comme brise-copeaux, mais à cause de ces inclusions, la finition de surface de l'alliage n'est pas aussi lisse que celle de l'alliage 400. Le Monel 405 est désigné UNS N04405 et est couvert par l'ASME SB -164, ASTM B-164, Federal QQ-N-281, SAE AMS 4674 & 7234, Militaire MIL-N-894 & NACE MR-01-75.

Monel 450

Cet alliage présente une bonne résistance à la fatigue et une conductivité thermique relativement élevée. Il est utilisé pour les condenseurs d'eau de mer, les plaques de condenseur, les tubes de distillateur, les tubes d'évaporateur et d'échangeur de chaleur et les canalisations d'eau salée.

Monel K-500

Monel K-500 combine l'excellente résistance à la corrosion caractéristique de l'alliage Monel 400 avec les avantages supplémentaires d'une plus grande résistance et dureté.[28][29] Les propriétés accrues sont obtenues en ajoutant de l'aluminium et du titane à la base nickel-cuivre, et en chauffant dans des conditions contrôlées de sorte que des particules submicroscopiques de Ni3 (Ti, Al) soient précipitées dans toute la matrice.

La résistance à la corrosion de l'alliage Monel K-500 est sensiblement équivalente à celle de l'alliage 400, sauf que, lorsqu'il est durci par vieillissement, l'alliage K-500 a une plus grande tendance à la fissuration par corrosion sous contrainte dans certains environnements. L'alliage Monel K-500 s'est avéré résistant à un environnement de gaz acide. La combinaison de très faibles taux de corrosion dans l'eau de mer à grande vitesse et de haute résistance rend l'alliage K-500 particulièrement adapté aux arbres de pompes centrifuges en service marin. Dans l'eau de mer stagnante ou lente, un encrassement peut se produire suivi de piqûres, mais ces piqûres ralentissent après une attaque initiale assez rapide.

Les applications typiques de l'alliage K-500 sont les arbres de pompe et les turbines, les racles et les racleurs, les masses-tiges de puits de pétrole, les instruments et les composants électroniques.

Monel R-405

Monel R-405 est la version d'usinage libre du Monel 400. Il s'agit d'un alliage nickel-cuivre avec une quantité contrôlée de soufre ajouté pour fournir des inclusions de sulfure qui agissent comme brise-copeaux pendant l'usinage. Comme le Monel 400, l'alliage R-405 résiste à l'eau de mer et à la vapeur à haute température ainsi qu'aux solutions salines et caustiques. Le Monel R-405 est un alliage en solution solide qui ne peut être durci que par écrouissage. Cet alliage de nickel présente des caractéristiques telles qu'une bonne résistance à la corrosion, une bonne soudabilité et une résistance élevée. Un faible taux de corrosion dans l'eau saumâtre ou de mer à écoulement rapide combiné à une excellente résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte dans la plupart des eaux douces combinée à sa résistance à une variété de conditions corrosives justifie sa large utilisation dans les applications marines et d'autres solutions de chlorure non oxydantes. Cet alliage nickel-cuivre est particulièrement résistant aux acides chlorhydrique et fluorhydrique lorsqu'ils sont désaérés. Comme on pouvait s'y attendre en raison de sa teneur élevée en cuivre, l'alliage R-405 est rapidement attaqué par les systèmes d'acide nitrique et d'ammoniac.

L'alliage R-405 est principalement utilisé pour les machines à visser automatiques et n'est généralement pas recommandé pour d'autres applications.

Monel 502

Le Monel 502 est un alliage nickel-cuivre et son numéro UNS est N05502. Cette nuance présente également une bonne résistance au fluage et à l'oxydation. Le Monel 502 peut être formé sous différentes formes. Le Monel 502 peut être usiné de la même manière que les aciers inoxydables austénitiques.