Rozsah tvrdosti slitiny Monel a vliv různých stavů zpracování (žíhané vs. válcované za studena-)
1. Rozsah tvrdosti slitiny Monel
Monel 400
Je to pevná -roztokem zpevněná slitina niklu-mědi a její tvrdost do značné míry závisí na podmínkách zpracování:
Žíhaný stav: Tvrdost podle Brinella (HB) je65–95, Rockwell B tvrdost (HRB) je50–70. V tomto stavu má slitina nejnižší tvrdost, optimální tažnost a houževnatost, díky čemuž je vhodná pro hluboké tažení, ohýbání a další tvářecí procesy.
Stav válcovaný za studena-: S nárůstem deformace tvářením za studena (např. 20%, 40%, 60% deformace) tvrdost výrazně stoupá. Když deformace za studena dosáhne 50–60 %, může dosáhnout tvrdosti podle Brinella (HB).180–220a tvrdost Rockwell B (HRB) může dosáhnout90–100.
Stav -ošetřovaný řešením: Podobné jako žíhaný stav, s tvrdostí podle Brinella (HB).70–90, který se používá k obnovení tažnosti slitiny po tváření za studena.
Monel K-500
Jedná se o precipitační-tvrzenou variantu Monel 400, která může dosáhnout vyšší tvrdosti úpravou stárnutím:
Žíhaný stav: Tvrdost podle Brinella (HB) je80–100, Rockwell B tvrdost (HRB) je60–80, mírně vyšší než žíhaný Monel 400 díky svému přirozenému složení slitiny.
Starý stav: Po ošetření roztokem + ošetření stárnutím (typicky zahřátí na 480–510 stupňů a držení po dobu 4–6 hodin) slitina vysráží jemné fáze zpevnění Ni3(Al,Ti). V tomto bodě může dosáhnout tvrdost podle Brinella (HB).240–280a může dosáhnout tvrdosti Rockwell C (HRC).25–35, která je mnohem vyšší než Monel 400.
Válcováno za studena-+ letitý stav: Kombinace zpracování za studena a ošetření stárnutím může dále zlepšit tvrdost, s tvrdostí podle Brinella (HB) až280–320a tvrdost Rockwell C (HRC) až30–40.
2. Vliv různých stavů zpracování (žíhané vs. válcované za studena-) na tvrdost
Úprava žíháním: Snížení tvrdosti, zlepšení tažnosti
Žíhání je proces tepelného zpracování, který zahrnuje zahřátí slitiny na teplotu nad její rekrystalizační teplotou (obvykle 870–920 stupňů pro slitinu Monel), její držení po určitou dobu a následné pomalé ochlazení.
Mechanismus: Během žíhání procházejí deformovaná zrna za studena-zpracované slitiny rekrystalizací, čímž se tvoří nová rovnoosá zrna. Dislokace vznikající při tváření za studena jsou eliminovány a vnitřní pnutí slitiny je uvolněno.
Vliv na tvrdost: Žíhání výrazně snižuje tvrdost slitiny Monel a obnovuje ji na nejnižší úroveň slitiny. Například za studena-válcovaný Monel 400 s HB 200 lze po úplném žíhání snížit na HB 70–90.
Scénář aplikace: Žíhaná slitina Monel je vhodná pro procesy vyžadující vysokou tvárnost, jako je lisování, kování a svařování.
Úprava válcováním za studena: Zvýšení tvrdosti, snížení tažnosti
Válcování za studena se týká válcování slitiny při teplotě nižší, než je její rekrystalizační teplota (obvykle pokojová teplota).
Mechanismus: Válcování za studena způsobuje plastickou deformaci zrn slitiny, což vede k násobení dislokací a zamotávání, stejně jako k prodloužení a zjemnění zrn. Pohyb dislokací je omezován, což má za následekotužování práceslitiny.
Vliv na tvrdost: Tvrdost roste lineárně s nárůstem deformace za studena. Při malé deformaci (10–20 %) je nárůst tvrdosti mírný; když deformace přesáhne 40 %, tvrdost prudce vzroste. Například Monel 400 může dosáhnout zvýšení tvrdosti o více než 100 % po 60 % válcování za studena.
Vedlejší účinek: Zatímco zlepšuje tvrdost, válcování za studena výrazně snižuje tažnost slitiny (např. prodloužení klesá z 35–40 % v žíhaném stavu na méně než 5 % ve stavu válcovaném za studena s vysokou-deformací-), díky čemuž je náchylná k praskání během následného zpracování.
Shrnutí stupně dopadu
Stav zpracování je jedním zdominantní faktoryovlivňující tvrdost Monelovy slitiny. U Monel 400 může být tvrdost za studena-válcovaného stavu2–3krát vyššínež u žíhaného stavu. U Monel K-500 může kombinace válcování za studena a ošetření stárnutím dále zesílit rozdíl v tvrdosti, čímž se tvrdost stane zpevněným3–4krát vyššínež u žíhaného stavu.
