1. Linderung von Reststress
Kaltumformprozesse wie Walzen, Ziehen, Stanzen und Biegen führen zu hohen Eigenspannungen im Inneren von Monel 400, was zu einer inneren Spannungskonzentration, einem erhöhten Risiko von Spannungsrisskorrosion und Dimensionsinstabilität führt.
Das Hochtemperaturanlassen von Monel 400 erfolgt im Allgemeinen im Temperaturbereich von 538 bis 649 Grad, wobei die Haltezeit von der Bauteildicke und dem Verarbeitungsgrad abhängt. Bei dieser Temperatur wird die Atomdiffusion beschleunigt, Versetzungen bewegen und ordnen sich neu und das verzerrte Gitter erholt sich allmählich. Durch diesen Prozess werden restliche Zug- und Druckspannungen, die durch plastische Verformung entstehen, effektiv eliminiert.
Der Spannungsabbau ist die wichtigste Verbesserung beim Hochtemperatur-Anlassen:
Es reduziert die Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion (SCC) in Chlorid, heißem Alkali und anderen aggressiven Medien erheblich und erhöht so die Sicherheit und Lebensdauer der Komponenten.
Es stabilisiert die Maßgenauigkeit von Teilen und verhindert Verformungen, Verwerfungen oder Größenabweichungen während der Bearbeitung, Lagerung und im Langzeitbetrieb, was für Präzisionskomponenten und Schweißkonstruktionen unerlässlich ist.
2. Anpassung der mechanischen Eigenschaften
Monel 400 erhält durch Kaltumformung eine hohe Festigkeit und Härte, weist jedoch eine verminderte Duktilität und Zähigkeit auf. Durch Hochtemperaturanlassen können die mechanischen Eigenschaften durch Steuerung der Erholung und teilweisen Rekristallisation reversibel angepasst werden.
Verringerung der Härte und Festigkeit: Wenn Versetzungen beseitigt werden und die kaltverfestigte Struktur entspannt wird, nehmen Zugfestigkeit, Streckgrenze und Härte von kaltverformtem Monel 400 mit zunehmender Anlasstemperatur und Haltezeit allmählich ab. Durch diesen Erweichungseffekt wird das Material wieder bearbeitbar, was nachfolgende Schneid-, Bohr- und Umformvorgänge erleichtert.
Verbesserung der Duktilität und Zähigkeit: Nach dem Anlassen bei hohen Temperaturen werden Dehnung und Flächenverkleinerung spürbar verbessert. Das Material wechselt von einem spröden, harten Zustand in einen zähen und plastischen Zustand, wodurch seine Widerstandsfähigkeit gegenüber Stoßbelastungen verbessert und ein Sprödbruch bei dynamischer Belastung verhindert wird. Dies ist besonders wichtig für Rohrleitungskomponenten, Befestigungselemente und Schiffsausrüstung, die Vibrationen und Stößen ausgesetzt sind.
Es sollte betont werden, dass Monel 400 nicht durch Anlassen bei hohen Temperaturen verstärkt werden kann. Wenn eine hohe Festigkeit erforderlich ist, ist die Kaltumformung immer noch die primäre Methode, und das Anlassen wird nur zum Spannungsabbau und zur Zähigkeitsanpassung eingesetzt.
3. Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit
Die Korrosionsbeständigkeit von kaltverformtem Monel 400 wird häufig aufgrund von Restspannung und Gitterverzerrung geschwächt. Das Hochtemperatur-Tempern bietet zwei wesentliche Verbesserungen:
Erstens beseitigt die Spannungsentlastung spannungsbedingte Korrosionspfade. Restspannungen können zu einem lokalen Zusammenbruch des Passivfilms führen und so Lochfraß und Spaltkorrosion beschleunigen. Nach dem Tempern lässt sich der gleichmäßige und stabile Passivfilm auf der Legierungsoberfläche leichter bilden und aufrechterhalten, wodurch die allgemeine Korrosionsbeständigkeit in reduzierenden Säuren, Meerwasser und alkalischen Umgebungen verbessert wird.
Zweitens wird durch das Tempern die Mikrostruktur homogenisiert. Kaltumformung führt zu Kornverzerrung und ungleichmäßiger Elementverteilung. Die Diffusion bei hoher Temperatur fördert die Homogenität der Elemente, reduziert lokale galvanische Korrosion und verbessert die allgemeine Korrosionsgleichmäßigkeit. Dies ist besonders wertvoll für Anwendungen in der chemischen Verarbeitung, der Schiffstechnik und in Rauchgasentschwefelungsanlagen.
4. Verbesserung der Schweißleistung
Schweißverbindungen aus Monel 400 sind anfällig für Eigenspannung, Verhärtung und Heißrissbildung. Das Anlassen bei hohen Temperaturen, insbesondere die Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT), bringt offensichtliche Verbesserungen:
Es baut Schweißeigenspannungen ab und verringert so das Risiko von Schweißrissen und Verformungen.
Es erweicht die verhärtete Wärmeeinflusszone (HAZ), verbessert die Plastizität und Zähigkeit der Verbindung und stellt die Konsistenz der mechanischen Eigenschaften zwischen dem Grundmetall und der Schweißnaht wieder her.
Es reduziert die Segregation in der Schweißmikrostruktur, verbessert die Korrosionsbeständigkeit der Schweißstruktur und vermeidet lokale Korrosionsfehler an der Schweißnaht.
Abschluss
Das Anlassen bei hohen Temperaturen bewirkt keine Ausscheidungsverfestigung für Monel 400, liefert jedoch wesentliche Leistungsverbesserungen durch Spannungsabbau, Wiederherstellung der Mikrostruktur und Homogenisierung der Eigenschaften. Es beseitigt effektiv Eigenspannungen, verbessert die Dimensionsstabilität, passt die mechanischen Eigenschaften an, um Festigkeit und Duktilität auszugleichen, verbessert die Korrosionsbeständigkeit und die Zuverlässigkeit der Schweißverbindung. Für kaltverformte und geschweißte Monel 400-Komponenten ist ein angemessenes Anlassen bei hoher Temperatur ein notwendiger Wärmebehandlungsprozess, um die Betriebsleistung und Lebensdauer unter rauen Arbeitsbedingungen sicherzustellen.
