Le monel est un groupe d'alliages de nickel (de 52 à 67 %) et de cuivre, avec de petites quantités de fer, de manganèse, de carbone et de silicium. Monel n'est pas un alliage cupronickel car il contient moins de 60% de cuivre.

Plus solides 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.

Monel a été créé en 1905 par l'International Nickel Company (Inco).

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 monophasé. 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 de faibles vitesses d'alimentation. Il résiste à la corrosion et aux acides, et certains alliages peuvent résister à un feu dans l'oxygène pur. Il est couramment utilisé dans les applications avec des conditions hautement 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 de gamma prime lors du vieillissement. 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 1300 à 1350 ° 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 de températures considérable.

Application:

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 revêtements d'avions-fusées expérimentaux, tels que le X-15 nord-américain, pour résister à la grande chaleur générée par le frottement aérodynamique lors d'un vol 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 l'augmentation du poids des pièces en raison de la haute densité de Monel.

Monel est utilisé pour le câblage de sécurité dans la maintenance des aéronefs pour garantir que les fixations ne peuvent pas se défaire, généralement dans les zones à haute température; fil inoxydable est utilisé dans d'autres domaines pour l'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 à 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 de Monel le rend idéal dans des applications telles que les systèmes de tuyauterie, les arbres de pompe, les vannes d'eau de mer, le fil de pêche à la 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 du champ magnétique. Dans la navigation de plaisance, le Monel est utilisé comme fil pour saisir les manilles des câbles d'ancrage, des réservoirs d'eau et de carburant et pour les applications sous-marines. Il est également utilisé pour les arbres porte-hélices 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 flèche et le cadre 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. Le New York Times du 12 août 1915 publie un article sur un yacht de 215 pieds,"le premier navire jamais construit avec une coque entièrement en Monel,"ce"est parti en morceaux"en seulement six semaines et a dû être mis au rebut,"à cause de la désintégration de ses fesses par action électrique."Le squelette en acier du yacht s'est détérioré en raison de l'interaction électrolytique avec le Monel.

Dans la recherche sur les oiseaux de mer, et le baguage ou le baguage des oiseaux en particulier, Monel a été utilisé pour fabriquer des bagues ou des anneaux d'oiseaux pour de nombreuses espèces, telles que les albatros, qui vivent dans un environnement d'eau de mer corrosif.

Alliages

Monel 400

Le 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 au contact de 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 au gaz de tungstène. Le soudage par résistance est une méthode très satisfaisante pour assembler 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 à l'aide de 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'outils 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 et autres.

Monel 405

Monel 405 est la qualité 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 l'alliage 400, mais le soufre est modifié 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 des 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. Monel 405 est désigné UNS N04405 et est couvert par ASME SB -164, ASTM B-164, Fédéral 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 la tuyauterie d'eau salée.

Monel K-500

Monel K-500 combine l'excellente caractéristique de résistance à la corrosion de l'alliage Monel 400 avec les avantages supplémentaires d'une plus grande résistance et dureté. 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 à l'état 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 corrosif. La combinaison de taux de corrosion très faibles dans l'eau de mer à grande vitesse et d'une résistance élevée 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 roues, les racles et les racleurs, les colliers de forage de puits de pétrole, les instruments et les composants électroniques.

Monel R-405

Monel R-405 est la version d'usinage libre de 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 des 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. Monel R-405 est un alliage en solution solide qui ne peut être durci que par travail à froid. 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 compte tenu de sa forte teneur en cuivre, l'alliage R-405 est rapidement attaqué par les systèmes d'acide nitrique et d'ammoniac.

Monel 502

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. Monel 502 peut être formé dans différentes formes. Le Monel 502 peut être usiné comme les aciers inoxydables austénitiques.

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