Utječe li fluktuacija omjera nikla-bakra u Monel 400 na njegovu otpornost na koroziju

Monel 400 je jednofazna-kruta-otopina legura nikla-bakra sa standardnim nominalnim sastavom od približno 65% Ni, 33% Cu i malim količinama drugih elemenata. Omjer nikla-bakra ključni je čimbenik koji određuje njegovu temeljnu otpornost na koroziju, tako da će svako odstupanje od navedenog raspona izravno utjecati na njegovu anti-izvedbu korozije.

U smanjenju kiselih sredina(kao -klorovodična kiselina koja ne oksidira, sumporna kiselina i fluorovodična kiselina), nikal je primarni element koji leguri daje otpornost na koroziju. Može formirati stabilan pasivni film i oduprijeti se eroziji vodikovih iona. Kada je sadržaj nikla prenizak, a udio bakra pretjerano visok, sposobnost legure da izdrži redukcijske kiseline značajno je oslabljena. Pasivni film postaje manje gust i skloniji lokalnom kvaru, što dovodi do ubrzane opće korozije i interkristalne korozije.

U oksidirajućim sredinama i neutralnim otopinama soli(uključujući morsku vodu, što je najtipičniji scenarij primjene Monela 400), bakar sinergizira s niklom kako bi se poboljšala otpornost legure na rupičastu koroziju, koroziju u pukotinama i eroziju kloridnih iona. Ako je sadržaj bakra prenizak, a nikal pretjerano dominira, otpornost legure na lokaliziranu koroziju-izazvanu kloridom će se smanjiti, zbog čega će biti vjerojatnije da će proizvesti rupičastu i pukotinsku koroziju u morskim i boćatim vodama.

Monel 400 održava strukturu-kubične čvrste-otopine s licem u središtu unutar svog standardnog raspona sastava. Ozbiljne fluktuacije u omjeru nikal-bakar mogu uzrokovati taloženje drugih faza ili stvaranje heterogenih struktura. Ovi strukturni nedostaci postaju preferirana mjesta za početak korozije, dodatno smanjujući ukupnu i lokalnu otpornost na koroziju. Za industrijske primjene, omjer nikla-bakra mora biti strogo kontroliran unutar standardnog raspona specifikacija kako bi se osigurala dosljedna i pouzdana otpornost na koroziju.

Fosfor (P) i sumpor (S) univerzalno su prepoznati kao štetne zaostale nečistoće u Monel 400, a njihov sadržaj mora biti strogo ograničen u standardnim specifikacijama.

Sumpor ima izuzetno nisku krutu topljivost u nikal-bakrenoj matrici Monela 400. Čak i mala količina sumpora spojit će se s niklom i drugim elementima u eutektičke spojeve s niskom-talištem-točke, uglavnom nikal sulfid, koji su uglavnom raspoređeni na granicama zrna.

Tijekom procesa vruće obrade kao što je kovanje i vruće valjanje, ove zrna-granične sulfidne faze će se prerano rastopiti, što će rezultirati vrućom kratkoćom-legura je sklona pucanju i lomljenju pod toplinskim naprezanjem, ozbiljno smanjujući mogućnost obrade u vrućem stanju i učinak proizvodnje.

Segregacija sumpora na granicama zrna također uništava kontinuitet pasivnog filma i cjelovitost strukture granica zrna. Povećava osjetljivost interkristalne korozije i smanjuje mehaničku stabilnost legure u korozivnim okruženjima, pa se sadržaj sumpora u proizvodnji obično kontrolira na iznimno niskoj razini.

Fosfor također ima ograničenu topljivost u Monelu 400. Prekomjerni fosfor će se odvojiti na granicama zrna i formirati krte fosfidne faze, smanjujući plastičnost i žilavost legure, posebno udarnu žilavost na sobnoj i niskim temperaturama.

Segregacija fosfora može izazvati interkristalnu koroziju i pucanje uslijed korozije na naprezanje. Uništava jednoličnost površinskog pasivnog filma, stvara elektrokemijske razlike potencijala na granicama zrna i ubrzava lokalno otapanje korozije.

Iako je šteta od fosfora relativno blaža od one od sumpora, on još uvijek narušava mehanička svojstva i otpornost legure na koroziju. Stoga se i fosfor i sumpor smatraju neizbježnim štetnim nečistoćama, a njihove gornje granice jasno su navedene u materijalnim standardima kako bi se zajamčila obradivost i uslužna izvedba Monela 400