Härtebereich von Monel-Legierungen und der Einfluss verschiedener Verarbeitungszustände (geglüht vs. kaltgewalzt)
1. Härtebereich der Monel-Legierung
Monel 400
Es handelt sich um eine fest-lösungsverstärkte Nickel-Kupferlegierung, deren Härte stark von den Verarbeitungsbedingungen abhängt:
Geglühter Zustand: Brinellhärte (HB) beträgt65–95Die Rockwell-B-Härte (HRB) beträgt50–70. In diesem Zustand weist die Legierung die geringste Härte, optimale Duktilität und Zähigkeit auf und eignet sich daher für Tiefzieh-, Biege- und andere Umformprozesse.
Kalt-gewalzter Zustand: Mit zunehmender Kaltverformung (z. B. 20 %, 40 %, 60 % Verformung) steigt die Härte deutlich an. Wenn die Kaltverformung 50–60 % erreicht, kann die Brinellhärte (HB) erreicht werden180–220und Rockwell-B-Härte (HRB) erreichen können90–100.
Lösung-behandelter Zustand: Ähnlich dem geglühten Zustand, mit etwa Brinell-Härte (HB).70–90, das verwendet wird, um die Duktilität der Legierung nach der Kaltumformung wiederherzustellen.
Monel K-500
Es handelt sich um eine ausscheidungsgehärtete Variante von Monel 400, die durch Alterungsbehandlung eine höhere Härte erreichen kann:
Geglühter Zustand: Brinellhärte (HB) beträgt80–100Die Rockwell-B-Härte (HRB) beträgt60–80, etwas höher als bei geglühtem Monel 400 aufgrund seiner inhärenten Legierungszusammensetzung.
Alter Zustand: Nach der Lösungsbehandlung + Alterungsbehandlung (typischerweise Erhitzen auf 480–510 Grad und Halten für 4–6 Stunden) scheidet die Legierung feine Ni₃(Al,Ti)-Verfestigungsphasen aus. An diesem Punkt kann die Brinellhärte (HB) erreicht werden240–280und Rockwell-C-Härte (HRC) erreichen können25–35, was viel höher ist als bei Monel 400.
Kalt-gewalzter + gealterter Zustand: Durch die Kombination von Kaltumformung und Alterungsbehandlung kann die Härte weiter verbessert werden, mit einer Brinell-Härte (HB) von bis zu280–320und Rockwell-C-Härte (HRC) bis zu30–40.
2. Einfluss verschiedener Verarbeitungszustände (geglüht vs. kaltgewalzt) auf die Härte
Glühbehandlung: Reduzierung der Härte, Verbesserung der Duktilität
Glühen ist ein Wärmebehandlungsprozess, bei dem die Legierung auf eine Temperatur oberhalb ihrer Rekristallisationstemperatur (normalerweise 870–920 Grad für Monel-Legierungen) erhitzt, über einen bestimmten Zeitraum gehalten und dann langsam abgekühlt wird.
Mechanismus: Während des Glühens unterliegen die verformten Körner der kaltverformten Legierung einer Rekristallisation und bilden neue gleichachsige Körner. Bei der Kaltumformung entstehende Versetzungen werden beseitigt und die inneren Spannungen der Legierung werden abgebaut.
Einfluss auf die Härte: Durch Glühen wird die Härte der Monel-Legierung erheblich verringert und auf das niedrigste Niveau der Legierung zurückgesetzt. Beispielsweise kann kalt-gewalztes Monel 400 mit HB 200 nach dem vollständigen Glühen auf HB 70–90 reduziert werden.
Anwendungsszenario: Die geglühte Monel-Legierung eignet sich für Prozesse, die eine hohe Formbarkeit erfordern, wie Stanzen, Schmieden und Schweißen.
Kaltwalzbehandlung: Erhöhung der Härte, Verringerung der Duktilität
Unter Kaltwalzen versteht man das Walzen der Legierung bei einer Temperatur unterhalb ihrer Rekristallisationstemperatur (normalerweise Raumtemperatur).
Mechanismus: Beim Kaltwalzen kommt es zu einer plastischen Verformung der Legierungskörner, was zu einer Versetzungsvervielfachung und -verwirrung sowie zu einer Korndehnung und -verfeinerung führt. Die Bewegung von Versetzungen wird behindert, was zur Folge hatKaltverfestigungder Legierung.
Einfluss auf die Härte: Die Härte nimmt linear mit zunehmender Kaltverformung zu. Bei geringer Verformung (10–20 %) ist der Härteanstieg gering; Wenn die Verformung 40 % übersteigt, steigt die Härte stark an. Beispielsweise kann Monel 400 nach 60 % Kaltwalzen einen Härteanstieg von mehr als 100 % erreichen.
Nebenwirkung: Während die Härte verbessert wird, verringert das Kaltwalzen die Duktilität der Legierung erheblich (z. B. sinkt die Dehnung von 35–40 % im geglühten Zustand auf weniger als 5 % im kaltgewalzten Zustand mit hoher -Verformung-), wodurch sie bei der anschließenden Verarbeitung anfällig für Risse wird.
Zusammenfassung des Auswirkungsgrades
Der Verarbeitungsstatus ist einer derdominierende FaktorenAuswirkungen auf die Härte der Monel-Legierung. Für Monel 400 kann die Härte im kaltgewalzten Zustand sein2–3 mal höherals im geglühten Zustand. Bei Monel K-500 kann die Kombination aus Kaltwalzen und Alterungsbehandlung den Härteunterschied weiter verstärken und die Härte dem verfestigten Zustand verleihen3–4 mal höherals im geglühten Zustand.
