1. Raumtemperatur-Auswirkungszähigkeit von Monel 400
Monel 400 ist eine einphasige Nickel--Kupfer-Mischkristalllegierung mit ausgezeichneter Zähigkeit bei Raumtemperatur. Die Schlagzähigkeit wird typischerweise mit der Charpy V-Notch-Methode (CVN) getestet, der in der Technik am weitesten verbreiteten Norm.
Für geglühtes Monel 400 lauten die Standardwerte der Charpy-V-Kerbschlagarbeit bei Raumtemperatur wie folgt:
Typische Charpy-V-Kerbschlagzähigkeit in Längsrichtung: 126,6 J bis 189,9 J (120 ft·lbf bis 180 ft·lbf)
Typische Charpy-V-Kerbschlagzähigkeit in Querrichtung: 84,4 J bis 147,7 J (80 ft·lbf bis 140 ft·lbf)
Diese Werte gelten für normal geglühtes Material mit gleichmäßiger Mikrostruktur, ohne Eigenspannung und ohne intermetallische Ausscheidungen. Die Legierung zeigt bei Raumtemperatur keinen duktil-spröden Übergang und behält vor dem Bruch ein hohes plastisches Verformungsvermögen bei, wodurch sie für Strukturbauteile geeignet ist, die dynamischen Belastungen und Stößen ausgesetzt sind. Die tatsächlichen Werte können je nach Produktform (Blech, Stange, Schmiedeteil), Wärmebehandlungscharge und Verarbeitungsqualität der Proben leicht variieren, sie bleiben jedoch innerhalb des oben genannten typischen Bereichs.
2. Bereich der Härtesteigerung von Monel 400 nach der Kaltumformung
Monel 400 hat keine Aushärtungsphase und kann nur durch Kaltumformung (Kaltwalzen, Kaltziehen, Stanzen, Kaltumformen) durch plastische Verformung und Erhöhung der Versetzungsdichte verstärkt werden. Die Härte wird üblicherweise mit den Skalen Rockwell B (HRB) oder Brinell (HB) gemessen.
Für vollständig geglühtes Monel 400 als Basis:
Härte im geglühten Zustand: ca. 65 HRB bis 80 HRB, entsprechend ca. 120 HB bis 150 HB.
Nach der Kaltumformung hängt der Härteanstieg stark vom Kaltumformungsverhältnis (Prozentsatz der Querschnittsverformung) ab:
Leichte Kaltumformung (Reduktionsverhältnis kleiner oder gleich 20 %):
Die Härte steigt moderat an und erreicht etwa 85 HRB bis 95 HRB, mit einem Anstieg von etwa 15 bis 20 HRB im Vergleich zum geglühten Zustand.
Mäßige Kaltumformung (Reduktionsverhältnis 20–40 %):
Die Versetzungsdichte steigt deutlich an und die Härte nimmt merklich zu und erreicht etwa 95 HRB bis 105 HRB, mit einer Steigerung von etwa 25 bis 30 HRB.
Hohe Kaltumformung (Reduktionsverhältnis 40–60 %):
Bei starker plastischer Verformung kommt es zu einer starken Kaltverfestigung. Die Härte kann bis zu 105 HRB bis 115 HRB erreichen, und der Gesamthärtezuwachs im Vergleich zur geglühten Grundlinie beträgt etwa 35 bis 40 HRB.
Eine weitere Erhöhung der Kaltreduktion über 60 % hinaus wird nicht empfohlen, da dies zu übermäßiger innerer Spannung, verringerter Duktilität und Zähigkeit sowie einem erhöhten Risiko von Rissen während der Verarbeitung oder des Betriebs führt. Der Härtezuwachs ist innerhalb des praktischen Verarbeitungsbereichs nahezu linear mit der Kaltverformungsrate und es ist keine zusätzliche Wärmebehandlung erforderlich, um diese kaltverfestigte Festigkeit beizubehalten.
