Wprowadzenie do składu chemicznego i właściwości stopu miedzianikowego (monel400/UNS 4400)

Stop Monel-400 jest stopem na bazie niklu, składającym się głównie z niklu metalicznego, ale także zawierającego metaliczną miedź. Ma doskonałe właściwości fizyczne, takie jak wysoka wytrzymałość i wysoka odporność na korozję, a jednocześnie wykazuje dobre właściwości fizyczne i mechaniczne. Dlatego stop Monel-400 jest szeroko stosowany w kluczowych komponentach w zaawansowanych dziedzinach przemysłu, takich jak przemysł petrochemiczny, nuklearny i obronny. Jednakże, ze względu na małą przewodność cieplną (21,744 W/mK) i współczynnik rozszerzalności liniowej (13,86) stopu monel-400 × 10 ⁻ * K ', dlatego jest on podatny na wpływ tendencji do pękania na gorąco podczas procesu spawania. W lokalnych warunkach ogrzewania i chłodzenia mogą wystąpić poważne problemy z naprężeniami i deformacjami, prowadzące do pojawienia się pęknięć w wyniku krzepnięcia spoiny w złączach spawanych. Obecnie badania właściwości mechanicznych stopu monel-400 w wysokich temperaturach są bardzo ograniczone.

metoda testowa

Próbę rozciągania w wysokiej temperaturze stopu Monel-400 przeprowadzono na maszynie wytrzymałościowej do symulacji termicznej Gleeble-1500D. Zgodnie z wymaganiami testu, materiał należy poddać obróbce przez cięcie drutem molibdenowym, aby uzyskać następujące specyfikacje: φ sześć × próbka A 120 mm. Przed przeprowadzeniem doświadczenia należy upewnić się, że powierzchnia próbki jest czysta i zmierzyć jej pierwotną średnicę. Po zainstalowaniu próbki na symulatorze termicznym zmierz rozmiar miernika między dwoma zaciskami. Ogrzewanie próbki osiąga się poprzez umieszczenie próbki w zamkniętej pętli symulatora. Podgrzewaj próbkę z szybkością 10 stopni Celsjusza na sekundę do 1100 stopni Celsjusza i trzymaj przez 3 minuty, następnie obniżaj ją z szybkością 3 stopni Celsjusza na sekundę do różnych temperatur testowych (odpowiednio 600 stopni Celsjusza, 700 stopni Celsjusza, 800 stopni Celsjusza, 900 stopni Celsjusza, 1000 stopni Celsjusza i 1100 stopni Celsjusza). W każdej temperaturze badania rozpocząć rozciąganie z szybkością odkształcania 10 ujemnych razy sześciennych na sekundę, aż próbka pęknie. Cały proces doświadczalny przeprowadzono w stanie próżni. Na koniec ręcznie odcięto powierzchnię pęknięcia próbki rozciągającej w wysokiej temperaturze i przekształcono ją w próbkę skaningowego mikroskopu elektronowego. Skanowanie powierzchni pęknięcia przeprowadzono pod skaningowym mikroskopem elektronowym.

Wyniki

Wytrzymałość na rozciąganie w wysokiej temperaturze

Krzywe naprężenia-odkształcenia przy rozciąganiu w różnych temperaturach można zobaczyć w stopie Monel-400 na rysunku 2. Z wykresu wynika, że ​​wraz ze wzrostem temperatury badania wytrzymałość stopu Monel-400 znacznie spada, a także maleje wytrzymałość na rozciąganie. Przykładowo wytrzymałość stopu na rozciąganie wynosi 106,49 MPa w temperaturze 600℃ i 22,41 MPa w temperaturze 1100℃, co wskazuje, że temperatura odkształcenia ma istotny wpływ na odporność stopu na odkształcenia. Odkształcenie sprężyste stopu jest stosunkowo małe, natomiast wraz ze wzrostem temperatury odkształcenie plastyczne znacznie wzrasta. Wzrost z 11,22% do 20,05% przy 900℃ oraz wzrost skurczu przekroju poprzecznego z 20,47% przy 700℃ do 60,05% przy 900℃ wskazują, że plastyczność staje się coraz lepsza wraz ze wzrostem temperatury rozciągania w tym zakresie temperatur. W miarę dalszego wzrostu temperatury rozciągania plastyczność stopu wykazuje tendencję spadkową i zasadniczo spada do poziomu przy 800 ℃, gdy osiąga 1100 ℃. Z ogólnej krzywej wynika tendencja najpierw rosnąca, a następnie malejąca, co wskazuje, że plastyczność wysokotemperaturowa stopu Monel-400 najpierw poprawia się wraz ze wzrostem temperatury rozciągania i osiąga dobrą wydajność przy około 900 ℃. Następnie wraz ze wzrostem temperatury rozciągania plastyczność w wysokiej temperaturze pogarsza się, aż zbliża się do poziomu w niskiej temperaturze