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Monel K500 e Monel 400 condividono la stessa base: circa due parti di nichel per una parte di rame, con lo stesso carattere di corrosione e la stessa matrice cubica a facce centrate. Nessuna delle due leghe è una superlega indurita per precipitazione, e nessuna delle due è scelta per la parte alta di un intervallo di temperatura. La differenza tra loro sono due aggiunte di lega e il trattamento termico che tali aggiunte rendono possibile, e quasi ogni differenza di proprietà in questo articolo torna a questo.

Una conseguenza vale la pena di essere dichiarata all'inizio, perché è dove il confronto è più spesso gestito male. Le cifre di resistenza pubblicate per queste due leghe sono date per forma e per condizione di trattamento termico, e il divario tra loro cambia enormemente a seconda delle condizioni che vengono confrontate. Una versione di questo confronto che non dichiara alcuna condizione non può essere utilizzata per specificare nulla, e i numeri sottostanti sono quindi forniti con la condizione allegata.

La lega 400 è una lega a soluzione solida. Nichel e rame sono solubili l'uno nell'altro in tutte le proporzioni, quindi il materiale è monofase, e l'unico modo per indurirlo è lavorarlo a freddo. La lega K500 prende la stessa base e aggiunge alluminio e titanio, che consente alla lega di essere indurita per invecchiamento: un ciclo di riscaldamento controllato precipita particelle submicroscopiche di Ni₃(Ti, Al) attraverso la matrice. La descrizione pubblicata lo afferma chiaramente, che K500 combina la resistenza alla corrosione di 400 con i vantaggi aggiunti di maggiore resistenza e durezza, e che l'aumento deriva da quelle due aggiunte e dal trattamento di invecchiamento.

Le composizioni differiscono esattamente in quegli due elementi più piccoli spostamenti nei residui. Ogni altra cifra è vicina, motivo per cui le due leghe si comportano in modo così simile in servizio.

Il limite di zolfo è la riga silenziosa in quella tabella. È circa due volte e mezzo più stretto in K500 che in 400, e la ragione è la stessa proprietà che rende la lega forte: una volta che il precipitato è in posizione c'è meno duttilità disponibile per assorbire il danno che un'inclusione di zolfo fa lungo un bordo del grano.

Il confronto pubblicato afferma che K500 ha circa tre volte la resistenza allo snervamento e due volte la resistenza a trazione di 400. Questa è una cifra reale, e descrive un accoppiamento di condizioni. La tabella sottostante confronta le due leghe nelle condizioni in cui ciascuna viene effettivamente fornita, su barre e vergella.

Leggendo quella tabella, la rivendicazione si risolve. K500 in condizione ricotto è più resistente di 400 in condizione ricotto, di circa 1,2 volte sulla resistenza a trazione e circa 1,4 volte sullo snervamento, che è un margine e non un fattore. Laminato a caldo, i due si sovrappongono quasi completamente: gli intervalli di snervamento sono 276 - 690 MPa per 400 e 276 - 758 MPa per K500, quindi una barra laminata a caldo di 400 può essere forte quanto una barra laminata a caldo di K500.

Ciò che le cifre pubblicate di tre e due confrontano effettivamente è K500 che è stato indurito per invecchiamento contro 400 in condizione ricotto. Questo è un confronto legittimo, perché è così che le due leghe vengono più spesso acquistate l'una contro l'altra, ma è un confronto tra due condizioni invece che tra due leghe.

Il confronto è solo a metà quando la resistenza è stata stabilita. Quattro costi sono associati ad essa, e ognuno è una riga in una specifica e non una nota a piè di pagina.

La lega 400 non ha nessuno di questi costi. È una soluzione solida monofase che si indurisce solo per lavorazione a freddo, non ha un passaggio di invecchiamento da superare, nessuna contrazione da considerare e nessuna perdita di saldabilità nella condizione in cui viene fornita. Dove la sua resistenza è sufficiente, è il materiale più semplice da specificare.

Due delle differenze fisiche tra queste leghe sono controintuitive, e una di esse è regolarmente dichiarata nel modo sbagliato nella letteratura dei fornitori.

La riga della temperatura di Curie merita lo spazio. La lega 400 ha una temperatura di Curie all'interno dell'intervallo ambientale, e la nota pubblicata che la accompagna è esplicita: il valore è influenzato da variazioni nella composizione chimica, l'intervallo mostrato è ciò che ci si può aspettare dalla normale produzione, e quindi alcuni lotti saranno magnetici a temperatura ambiente e altri no. La stessa fonte aggiunge che se c'è un forte requisito per caratteristiche non magnetiche, dovrebbero essere considerate altre leghe della famiglia.

K500 non ha tale ambiguità. La sua temperatura di Curie si trova tra circa -90 e -134 °C a seconda della condizione, il che pone la temperatura ambiente ben al di sopra di essa, e la descrizione pubblicata è che la lega è virtualmente non magnetica anche a temperature piuttosto basse. Quindi, per un requisito non magnetico, il grado induribile per invecchiamento è il più sicuro dei due. Questo è l'opposto dell'assunzione con cui la maggior parte degli acquirenti arriva, poiché K500 è la lega più forte e la forza è solitamente presunta costare qualcosa.

Una clausola di elaborazione appartiene a quella lettura. La fonte pubblicata nota che il riscaldamento può lasciare una pellicola magnetica sulla superficie esterna del pezzo, perché alluminio e rame possono ossidarsi selettivamente, e che la pellicola può essere rimossa con acido. Un requisito magnetico dovrebbe quindi indicare la condizione superficiale sull'ordine di acquisto accanto alla lega.

La posizione pubblicata è che la resistenza alla corrosione di K500 è sostanzialmente equivalente a quella di 400, con un'eccezione. Nella condizione indurita per invecchiamento, K500 ha una maggiore tendenza alla creazione di cricche per corrosione sotto tensione in alcuni ambienti. La parola sostanzialmente sta facendo un lavoro reale in quella frase, e l'eccezione è l'unica cosa che un acquirente deve verificare prima di scegliere la condizione invecchiata per un servizio umido.

Dove i due sono insieme, sono insieme nei mezzi che contano. Entrambi sono ampiamente utilizzati nel servizio marino, e entrambi mostrano tassi di corrosione molto bassi in acqua di mare fluente. Entrambi sono soggetti alla stessa limitazione in quel mezzo: l'acqua di mare stagnante o a lento movimento induce attacco per fessura e per vaiolatura, e la descrizione pubblicata di K500 nota che può verificarsi incrostazione seguita da vaiolatura, che rallenta dopo un attacco iniziale abbastanza rapido. La lega 400 è anche resistente alla creazione di cricche per corrosione sotto tensione e alla vaiolatura nella maggior parte delle acque dolci e industriali, e offre un'eccezionale resistenza all'acido fluoridrico in tutte le concentrazioni fino al punto di ebollizione, che la stessa fonte descrive come forse il comportamento più resistente di qualsiasi lega ingegneristica comunemente utilizzata. È anche resistente a una serie di impieghi con acido solforico e cloridrico in condizioni riducenti.

K500 porta un dato di corrosione proprio che vale la pena conoscere, perché si applica a un servizio in cui la resistenza è la ragione della scelta. È descritto come resistente a un ambiente di gas acido: dopo sei giorni di immersione continua in soluzioni sature di idrogeno solforato a 3.500 ppm, attraverso valori di pH acidi e basici da 1,0 a 11,0, campioni a U di lamiera invecchiata non hanno mostrato cricche. Si è formata una scaglia nera compatta e i campioni hanno misurato 28 - 40 HRC. Questa è la qualifica dietro la lega nel settore petrolifero e nei servizi acidi, ed è una qualifica per la condizione invecchiata.

Solo per un accoppiamento di condizioni, e tale accoppiamento deve essere dichiarato. K500 che è stato indurito per invecchiamento ha circa tre volte la resistenza allo snervamento e circa il doppio della resistenza a trazione di 400 in condizione ricotto, che è il confronto descritto dalle cifre pubblicate. Confrontando condizioni simili si ottiene un divario molto più piccolo: ricotto contro ricotto è circa 1,2 volte sulla resistenza a trazione, e nella condizione laminata a caldo i due intervalli si sovrappongono.

Due aggiunte di lega e il trattamento termico che consentono. La lega 400 è una soluzione solida di nichel e rame che è monofase e può essere indurita solo per lavorazione a freddo. La lega K500 aggiunge tra il 2,30 % e il 3,15 % di alluminio e tra lo 0,35 % e lo 0,85 % di titanio, il che rende un trattamento di invecchiamento controllato che precipita particelle submicroscopiche di Ni₃(Ti, Al) attraverso la matrice. Tutto il resto ne consegue.

Sostanzialmente, con un'eccezione che i dati pubblicati dichiarano chiaramente. Nella condizione indurita per invecchiamento, K500 ha una maggiore tendenza alla creazione di cricche per corrosione sotto tensione in alcuni ambienti. Dove il mezzo comporta quel rischio, 400 è la scelta più sicura a meno che la resistenza non sia essenziale, e in entrambi i casi il mezzo deve essere verificato rispetto ai dati pubblicati prima che la condizione sia fissata.

K500, e per una ragione che è facile da invertire. La temperatura di Curie di 400 si trova tra 21 e 49 °C, che attraversa l'ambiente, e la nota pubblicata è che alcuni lotti saranno magnetici a temperatura ambiente e altri no. K500 ha una temperatura di Curie tra circa -90 e -134 °C, ben al di sotto dell'ambiente, ed è descritto come virtualmente non magnetico anche a temperature piuttosto basse.

Non nella condizione indurita per invecchiamento, e la guida pubblicata è esplicita che la saldatura di materiale indurito per invecchiamento dovrebbe essere evitata a causa della notevole riduzione della duttilità. Dove un giunto deve raggiungere la resistenza invecchiata, la sequenza è saldare materiale ricotto e quindi eseguire il trattamento di invecchiamento. La lega 400 può essere unita con i processi convenzionali nella condizione in cui viene fornita.

Le proprietà vengono perse e non possono essere recuperate invecchiando di nuovo. Il materiale sovrainvecchiato ha proprietà meccaniche inferiori rispetto al materiale correttamente invecchiato, e per rafforzarlo il pezzo deve essere ricotto in soluzione a 1.800 - 1.900 °F per ridissolvere il precipitato e poi ri-invecchiato. Tutto il beneficio di qualsiasi lavorazione a freddo viene perso in quel ricotto, quindi il miglior risultato disponibile in seguito è la cifra ricotto e invecchiato.

Monel K500 è Monel 400 con aggiunta di alluminio e titanio e applicazione di un trattamento di invecchiamento. Questo gli conferisce circa tre volte la resistenza allo snervamento e il doppio della resistenza a trazione di 400 ricotto, e toglie quattro cose: duttilità, una certa resistenza alla corrosione sotto tensione nella condizione invecchiata, saldabilità in quella condizione e la semplicità di un materiale senza passaggi di processo irreversibili. Tra queste due posizioni le differenze fisiche sono piccole, tranne in due punti: 400 conduce il calore meglio di circa il 28 %, e K500 è il più affidabilmente non magnetico a temperatura ambiente perché la sua temperatura di Curie si trova ben al di sotto dell'ambiente mentre quella di 400 si trova al suo interno.

Entrambe le leghe sono fornite da Changzhou, Jiangsu, in barre, fili, nastri, lamiere e tubi, nelle forme e condizioni descritte dagli intervalli pubblicati sopra. L'impianto detiene la certificazione ISO 9001 ed è auditato da SGS. Inviare il mezzo di servizio, la resistenza richiesta e la sequenza di fabbricazione, e la scelta tra i due deriva da queste tre risposte.

1. Bollettino tecnico Special Metals SMC-053, lega nichel-rame MONEL 400. Fonte per i limiti di composizione, la densità e l'intervallo di fusione, il modulo e il coefficiente di Poisson, la temperatura di Curie e la nota che attraversa l'ambiente in modo che alcuni lotti siano magnetici a temperatura ambiente, gli intervalli di proprietà meccaniche per forma e condizione, l'affermazione che la lega è una soluzione solida monofase induribile solo per lavorazione a freddo, il limite di 1.000 °F in atmosfere ossidanti e il comportamento alla corrosione in acqua di mare, acqua dolce e acido fluoridrico.
2. Bollettino tecnico Special Metals SMC-062, lega MONEL K-500. Fonte per gli intervalli di alluminio e titanio, i limiti di residui più stretti, la descrizione della lega come combinazione della resistenza alla corrosione di 400 con maggiore resistenza e durezza attraverso la precipitazione di Ni₃(Ti, Al), gli intervalli di proprietà meccaniche per forma e condizione, la densità, le caratteristiche magnetiche e le temperature di Curie per condizione, la pellicola magnetica superficiale e la sua rimozione, l'equivalenza di corrosione e l'eccezione di corrosione sotto tensione nella condizione invecchiata, i dati sui gas acidi, la nota sulla velocità dell'acqua di mare e la contrazione di invecchiamento.
3. Lo stesso bollettino, sulla giunzione. Fonte per l'affermazione che la saldatura di materiale indurito per invecchiamento dovrebbe essere evitata a causa della notevole riduzione della duttilità, e che i trattamenti di invecchiamento vengono eseguiti dopo la saldatura di materiale ricotto dove il giunto deve raggiungere la resistenza invecchiata.
4. Lo stesso bollettino, sul trattamento termico e la lavorazione. Fonte per il comportamento di sovrainvecchiamento, il requisito di ricottura in soluzione a 1.800 - 1.900 °F e ri-invecchiamento, la perdita di tutti i benefici della lavorazione a freddo in quel ricotto, la cifra ricotto e invecchiato come la più alta disponibile in seguito, e la pratica di lavorare fuori misura, indurire per invecchiamento e finire a misura.
5. Lo stesso bollettino, sugli intervalli di proprietà nominali pubblicati. Fonte per l'avvertenza che gli intervalli sono compositi per varie dimensioni di prodotto e non sono adatti a scopi di specifica.
6. UNS N04400 e N05500 come pubblicati per queste due leghe. Fonte per gli identificatori utilizzati nella tabella di composizione.
7. Registri di consegna detenuti per DLX Alloy che coprono entrambi i gradi. Fonte per le forme di prodotto e le condizioni in cui sono offerti.

Ogni cifra sopra è un valore pubblicato per il prodotto standard, e diverse di esse sono compositi che coprono una gamma di dimensioni e temperamenti. Non sono adatti a scopi di specifica. La condizione è parte della specifica su entrambe le leghe, quindi un ordine di acquisto che nomina la lega senza nominare il temperamento non descrive il materiale che viene acquistato. L'accettazione si basa sul certificato di prova del laminatoio per il lotto fornito.