Чи впливає коливання співвідношення нікель-мідь у Monel 400 на його стійкість до корозії

Монель 400 – це однофазний-твердий-розчин нікелю-мідного сплаву зі стандартним номінальним складом приблизно 65% Ni, 33% Cu та невеликою кількістю інших елементів. Співвідношення нікель-мідь є основним фактором, що визначає його основну стійкість до корозії, тому будь-яке відхилення від зазначеного діапазону безпосередньо впливатиме на його -антикорозійні характеристики.

У відновлювальних кислих середовищах(таких як не-соляна кислота, сірчана кислота та фтористоводнева кислота), нікель є основним елементом, який надає сплаву стійкість до корозії. Він може утворювати стабільну пасивну плівку та протистояти ерозії іонів водню. Коли вміст нікелю занадто низький, а частка міді надмірно висока, здатність сплаву протистояти відновним кислотам значно послаблюється. Пасивна плівка стає менш щільною та більш схильною до локального руйнування, що призводить до прискореної загальної та міжкристалітної корозії.

В окисних середовищах і нейтральних розчинах солей(включаючи морську воду, що є найбільш типовим сценарієм застосування Monel 400), мідь синергізує з нікелем для підвищення стійкості сплаву до точкової корозії, щілинної корозії та ерозії іонами хлориду. Якщо вміст міді надто низький, а нікель домінує надмірно, стійкість сплаву до локальної корозії, -спричиненої хлоридами, знизиться, що збільшить ймовірність виникнення точкової та щілинної корозії в морських і солонуватих водах.

Monel 400 зберігає структуру-кубічного твердого-розчину з центром на грані в межах стандартного діапазону складу. Значні коливання співвідношення нікель-мідь можуть спричинити виділення других фаз або утворення гетерогенних структур. Ці структурні дефекти стають кращими місцями для початку корозії, що ще більше погіршує загальну та локальну корозійну стійкість. Для промислового застосування співвідношення нікель-мідь має суворо контролюватися в межах стандартного діапазону специфікацій, щоб забезпечити постійну та надійну стійкість до корозії.

Фосфор (P) і сірка (S) загальновизнані як шкідливі залишкові домішки в Monel 400, і їх вміст повинен бути суворо обмежений стандартними специфікаціями.

Сірка має надзвичайно низьку тверду розчинність у нікелевій-мідній матриці Monel 400. Навіть невелика кількість сірки поєднується з нікелем та іншими елементами, утворюючи евтектичні сполуки з низькою{2}}температурою плавлення-, головним чином сульфід нікелю, який в основному розподіляється на границях зерен.

Під час гарячих процесів обробки, таких як кування та гаряча прокатка, ці зернисто-граничні сульфідні фази передчасно плавляться, що призводить до гарячої короткочасності-сплав схильний до розтріскування та руйнування під дією термічної напруги, що серйозно знижує оброблюваність у гарячому стані та продуктивність.

Сегрегація сірки на межах зерен також руйнує суцільність пасивної плівки та цілісність структури меж зерен. Це підвищує чутливість до міжкристалітної корозії та знижує механічну стабільність сплаву в корозійних середовищах, тому вміст сірки зазвичай контролюється до надзвичайно низького рівня у виробництві.

Фосфор також має обмежену розчинність у Monel 400. Надлишок фосфору відділятиметься на межах зерен і утворюватиме крихкі фосфідні фази, знижуючи пластичність і в’язкість сплаву, особливо ударну в’язкість за кімнатної та низьких температур.

Виділення фосфору може викликати міжкристалітну корозію та корозійне розтріскування під напругою. Це руйнує однорідність поверхневої пасивної плівки, створює електрохімічні різниці потенціалів на границях зерен і прискорює локальне корозійне розчинення.

Хоча шкідливість фосфору відносно менша, ніж сірки, він все ж погіршує механічні властивості та корозійну стійкість сплаву. Таким чином, і фосфор, і сірка розглядаються як неминучі шкідливі домішки, і їх верхня межа чітко визначена в стандартах на матеріали, щоб гарантувати технологічність і експлуатаційні характеристики Monel 400