Legierung 400 / MONEL® Legierung 400 / 2.4360 / UNS N04400 – Nickel-Kupfer-Legierung NiCu30Fe
Legierung 400 (MONEL)® Legierung 400, UNS N04400, 2.4360, NiCu30Fe, VDM® Alloy 400, Nicorros) Es handelt sich um eine korrosionsbeständige Nickel-Kupfer-Legierung mit einphasiger austenitischer Struktur. Sie vereint hohe Duktilität, ausgezeichnete Tieftemperatureigenschaften und Beständigkeit gegenüber vielen reduzierenden Umgebungen. Typischerweise enthält sie mindestens 63 % Nickel (einschließlich Kobalt), 28–34 % Kupfer sowie geringe Mengen an Eisen, Mangan und anderen Elementen. Das Material findet vorwiegend Anwendung in der Schifffahrt, der chemischen Industrie, der Raffinerieindustrie und der Energiewirtschaft.
Im Gegensatz zur ausscheidungshärtenden Legierung MONEL K-500, Die Legierung 400 wird vor allem durch Kaltverformung gehärtet.Bei der endgültigen Legierungsauswahl sollten die Art des Mediums, der Sauerstoffgehalt, die Durchflussrate, die Temperatur, die Belastung und der Materialzustand berücksichtigt werden.
Bei Alfa-Tech verfügbare Werkstoffe – Legierung 400 / MONEL® 400 / 2.4360 / N04400
Stangen – Legierung 400 / MONEL® 400 / UNS N04400 Flachstangen und Rundstäbe – Legierung 400 / MONEL® 400 / UNS N04400 Schmiedestangen, -blöcke und -platten – Legierung 400 / MONEL® 400 / UNS N04400 Freiformschmiedeteile und Sonderanfertigungen – Legierung 400 / MONEL® 400 / UNS N04400 Nahtlose Rohre – Legierung 400 / MONEL® 400 / UNS N04400 Bleche, Platten, Bänder und Formteile – Legierung 400 / MONEL® 400 / UNS N04400
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Chemische Zusammensetzung der Legierung 400 / MONEL® 400 – UNS N04400, DIN 2.4360, BS NA13, ISO, JIS und GOST
Die Liste umfasst alle zum Vergleich eingereichten Werkstofffamilien , darunter europäische, britische, ISO- und verwandte russische Varianten. Die Bereiche werden als Massenprozent angegeben. Die Zulassung richtet sich nach der jeweiligen Produktnorm und ihrer Ausgabe, nicht allein nach Namensähnlichkeit . Die GOST-Norm beschreibt einen Werkstoff mit unterschiedlichen zulässigen Elementkonzentrationen; sie ist kein automatischer Ersatz für UNS N04400.
| Chemische Zusammensetzung der Legierung 400 / MONEL 400 / UNS N04400 – Massenprozent | |||||||||||
| Legierungsqualität | Norma | Ni | Cu | C | Fe | Mn | Si | S | Ti | Al | Inne |
| Legierung 400 / N04400 / MONEL® 400 | ASTM / UNS | Minute 63,0 | 28,0-34,0 | max. 0,30 | max. 2,5 | max. 2,0 | max. 0,50 | max. 0,024 | - | - | Nickel enthält Kobalt; ASTM-Produktgrenzen |
| 2.4360 / NiCu30Fe | DIN/EN | Minute 63,0 | 28,0-34,0 | max. 0,15 | 1,0-2,5 | max. 2,0 | max. 0,50 | max. 0,020 | max. 0,30 | max. 0,50 | Anforderungen gemäß 2.4360; Was gemäß Spezifikation |
| NA13 | BS 3072–3076 | Minute 63,0 | 28,0-34,0 | max. 0,30 | Ruhe / max. 2,5* | max. 2,0 | max. 0,50 | max. 0,020 | - | - | |
| NiCu30 / NW4400* | ISO / JIS | Minute 63,0 | 28,0-34,0 | max. 0,15 | 1,0-2,5 | max. 2,0 | max. 0,50 | max. 0,020 | max. 0,30 | max. 0,05 | *NiCu30 – ISO; NW4400 – JIS |
| MONEL® Legierung 400 | Spezielle Metalle | Minute 63,0 | 28,0-34,0 | max. 0,30 | max. 2,5 | max. 2,0 | max. 0,50 | max. 0,024 | - | - | Ni + Co ≥ 63,0; Herstellergrenzen |
| VDM® Alloy 400 / Nicorros | VDM-Metalle | Minute 63,0 | 28,0-34,0 | max. 0,15 | 1,0-2,5 | max. 2,0 | max. 0,50 | - | - | max. 0,50 | Linie gemäß VDM 2020 Karte; S und Ti nicht spezifiziert |
| НМЖМц28-2,5-1,5 / NMZhMts28-2,5-1,5 | GOST 492 | 65,6 - 69,8 * | 27,0-29,0 | max. 0,20 | 2,0-3,0 | 1,2-1,8 | max. 0,05 | max. 0,01 | - | - | *Ni+Co; P max. 0,005; verwandte Arten, kein vollständiger Ersatz |
Hinweis: In der BS-Zeile wurden die Bezeichnung „Fe – Rest“ und der kombinierte Eintrag „ISO/JIS“ nur zur Überprüfung anhand historischer Dokumente beibehalten. Die bestätigte Grundzusammensetzung N04400 spezifiziert im Wesentlichen Ni + Co min. 63 %, Cu 28–34 %, Fe max. 2,5 %, Mn max. 2 %, C max. 0,30 %, Si max. 0,50 % und S max. 0,024 %. Die Bezeichnung 2.4361 findet sich auch in der Dokumentation zu Spezialmetallen, die Zusammensetzung 2.4360 sollte jedoch nicht automatisch allen Sorten und Härtegraden zugeordnet werden.
Der Einfluss von Legierungselementen auf die Eigenschaften der Legierung 400
- Ni (Weder) – bildet eine feste Lösungsmatrix, unterstützt die Beständigkeit gegenüber reduzierenden Umgebungen und eine gute Plastizität, auch bei niedrigen Temperaturen.
- Cu (Ku) – ist verantwortlich für das Verhalten des Materials in vielen Salzlösungen, Laugen und, unter bestimmten Bedingungen, in nicht oxidierenden Säuren; ein hoher Kupferanteil macht das Material nicht beständig gegen alle Säuren.
- Fe (Fe) – technologischer Zusatzstoff, der die mechanischen Eigenschaften und die Zusammensetzung der Matrix beeinflusst; seine Grenzwerte variieren je nach gewählter Spezifikation.
- Mn (min) – hilft bei der Steuerung des metallurgischen Prozesses und kann einen Teil des Schwefels binden; beeinflusst die Reinheit des Materials.
- C (C), Si (Ja), S (S) – Ihr Gehalt ist aufgrund der Mikrostruktur, der Verarbeitung, der Schweißbarkeit und der zu erwartenden Korrosionsbeständigkeit begrenzt.
- Ti (Ti) und Al (Zum) – In der Basislegierung Alloy 400 sind diese Elemente in einigen Normen beschränkt. Sie sollte nicht mit MONEL K-500 verwechselt werden, bei dem Aluminium und Titan zur Ausscheidungshärtung verwendet werden.
MONEL® 400 – Charakterisierung, Mikrostruktur und Legierungsentwicklung
MONEL 400 zählt historisch gesehen zu den wichtigsten industriellen Nickel-Kupfer-Legierungen. Seit Beginn des 20. Jahrhunderts entwickelt, war sie eine der ersten Nickellegierungen, die unter aggressiven Einsatzbedingungen weit verbreitet war. Ihre Bedeutung für moderne Konstruktionen beruht nicht nur auf ihrer traditionellen Verwendung im Schiffbau, sondern auch auf der Kombination aus chemischer Beständigkeit und hoher Festigkeit.
Die Legierung besitzt im Wesentlichen eine einphasige, kubisch-flächenzentrierte (kfz) Struktur, deren Festigkeit durch Mischkristallbildung und Kaltverfestigung erzielt wird. Sie ist nicht mit gehärteten oder ausgehärteten Legierungen vergleichbar. Richtig geglühtes Monel behält seine Duktilität auch bei tiefen Temperaturen und zeigt nicht den für viele ferritische Stähle typischen Duktil-Spröd-Übergang.
Wichtiger Unterschied: MONEL® 400 / N04400, MONEL® R-405 / N04405 und MONEL® K-500 und N05500 sind drei verschiedene Sorten. R-405 hat einen höheren Schwefelgehalt für eine bessere Bearbeitbarkeit, während K-500 durch Ausscheidungshärtung mit Aluminium und Titan gehärtet wird. Sie sind nicht ohne Prüfung der Norm, der Eigenschaften und des Verwendungszwecks austauschbar.
Anwendungen der Legierung 400 / MONEL® 400 in der Industrie
- Maritime und Offshore-Industrie: Pumpenlaufräder und -wellen, Antriebswellen, Armaturen, Verbindungsstücke, Komponenten von Meerwasseranlagen, Spritzwasserzonen; in stehenden Gewässern muss das Risiko bewertet werden Spaltkorrosion.
- Salzgewinnung und Entsalzung: Soleerhitzer, Verdampfer, Vorrichtungen zur Konzentration und Kristallisation von Chloriden.
- Chemische Industrie: Reaktoren, Wärmetauscher, Tanks, Ventile und Rohrleitungen, die in ausgewählten reduzierenden und salzhaltigen Medien betrieben werden.
- Verarbeitung mit Fluorwasserstoff und HF-Alkylierung: Teile der Anlage sind für streng kontrollierte Prozessbedingungen ausgelegt; Sauerstoff und Zusätze können die Korrosionsrate verändern.
- Petrochemikalien und Raffinerien: Destillationsapparate, Transportsysteme und Komponenten, die ausgewählten korrosiven Medien ausgesetzt sind.
- Energietechnik: Speisewasservorwärmer, Dampferzeugerrohre, Wärmetauscher.
- Kernbrennstoffproduktion: ausgewählte Raffinerie- und Isotopentrennungsanlagen gemäß den Anlagenspezifikationen.
- Elektrotechnik: Kabel, elastische Elemente und Bauteile, die eine spezifische chemische Beständigkeit und stabile Eigenschaften erfordern.
Legierung 400 – Grundlegende physikalische Eigenschaften
| MONEL® 400 / 2.4360 – physikalische Eigenschaften bei Raumtemperatur | |
|---|---|
| Parameter | Richtwert |
| Dichte | 8,80–8,82 g/cm³ |
| Schmelzbereich | 1300-1350 ° C |
| Struktur | Ni–Cu-Mischkristall, FCC-Netzwerk |
| Elastizitätsmodul E | etwa 182 GPa |
| Kirchhoffscher Modul G | etwa 65,5 GPa (Spezialmetalle) |
| Poissonzahl ν | etwa 0,32 |
| Spezifische Wärme bei 20 °C | etwa 427–452 J/(kg K), abhängig von der Karte |
| Wärmeleitfähigkeit bei 20 °C | etwa 22–23 W/(m·K) |
| Widerstand bei 20 °C | ungefähr 0,51 µΩ m |
| Curie-Temperatur | etwa 20–50 °C |
| Magnetische Eigenschaften | abhängig von der Temperatur und Zusammensetzung der Charge |
| So interpretieren Sie die Tabelle: Die Curie-Temperatur liegt nahe der Umgebungstemperatur. Daher können manche Schmelzen bei Raumtemperatur magnetisch, andere hingegen praktisch nichtmagnetisch sein. Für Geräte, die eine konstant niedrige magnetische Permeabilität erfordern, ist die Kennzahl N04400 allein nicht ausreichend. Die Daten zu Dichte und spezifischer Wärmekapazität weichen in den Publikationen von VDM und Special Metals geringfügig voneinander ab. | |
Wärmeleitfähigkeit, Wärmeausdehnung, spezifischer Widerstand und spezifische Wärme
Mit steigender Temperatur verändern sich die Transporteigenschaften der Legierung. Wärmeleitfähigkeit, elektrischer Widerstand, spezifische Wärmekapazität und mittlerer linearer Ausdehnungskoeffizient sind wichtige Faktoren bei der Auslegung von Wärmetauschern, Verbindungselementen und Anlagen, die Temperaturzyklen ausgesetzt sind. Die nachfolgenden Werte stammen aus dem Datenblatt der VDM-Legierung 400 und stellen somit einen konsistenten Messdatensatz dar.
| MONEL® 400 – Physikalische Eigenschaften als Funktion der Temperatur (VDM) | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| T [°C] | cₚ [J/(kg K)] | λ [W/(m·K)] | ρ [µΩ m] | α [10-6/K] | E [GPa] |
| 20 | 452 | 23,0 | 0,513 | - | 182 |
| 100 | 461 | 25,4 | 0,540 | 13,8 | 180 |
| 200 | 473 | 28,7 | 0,555 | 14,5 | 177 |
| 300 | 484 | 31,9 | 0,575 | 14,9 | 170 |
| 400 | 495 | 34,7 | 0,585 | 15,2 | 165 |
| 500 | 523 | 38,4 | 0,600 | 15,6 | 150 |
| 600 | 544 | 41,2 | 0,618 | 16,0 | - |
| 700 | 555 | 43,1 | 0,635 | 16,4 | - |
| 800 | 566 | 45,1 | 0,655 | 16,8 | - |
| 900 | 577 | 47,5 | 0,675 | 17,3 | - |
| 1000 | 587 | 50,0 | - | - | - |
| 1150 | 603 | 52,9 | - | - | - |
| So interpretieren Sie die Tabelle: In der VDM-Spezifikation steigt die Wärmeleitfähigkeit von 23,0 W/(m K) bei 20 °C auf 47,5 W/(m K) bei 900 °C, während der E-Modul bereits bei 500 °C von 182 GPa auf 150 GPa sinkt. Der α-Wert ist die mittlere Ausdehnung im Bereich von der Referenztemperatur bis zur Prüftemperatur; das Minuszeichen „—“ bedeutet, dass der angegebene Wert nicht im zitierten Datenblatt angegeben ist, nicht dessen Nullwert. Daten oberhalb von 425–480 °C begründen keine automatische Zulassung für den Betrieb von Druckbehältern. | |||||
Mechanische Eigenschaften der Legierung 400 - geglüht und kaltgehärtet
Die Werte für Rm, Rp0,2, A und die Härte können je nach Produktform, Querschnittsgröße, Umformverfahren und Lieferzustand erheblich variieren. Beispielsweise erreicht ein stark kaltverformter Draht eine hohe Festigkeit auf Kosten einer deutlichen Reduzierung der Dehnung. Eine Kombination verschiedener Bedingungen sollte nicht als einheitliche Materialeigenschaft betrachtet werden.
| MONEL® 400 – Repräsentative Sortimente von Spezialmetallen | ||||
|---|---|---|---|---|
| Charakter und Zustand | Rp0,2 [MPa] | Rm [MPa] | A [%] | Härte |
| Geglühte Stangen | 172-345 | 517-620 | 25-50 | 110-149 HB |
| Heiße, fertige Riegel | 276-690 | 552-758 | 30-60 | 140–241 HB |
| Gezogene, spannungsfreie Stäbe | 379-690 | 579-827 | 22-40 | 160–225 HB |
| Warmgewalzte, geglühte Grobbleche | 193-345 | 482-586 | 35-50 | 110–140 HB |
| Geglühte dünne Bleche | 207-310 | 482-586 | 35-45 | 65–80 HRB |
| Dünne, harte Bleche nach dem Kaltwalzen | 621-758 | 690-827 | 2-15 | min. 93 HRB |
| Nahtlos gezogene Rohre, geglüht | 172-310 | 482-586 | 35-50 | max 75 HRB |
| So interpretieren Sie die Tabelle: Die angegebenen Bereiche basieren auf einer Kombination von Ergebnissen für verschiedene Abmessungen und Zustände. Sie stellen keine verbindlichen Akzeptanzgrenzen für eine bestimmte Bestellung dar. In der Praxis kann ein geglühter Stab einen Rp0,2-Wert von ca. 172–345 MPa aufweisen, während dieser nach Kaltverformung und Spannungsarmglühen deutlich höher liegen kann. Sind Mindestwerte erforderlich, sind die entsprechende Produktnorm und das Abnahmezertifikat anzugeben. | ||||
Mechanische Eigenschaften gemäß VDM und VdTÜV 263
| Legierung 400 / N04400 – Mindestanforderungen in ausgewählten Staaten | ||||
|---|---|---|---|---|
| Charakter und Zustand | Unterlagen | Rp0,2 min. [MPa] | Rm min. [MPa] | Eine Minute [%] |
| Blech/Platte/Stange, geglüht | DIN / VdTÜV | 175 | 450 | 30 |
| Blech/Platte/Stange, geglüht | ASTM/ASME | 195 | 480 | 35 |
| Blech/Platte/Stange, spannungsarm geglüht | DIN | 300 | 550 | 25 |
| Blech/Platte/Stange, spannungsarm geglüht | ASTM/ASME | 275 - 415 * | 550 - 600 * | 20 |
| So interpretieren Sie die Tabelle: Für die Legierung 2.4360 ist die Angabe des Zustands entscheidend. In der VDM-Veröffentlichung werden die ASTM/ASME-Werte für den spannungsarmen Zustand als form- und dimensionenabhängige Bereiche (*) angegeben und stellen daher keine einheitliche Mindestanforderung dar. Bei VdTÜV beziehen sich die Werte auf die im Datenblatt abgedeckten Abmessungen: einschließlich Bleche bis 50 mm und Stangen bis 200 mm Durchmesser. | ||||
Streckgrenze und Festigkeit bei erhöhten Temperaturen
| Legierung 400 – Temperatureigenschaften nach VdTÜV 263 | ||
|---|---|---|
| Temperatur [°C] | Rp0,2 min. [MPa] | Rm min. [MPa] |
| 20 | 175 | 450 |
| 100 | 150 | 420 |
| 200 | 135 | 390 |
| 300 | 130 | 380 |
| 400 | 130 | 370 |
| 425 | 130 | 370 |
| So interpretieren Sie die Tabelle: Der Temperaturanstieg senkt die für die Auslegung zulässigen Werte: von 450 MPa Rm bei Raumtemperatur auf 370 MPa bei 425 °C. Diese Werte geben nicht automatisch die zulässige Betriebsspannung an, die auch von Sicherheitsfaktoren, Gerätekategorie und Auslegungsvorschriften abhängt. | ||
Härte, Schlagfestigkeit und Tieftemperatur
Special Metals weist darauf hin, dass die Festigkeit und Härte der Legierung 400 typischerweise mit sinkender Temperatur zunehmen, während die Duktilität nur geringfügig abnimmt. Die Legierung wird in Niedertemperaturprozessen eingesetzt, die erforderliche Schlagzähigkeit muss jedoch anhand der jeweiligen Probenart und des Prüfverfahrens ausgewählt werden.
| Alloy 400 – ausgewählte Informationen zur Schlagzähigkeit und zum Zustand | ||
|---|---|---|
| Zustand / Parameter | Wert | Bemerkungen |
| Geglühter Zustand, 20°C | ca. 150 J/cm² | Durchschnittliche Schlagzähigkeit an V-Kerbproben gemäß VdTÜV-Daten |
| Entspannter Zustand, 20 °C | über 100 J/cm² | Der von VDM gemäß VdTÜV angegebene Wert wurde von VDM ermittelt. |
| Temperatur von flüssigem Wasserstoff | Fehlen des typischen duktil-spröden Übergangs | Qualitative Beobachtung spezieller Metalle |
| Härte des geglühten Blechs | in der Regel maximal 73 HRB | Vergleichsdaten für Spezialmetalle; abhängig von Zustand und Produkt |
| So interpretieren Sie die Tabelle: Der Wert der Schlagzähigkeit in J/cm² ist eine auf die Querschnittsfläche bezogene Energie und sollte nicht als direkte Bruchzähigkeit KV in J angegeben werden. Darüber hinaus ersetzt die Schlagzähigkeitsprüfung einer Probe bei Raumtemperatur nicht die für ein kryogenes Bauteil erforderlichen Prüfungen. | ||
MONEL® 400 – Beständigkeit gegen Korrosion, Meerwasser und Säuren
Eine wesentliche Eigenschaft der Legierung ist ihre ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber vielen Salzlösungen, Laugen und reduzierenden Medien. Im Vergleich zu vielen Edelstählen bietet sie in ausgewählten Systemen mit Fluorwasserstoff und Mineralsäuren vorteilhafte Eigenschaften. Ihr geringer Chromgehalt schränkt jedoch ihre Beständigkeit gegenüber stark oxidierenden Bedingungen ein . Sie sollte daher nicht als Material betrachtet werden, das gegen alle oxidierenden und reduzierenden Medien beständig ist.
Meerwasser, Stagnation und Kavitation
In gut durchströmtem Meerwasser zeigt MONEL 400 typischerweise nur geringe gleichmäßige Korrosion; es wird für Pumpenkomponenten, Wellen, Schiffsausrüstung und Teile von Soleanlagen eingesetzt. In stehendem Wasser, unter Sedimenten und in Spalten erhöht sich jedoch das Risiko lokaler Korrosion. Daher kann die Bezeichnung „meerwasserbeständig“ ohne Angaben zu Strömung und Geometrie irreführend sein.
Fluorwasserstoffsäure (HF) und reduzierende Medien
Die Ni-Cu-Legierung weist eine außergewöhnlich hohe Beständigkeit gegenüber Fluorwasserstoff über einen weiten Konzentrations- und Temperaturbereich auf, insbesondere unter nicht-oxidierenden Bedingungen. Dies ist einer der Gründe für ihren Einsatz in HF-Alkylierungsanlagen. Allerdings können Sauerstoff, Fremdionen, Verunreinigungen und lokale Spalten das Materialverhalten erheblich verändern; daher sind für die Auslegung prozessspezifische Korrosionsdaten erforderlich, nicht nur die Säurebezeichnung.
Schwefelsäure, Salzsäure und Oxidationsmittel
In verdünnten, reduzierenden Mineralsäuren zeigt die Legierung 400 eine gute Beständigkeit, insbesondere bei geringer Belüftung. Unter oxidierenden Bedingungen kann die Korrosionsrate deutlich ansteigen. Besondere Vorsicht ist bei konzentrierten und belüfteten Lösungen, stark oxidierenden Salzen und bestimmten oxidierenden Säuren wie Salpetersäure geboten. Für solche Medien sollten je nach den tatsächlichen Betriebsbedingungen andere Legierungen in Betracht gezogen werden.
Spannungsrisskorrosion
Die Legierung 400 ist für ihre hohe Beständigkeit gegen Chloridionenrisse in vielen Umgebungen bekannt, jedoch nicht immun gegen alle Spannungsrissbildungsmechanismen . VDM weist auf Gefahren wie die Exposition gegenüber Quecksilber und feuchtem, belüftetem HF-Dampf hin. Bei Anwendungen, die anfällig für solche Schäden sind, sollten Eigenspannungen kontrolliert und geeignete Spannungsarmglühmaßnahmen in Betracht gezogen werden.
| MONEL 400 – Korrosionsbeständigkeit abhängig von der Umgebung | ||
|---|---|---|
| Umwelt | Widerstandseigenschaften | Bedingung/Einschränkung |
| Fließendes Meerwasser | sehr gut | Stagnation, Spalten und Ablagerungen erhöhen das Risiko lokaler Korrosion. |
| Neutrale und alkalische Salzlösungen | sehr gut | Berücksichtigen Sie die Konzentration, die Temperatur und das Vorhandensein von Oxidationsmitteln. |
| HF und Fluorwasserstoff | oft sehr gut | Insbesondere in Umgebungen mit reduziertem Sauerstoffgehalt können Sauerstoff und Schadstoffe die Immunität beeinträchtigen. |
| Verdünnte Salzsäure / H₂SO₄ | unter bestimmten Bedingungen gut | Sauerstoffgehalt und Temperatur sind entscheidend |
| Starke oxidierende Säuren/Salze | beschränkt | Kein Chrom; andere Materialprüfung erforderlich |
| Chloridspannungsrisse | hohe Beständigkeit in vielen Umgebungen | Bedeutet nicht Mangel Lochfraßkorrosion auch keine Beständigkeit gegenüber Quecksilber oder feuchten HF-Dämpfen |
| So interpretieren Sie die Tabelle: Eine gute Beständigkeit gegenüber einer bestimmten Umgebung bedeutet nicht zwangsläufig Beständigkeit gegenüber einem Mediengemisch. Beispielsweise kann dieselbe Legierung in fließendem Meerwasser gute Ergebnisse liefern, aber dennoch eine gewisse Beständigkeit aufweisen. Spaltkorrosion während längerer Anlagenstillstände. Ebenso wichtig sind Temperaturen und Anwesenheit. Sauerstoff und Spannungsverteilung. | ||
Schweißlegierung 400 / MONEL® 400 – Technologie und zusätzliche Materialien
Die Legierung 400 kann mittels WIG- (GTAW), MIG- (GMAW), Plasma- und ausgewählten Lichtbogenschweißverfahren geschweißt werden. Eine sorgfältige Kantenvorbereitung und die vollständige Entfernung von Fett, Farbe, Markierungen und Verunreinigungen, die Schwefel, Blei und andere schädliche Elemente enthalten, sind für eine dauerhafte Verbindung unerlässlich. Für die Schweißung sollten saubere Werkzeuge verwendet werden, die zuvor noch nicht an Kohlenstoffstahl eingesetzt wurden.
VDM empfiehlt das Schweißen im geglühten Zustand, mit begrenzter Wärmeeinbringung und einer Zwischenlagentemperatur von in der Regel maximal 150 °C. Vorwärmen und Wärmebehandlung nach dem Schweißen sind für typische Verbindungen im Allgemeinen nicht erforderlich, jedoch können unter besonderen Betriebsbedingungen zusätzliche Maßnahmen notwendig sein.
| Alloy 400 – Auswahl von Schweißzusatzwerkstoffen | ||
|---|---|---|
| proces | Werkstoffbezeichnung | Anwendung/Notizen |
| WIG / MIG / SAW | ERNiCu-7; ISO 18274: S Ni 4060 (NiCu30Mn3Ti) | MONEL® Füllmetall 60; VDM® FM 60, Nr. 2.4377 |
| Bedeckte Elektroden (SMAW) | ENiCu-7 | MONEL® Schweißelektrode 190 – ein Schweißgut mit einer Zusammensetzung ähnlich Ni–Cu |
| Beispiele anderer Bindemittel | Nickel-Schweißdraht 61 / INCONEL-Schweißdraht 625 | Bei bestimmten, unterschiedlichen Steckverbindern ist dies möglich; ohne eine entsprechende Technologievereinbarung sind sie jedoch nicht austauschbar. |
| Technologisches Verfahren | angemessene Gasabschirmung und Sauberkeit | Führen Sie die vom Projekt geforderten WPS/WPQR-Prüfungen durch. |
| So interpretieren Sie die Tabelle: ERNiCu-7-Draht und -Elektrode sind zwei unterschiedliche Schweißzusatzwerkstoffe für verschiedene Verfahren. Die Nummer 2.4377 bezieht sich auf den Schweißzusatzwerkstoff, nicht auf den Grundwerkstoff 2.4360. Schutzgas- und Energieparameter sind in einem qualifizierten Schweißverfahren zu ermitteln; die Herstellerangaben sind Richtlinien und kein verbindliches Verfahren für jede Verbindung. | ||
MONEL-Kunststoffformen, -Glühen und -Bearbeiten® 400
Monel 400 ist leichter zu formen als viele hochlegierte Nickellegierungen, neigt jedoch zur Kaltverfestigung. Zwischenglühungen können beim Tiefziehen, Walzen und Ziehen erforderlich sein. Vermeiden Sie unnötig lange Ofenhaltezeiten und Oberflächenverunreinigungen während der Warmumformung, da diese zu Defekten und einer Verschlechterung der Materialeigenschaften führen können.
| Legierung 400 – Typische Wärmebehandlungs- und Umformungsbereiche | ||
|---|---|---|
| Betrieb | Temperaturbereich/Zustand | Technologische Bedeutung |
| Heißplastikverarbeitung | 800–1200 °C (VDM) | Allgemeiner Anwendungsbereich; Durchführung intensiver Verformungen auf ausreichend hohem Niveau |
| Schweres Schmieden/Warmbiegen | etwa 1025–1200 °C | Bei großen Verformungen, bevor die Temperatur in den unteren Bereich sinkt |
| Stressabbau | etwa 540–650 °C, abhängig vom Verfahren | Reduziert Spannungen ohne vollständige Rekristallisation; nach Kaltverformung |
| Weichglühen | etwa 700–900 °C | Wiederherstellung der Plastizität in Abhängigkeit von vorheriger Kaltverfestigung |
| Spannungsausgleich | etwa 300°C, vorgegebene Zeit | Spezielle Behandlung, abhängig vom Zweck und Zustand des Elements |
| Kühlung | gemäß der ausgewählten Technologie | Bei dieser Legierung ist die Abkühlgeschwindigkeit nicht der primäre Härtungsmechanismus. |
| So interpretieren Sie die Tabelle: Die Wahl des Wärmebehandlungsverfahrens sollte der Dicke und dem Verfestigungsgrad angepasst sein. Zu hohe Temperaturen und zu lange Haltezeiten können Kornwachstum verursachen, während zu niedrige Glühtemperaturen die Verfestigung möglicherweise nicht beseitigen. Spannungsarmglühen ist nicht mit dem klassischen Anlassen von gehärtetem Stahl zu verwechseln – die Legierung 400 ist nicht martensitisch gehärtet. | ||
Bearbeitung der Legierung 400
Im geglühten Zustand ist der Werkstoff duktil und bildet lange Späne; die Oberfläche härtet unter dem Werkzeug aus. Es wird empfohlen, eine ausreichend feste Einspannung, scharfe Werkzeuge, einen konstanten Vorschub und Parameter zu verwenden, die ein Reiben der Schneide an der zuvor verfestigten Zone verhindern. Die Kühlflüssigkeiten sollten unter Berücksichtigung der Oberflächenreinheit und der nachfolgenden Schweißbarkeit ausgewählt werden.
Bei der Bearbeitung großer Stückzahlen kommt MONEL R-405 (UNS N04405) mit erhöhtem Schwefelgehalt zur Verbesserung der Spanfestigkeit zum Einsatz. Allerdings weist diese Sorte eigene Verarbeitungsbeschränkungen auf und kann ohne Spezifikationsprüfung nicht als Ersatz für N04400 verwendet werden.
Alloy 400 – Produktstandards, Dokumentation und Liefermethoden
Die Bezeichnung N04400 allein kennzeichnet die Legierungsfamilie, gibt aber weder das Herstellungsverfahren noch den Zustand, die Maßtoleranzen oder den Prüfumfang an. Bitte geben Sie bei der Bestellung zusätzlich die für die Produktform (z. B. Blech, Rohr oder Schmiedeteil) geltende Norm sowie das erforderliche Abnahmezertifikat an.
| Legierung 400 / N04400 – Wichtigste Spezifikationen | ||
|---|---|---|
| Produkt / Bereich | Norm und Bezeichnung | Bemerkungen |
| Blätter / Platten / Streifen | ASTM B127/ASME SB-127; AMS 4544 | Abhängig von der Art und den Bedingungen der Lieferung |
| Stäbe / Drähte | ASTM B164 / ASME SB-164 | N04400; Anforderungen abhängig von Größe und Zustand |
| Nahtlose Rohre | ASTM B165 / ASME SB-165 | Druckleitungen und -leitungen |
| Wärmetauscherrohre | ASTM B163 / ASME SB-163 | Rohrleitungen für Kondensatoren und Wärmetauscher |
| Geschweißte Rohre | ASTM B725; ASTM B730 | Verschiedene Arten und Verarbeitungsbedingungen |
| Schmiedeteile | ASTM B564 / ASME SB-564 | Werkstoff für Schmiedeteile und Flansche |
| Befestigungselemente / Armaturen | ASTM B366 / ASME SB-366 | Geformte Rohrelemente |
| Deutsche und europäische | DIN 17743, DIN 17750–17754 | Bitte geben Sie die passende Form und Ausgabe an. |
| Anlagen für saure Böden | NACE MR0175 / ISO 15156, MR0103 | Die Einhaltung hängt von den Betriebsbedingungen und dem Zustand ab. |
| Druckgeräte | VdTÜV 263, relevante ASME-Vorschriften | Die aktuelle Fassung der Genehmigung ist erforderlich. |
| So interpretieren Sie die Tabelle: ASTM B127 ist die Spezifikation für Bleche, während ASTM B164 für Stangen und Drähte gilt. B127 kann nicht als Norm für Stangen neu formuliert oder auf Schmiedeteile angewendet werden. NACE-Normen und VdTÜV-Dokumente enthalten zusätzliche Anwendungsbedingungen und ersetzen keine Produktnormen. Zustand, Abmessungen und die Zertifizierung nach EN 10204 sind ebenfalls Bestandteil des Angebots. | ||
Alloy 400 – Bezeichnungen, Äquivalente und Handelsnamen
| Legierung 400 / 2.4360 – Klassifizierung und Nomenklatur | ||
|---|---|---|
| System / Hersteller | Markierung | Status und Kommentar |
| UNS / generischer Name | N04400 / Legierung 400 | Hauptmaterialbezeichnung |
| Spezielle Metalle | MONEL® Legierung 400 | Eingetragenes Warenzeichen |
| Europa / DIN | 2.4360 / NiCu30Fe | Bezeichnungen verwandter Materialien |
| Spezialmetalle – historische Materialien | 2.4361 | Es erscheint in den Dokumenten als eine andere Arbeitserlaubnisnummer; prüfen Sie den Status und die Anforderungen. |
| VDM-Metalle | VDM® Alloy 400 / Nicorros | Handelsbezeichnungen; entspricht N04400 mit übereinstimmenden Spezifikationen |
| BS | NA13 | Historisches britisches Symbol |
| ISO / JIS | NiCu30 / NW4400 | Identifizieren Sie niemanden ohne Angabe des entsprechenden normativen Systems. |
| Frankreich | NU30 | Bezeichnung, die in älteren AFNOR-Dokumenten zu finden ist |
| GOST | НМЖМц28-2,5-1,5 | Verwandtes Material mit unterschiedlichen Zusammensetzungsgrenzen |
| Automatische Vielfalt | MONEL® R-405 / N04405 | Eine weitere Legierung – höherer Schwefelgehalt |
| Eine durch Niederschlag gestärkte Sorte | MONEL® K-500 / N05500 | Eine weitere Legierung – mit Aluminium- und Titanzusätzen |
| So interpretieren Sie die Tabelle: Nicht alle Katalogbezeichnungen sind standardkonform. Beispielsweise weist die russische Bezeichnung НМЖМц28-2,5-1,5 einen engeren Kupferbereich und einen höheren Mindesteisengehalt als die klassische Bezeichnung N04400 auf. Umgekehrt lassen sich die Sorten K-500 und R-405 nicht allein aufgrund der gemeinsamen MONEL-Familie durch die herkömmliche Legierung 400 ersetzen. | ||
Vergleich von MONEL 400, R-405 und K-500
| Monel – Unterschiede zwischen gängigen Arten | |||
|---|---|---|---|
| Art | UNS-Nummer | Die Art der Befestigungsanlage | Technologisches Unterscheidungsmerkmal |
| Legierung 400 | N04400 | Lösung und Zerkleinerung | universelle korrosionsbeständige Variante |
| Legierung R-405 | N04405 | Lösung und Zerkleinerung | erhöhter S-Wert; bessere Bearbeitbarkeit, weitere Anforderungen |
| Legierung K-500 | N05500 | Aushärtung durch Niederschlag | Aluminium und Titan; höhere Festigkeit nach der Aushärtung |
| So interpretieren Sie die Tabelle: K-500 ist die richtige Wahl, wenn eine höhere Streckgrenze innerhalb einer ähnlichen chemischen Familie erforderlich ist, Korrosions- und Festigkeitsbedingungen jedoch kontrolliert werden müssen. R-405 wird aus Verarbeitungsgründen gewählt, nicht weil es identische Eigenschaften wie N04400 aufweist. | |||
Alfa-Tech Angebotsanfrage – Legierung 400 / MONEL® 400
Suchen Sie Stangen, Schmiedestücke, Bleche, Rohre oder Bänder aus der Legierung MONEL® 400 ? Bitte geben Sie in Ihrer Anfrage die UNS-Nummer (N04400 oder 2.4360), die benötigten Abmessungen, Menge, Form, den Werkstoffzustand, die Produktnorm und die Anwendungsbedingungen an. Soll das Material in Meerwasser, Fluorwasserstoff oder Drucksystemen eingesetzt werden, geben Sie bitte die Temperatur, das Medium, die Belastung und die erforderliche Zertifizierung an. Die Wahl der richtigen Güte und des passenden Lieferzustands kann kostspielige Betriebsfehler vermeiden.
Häufig gestellte Fragen – Legierung 400 / MONEL® 400
Sind Alloy 400 und Monel 400 das gleiche Material?
Ja: Die generische Bezeichnung Alloy 400 und der Handelsname MONEL® Alloy 400 beziehen sich auf die Legierung N04400. In europäischen Dokumenten wird üblicherweise die Nummer 2.4360 und NiCu30Fe verwendet. Die Anforderungen für ein bestimmtes Produkt sollten jedoch überprüft werden.
Ist Monel 400 Edelstahl?
Nein. Es handelt sich um eine Nickel-Kupfer-Legierung, nicht um einen Ferrostahl. Sie ist beständig gegen viele korrosive Medien, weist aber nicht den für Edelstähle typischen Chromgehalt auf.
Ist Monel 400 nicht magnetisch?
Nicht immer. Die Curie-Temperatur liegt ungefähr zwischen 20 und 50 °C und variiert mit der Zusammensetzung. Schmelzen können sich bei Raumtemperatur unterschiedlich verhalten.
Ist Monel 400 für Meerwasser geeignet?
Ja, insbesondere während des Durchflusses. Lokale Korrosion kann durch Stagnation, Sedimentation und Spalten auftreten. Die Systemgeometrie und der Betrieb sollten unter Berücksichtigung dieses Risikos ausgelegt sein.
Lässt sich die Legierung 400 härten?
Die übliche martensitische Härtung und das Anlassen bzw. die Aushärtung werden nicht angewendet; die Festigkeit wird primär durch Kaltverfestigung erhöht. Falls eine ausscheidungshärtende Werkstoffgüte erforderlich ist, wird MONEL K-500 in Betracht gezogen.
Ist Monel 400 für Fluorwasserstoffsäure geeignet?
Dies ist häufig der Fall, insbesondere unter kontrollierten reduzierenden Bedingungen. Die Auswahl hängt jedoch vom Sauerstoffgehalt, Verunreinigungen, der Konzentration, der Temperatur, der Strömung und der Belastung ab. Vollständige Beständigkeit sollte nicht für alle Gemische angenommen werden.
Welche Schweißzusatzwerkstoffe werden für Alloy 400 verwendet?
ERNiCu-7 / MONEL® Schweißzusatzwerkstoff 60 wird typischerweise für das WIG- und MIG-Schweißen verwendet , ENiCu-7 / Schweißelektrode 190 hingegen für das umhüllte Elektrodenschweißen. Die Auswahl hängt vom Schweißprozess und den Betriebsbedingungen ab.
Bis zu welcher Temperatur kann die Legierung 2.4360 verwendet werden?
VDM weist Zulassungen für Druckgeräte unter bestimmten Bedingungen bis 425 °C gemäß VdTÜV 263 und bis 480 °C gemäß ASME aus. Die Anwendungstemperaturen können ohne Berücksichtigung der Auslegungs- und Lastanforderungen nicht bestimmt werden.
Worin besteht der Unterschied zwischen Alloy 400 und Alloy K-500?
Die Legierung 400 ist lösungs- und kaltverfestigt; K-500 enthält mehr Aluminium und Titan und ist daher ausscheidungshärtend. Die Legierungen unterscheiden sich in ihrer Festigkeit und ihren Lieferbedingungen.