Materiálový list: Alloy K-500 / 2.4375 (Monel K-500 / Nicorros Al)
Alloy K-500 (W.Nr. 2.4375, UNS N05500) je precipitačně vytvrditelná slitina niklu a mědi, která kombinuje vynikající korozní odolnost základního typu Alloy 400 s výhodami extrémní mechanické pevnosti, tvrdosti a odolnosti proti únavě materiálu. Těchto vylepšených vlastností je dosaženo cíleným legováním hliníkem a titanem, které při řízeném tepelném zpracování (stárnutí) vytvářejí submikroskopické intermetalické srážky v celé matrici. Slitina navíc zůstává plně nemagnetická i za velmi nízkých kryogenních teplot.
1. Přesné chemické složení
| Prvek (Značka) |
Procentuální podíl (%) |
Hlavní metalurgický význam a vliv |
| Nikl (Ni) |
Min. 63.0 % |
Základní kov matrice poskytující excelentní odolnost proti korozi za napětí a vynikající tažnost. |
| Měď (Cu) |
27.0 - 33.0 % |
Zvyšuje rezistenci vůči tekoucí mořské vodě, brakickým kapalinám a neoxidujícím minerálním kyselinám. |
| Hliník (Al) |
2.30 - 3.15 % |
Klíčový prvek precipitace; reaguje s niklem za tvorby intermetalické fáze gama-prim (Ni3Al,Ti) způsobující vytvrzení. |
| Titan (Ti) |
0.35 - 0.85 % |
Spolupůsobí s hliníkem při tvorbě vytvrzujících srážek, čímž radikálně zvyšuje mez kluzu a tvrdost kovu. |
| Železo (Fe) |
Max. 2.0 % |
Kontrolovaná příměs zvyšující odolnost proti erozi a mechanickému opotřebení. |
2. Mechanické vlastnosti (Typické hodnoty při 20 °C ve vytvrzeném stavu)
| Mechanický parametr |
Garantovaná hodnota |
Podmínky a stav materiálu |
| Mez kluzu (Rp 0.2) |
≥ 690 MPa |
Ve stavu po precipitačním vytvrzení stárnutím (Age-Hardened). Více než trojnásobná hodnota oproti žíhané Alloy 400. |
| Pevnost v tahu (Rm) |
965 - 1150 MPa |
Extrémní pevnostní rozsah umožňující nasazení na vysoce zatížené rotační hřídele a upínací prvky. |
| Tažnost (A5) |
≥ 20 % |
Zachovává si dobrou plastickou rezervu a vysokou rázovou houževnatost i přes vysokou tvrdost. |
| Tvrdost (HRC) |
28 - 35 HRC |
Zajišťuje vysokou odolnost proti otěru, mechanickému opotřebení a kavitační erozi v námořních prvcích. |
3. Fyzikální vlastnosti
| Fyzikální veličina |
Hodnota |
Teplota a poznámka |
| Hustota |
8.44 g/cm3 |
Měrná hmotnost materiálu ve vytvrzeném stavu při pokojové teplotě 20 °C. |
| Bod tání |
1315 - 1350 °C |
Teplotní rozsah tavení modifikované nikl-měděné matrice tuhého roztoku. |
| Tepelná vodivost |
19.0 W/m·K |
Měřeno při 20 °C; mírně nižší než u Alloy 400 z důvodu přítomnosti precipitátů. |
| Magnetické vlastnosti |
Zcela nemagnetická |
Curieova teplota leží extrémně nízko (-100 °C). Materiál zůstává plně nemagnetický v běžných i kryogenních podmínkách. |
| Modul pružnosti (E) |
179 GPa |
Modul pružnosti v tahu zaručující stabilní přenos torzního momentu u dlouhých čerpadlových hřídelí. |
4. Detailní popis vlastností a korozní odolnosti
Alloy K-500 si plně zachovává vynikající korozní vlastnosti základní slitiny Alloy 400. Vykazuje zanedbatelný korozní úbytek v proudící mořské vodě, slané mlze a brakických prostředích. Výjimečná je její odolnost proti erozi a kavitaci, což v kombinaci s vysokou tvrdostí umožňuje nasazení v místech s vysokým mechanickým třením a prouděním kapalin. Slitina bezpečně odolává chloridovému koroznímu praskání a vykazuje dobrou stálost v kyselých prostředích (např. sirovodík H2S). Je však metalurgicky citlivější ve stavu po vytvrzení na korozní praskání pod napětím v přítomnosti některých specifických horkých hydrochloridových par. Stejně jako Alloy 400, ani tento materiál nesmí být vystaven silně oxidačním minerálním kyselinám (např. dusičné).
5. Nejčastější průmyslové aplikace a využití
- Námořní inženýrství a off-shore průmysl: kované hřídele lodních šroubů, lodní hřídele, vysoce pevné lodní svorníky a upevnění.
- Těžba ropy a zemního plynu: vrtné nářadí, hřídele ponorných čerpadel, dnové přístroje, oběžná kola ventilů a vysoce namáhané HPHT komponenty (splňující NACE standardy).
- Strojírenská výroba: vysoce pevné mechanické spojovací prvky, korozivzdorné pružiny a stírací nože (doctor blades) pro papírenský průmysl.
- Zbrojní průmysl a letectví: nemagnetické pevnostní díly a gyroskopy.
6. Přehled norem a specifikace dle hutních polotovarů
| Typ polotovaru |
Technická norma ASTM / ASME / AMS / QQ-N |
Rozsah platnosti a určení aplikace |
| Kruhová tyč / Výkovek |
ASTM B865 / ASME SB865 / QQ-N-286 |
Kované, za tepla válcované a za studena tažené tyče pro strojírenské obrábění čerpadlových hřídelí a lodních svorníků. |
| Plech / Deska / Pás |
DIN 17750 / QQ-N-286 (Ploché) |
Přesně stříhané a válcované žíhané plechy/pásy pro lisování pružných prvků, membrán a stíracích nožů. |
| Trubka bezešvá |
DIN 17751 / QQ-N-286 (Trubky) |
Bezešvé potrubní trubky a pouzdra pro hlubinné měřicí přístroje a nemagnetické ochranné jímky. |
| Drát |
ASTM B865 (Drát) / DIN 17753 / AMS 4676 |
Za studena tažené kalibrované dráty určené pro výrobu korozivzdorných nemagnetických pružin a spojovacího materiálu. |
Tento technický list má výhradně informativní charakter. Data jsou sjednocena z oficiálních specifikací výrobců Special Metals, VDM Metals a Haynes International za účelem křížového porovnání ekvivalentů.