Монель-металл

Монель-металл, сплав серебристого цвета, содержащий примерно ок. 67% никеля, 28% меди и 5 % других составных частей (смотрите Опр. ТЭ, т. II, стр. 96, Список сплавов №№ 781, 908, 909, 899); отличается высокими антикоррозионными и механическими свойствами, жароупорностью и значительным электросопротивлением; главное применение находит в машиностроении и в оборудовании общей химич. и пищевой промышленности. М.-м. выпускает на рынок фирма «Международная никелевая К⁰» с 1925 г. М.-м. почти тождествен со сплавом люце-ро (смотрите Спр. ТЭ, т. II, стр. 112). В хим. составе М.-м. характерно присутствие марганца и железа, причем в некоторых специальных марках присутствует свинец (до 2,22 %); кроме того в М.-м. содержатся углерод, кремний и сера, тогда как олово, цинк и сурьма отсутствуют. В количественном отношении состав М.-м. характеризует^ данными, меняющимися в пределах (в %): от 68,87 до 60,05 Ni; от 29,03 до 32,46 Си; от 1,60 до 2,40 Бе (хотя в отдельных случаях содержание доходит до 3,75 и даже до 6,5%); от 0,5 до 2,10 Мп; от 0,13 до 0,18 С (в отдельных случаях до 0,31); от 0,09 до 0,87 Si; от 0,027 до 0,038 S; по имеющимся данным состав люцеро характеризуется содержанием (в %): 65—67,9 Ni; 27,5—30 Си; 0—2,1 Fe; 2,2—5 Μη. В соответствии с назначением различают по содержанию примесей (в %) следующие четыре главные марки монель-металла:

Марки М.-м.	С	Мп	Fe	Si	s
Прокатанные листы.	0,11	0,15	1,76	0,18	0,021
Прокатанные стержни	0,26	1,78	2,00	0,20	0,035
Проволока.	0,12	1,66	2,10	0,13	0,025
Литье..	0,18	0,25	1,90	1,06	0,030

М.-м. получается непосредственно из канадских сернистых медно-никелевых руд процессом Орфорда путем окисления роштейна, а затем восстановления углем, без дорого стоящего разделения на составные части. Содержание в никеле серы обычно от 0,02 до 0,06%, а чаще 0,01—0,03%, вредно отражается на ковкости никеля и его сплавов, так что уже при 0,015% серы как холодная, так и горячая прокатка ведут к образованию трещин; напротив, присутствие О (до 0,24%), С и Si безвредно. Поэтому для обессеривания М.-м. применяется марганец (применение магния рискованно, т. к. уже 0,2% магния понижают ковкость); железо попадает в М.-м. вместе с марганцем, если по-. следний вводится в виде ферромангана. Исходная руда должен быть свободна от кобальта.

Механические свойства. Уд. вес М.-м. 8,82. Механнч. свойства его (смотрите Спр.

ТЭ, т. II, стр. 260—268) весьма повышаются от холодной протяжки. Для горячепрокатанного М.-м. пределы пропорциональности при растяжении 2 461—3 445 килограмм/см², что соответствует примерно 80% предела текучести. При кручении или сдвиге предел пропорциональности от 1 451 до 1 905 килограмм/см², то есть 55—67% предела пропорциональности при растяжении. Модуль сдвига или кручения 49 000 килограмм/см^а, модуль Юнга 1 847 000 килограмм/см², коэфициент Пуассона 0,33. М.-м. выдерживает около 75 000 000 перемен натяжения либо сжатия при усилии 689 килограмм/см² и около 2 000 000 перемен при усилии 3 900 килограмм/см²; зависимость максимального усилия S от числа перемен N дается соотношением: S= 5050 jy-°⁰³³.

Тепловые свойства. Средняя теплоемкость М.-м. в промежутке от 20 до 1 300° равна 0,127. Теплопроводность равна 0,06 в единицах CGS, что составляет ¹/₁₅ теплопроводности меди. При ковке наиболее выгодна Г между 1 040° (цвет лососины) и 1 100° (оранжевый), причем эту последнюю не следует превышать; нагрев до 1 200° вредит качеству материала; 1° отжига 700—900°, причем нагрев до 1 000° не сообщает большей, мягкости; Г_пл_ 1 300—1 350°. Предельная рабочая ί° до 500°. Кривые теплового расширения (смотрите фигура, кривая а) М.-м. разных

а а-тепловое расширение 6 6 - электросопротивление в в.гг.дд-прочность на разрыв кованного монель-металла e е - прочность на разрыв литого монель - металла марок (с содержанием Ni от 60 до 69%) оказались весьма правильными и в промежутке 25—300° обладающими одним и тем же средним коэф-том расширения, а именно:

t°.. 25—100“ 100—200° 200—300°

Ср. коэф. теплового расширения.~14·10-β ~ 15-10—⁶ ~15,7-10^_6

Но выше 300° кривые у разных образцов расходятся, например у двух образцов в промежутке между 500—600° разность коэф-тов расширения 2,3· 10~⁶. Усадка при затвердевании составляет 2%. М.-м. обладает важным свойством сравнительно малого снижения своих механических качеств при нагреве, как это видно на фигуре по кривым е, г и д, относящимся к прочности на разрыв различных образцов горячей прокатки, и кривой е, характеризующей то же свойство литого М.-м. В этом отношении М.-м. значительно превосходит многие другие металлы; так например при 400° прочность на разрыв обыкновенной латуни или бронзы < 800 килограмм/см², тогда как у кованого М.-м. она выше 5 600 килограмм/см².

Электрические и магнитные свойства. Электросопротивление М.-м. при комнатной ί° составляет 42,5—44,5 Ω-сж, смотря по марке и образцу, так что проводимость его около 4% проводимости меди. Темп-рный коэф. сопротивления равен 0,0019 в промежутке 20—93°, а далее внезапно понижается и составляет ок. 0,000611; на фигуре кривая б показывает ход электросопротивления до 1 000°. При комнатной ί° М.-м. ферромагнитен, а в промежутке 100—150° утрачивает это свойство (обратимо). В намагничивающем поле 100 гауссов индукция литого М.-м.—500 гауссов, а прокатанного от 10 000 до 15 000 гауссов; коэрцитивная сила 1,1; остаточное намагничение 990.

Оптические свойства. Коэф. отражения света равен 60%. Первоначальный серебристый цвет с течением времени несколько сереет.

Химические свойства. М.-м. отличается значительной химич. стойкостью, причем разъедается весьма равномерно; выдерживает действие к-т (но не азотной) и стоек против нейтральных и щелочных окислителей, тогда как кислотными окислителями разъедается. В качестве примера, характеризующего степень его стойкости, можно указать, что 9-дневное действие непрерывно возобновляемой 6—7% (6° Вё) серной кислоты при 74° дало разъедание 0,0007 г/см² в сутки, что соответствует удалению слоя толщиною в 0,75 μ за сутки, то есть удаление слоя

2,5 миллиметров за 10 лет; этот расчет подтвержден практикой. -

Обрабатываемость. М.-м. хорошо подвергается механич. обработке различного рода: обточке, горячей и холоди, проковке, нарезке, фрезеровке, прекрасно полируется; тепловые условия обработки указаны выше. М.-м. допускает также тепловую обработку: отжиг, пайку крепким припоем, пайку легким припоем и сварку.

Применение. Применяют М.-м. гл. обр: в областях, где требуется сочетание механич. качеств с сопротивляемостью нагреву и химич. стойкостью. Таковы клапаны, импеллеры и все снаряжение специальных насосов, центробежных и поршневых, труб для разного рода химически активных жидкостей и для перегретого пара, баков и выпарительных чаш для разных жидкостей и т. д. Из М.-м. изготовляются различные части машин: приводы, шестерни, патрубки, мешалки, сита и вообще такое оборудование, к-рое должно служить в коррозионных условиях без. специальных защитных пленок; в частности, монелевое оборудование рекомендуется например для установок турбогенераторов, для коксовальных, морских, газовых, красильных, сахарных, клеевых и желатиновых, мыловаренных, горнопромышленных и тому подобное. установок. М.-м. применяется для кухонной посуды в пищевой промышленности; применяется также и в качестве материала для столовой утвари. Фирма безусловно рекомендует применение М.-м. там, где есть действие следующих агентов: алюминия сернокислого, аммиака водного, атмосферной коррозии, бензойной, борной и винной кислот, воды пресной и соленой, водорода, гипосульфита натрия, из-

вести, едких натра и кали, кальция хлористого и сернокислого, карболовой к-ты, квасцов, кислорода, яблочной, масляной и муравьиной к-т, мыла щелочного, пикриновой кислоты (но холодной), ртути металлической, салициловой к-ты, сероуглерода, стеариновой к-ты, фосфорной кислоты (но холодной), фтористо- и хлористоводородных к-т, хлора сухого, цианистоводородной к-ты, нагрева в атмосфере временно до 700°, пара влажного и перегретого; условно рекомендуется применение в средах: уксусной, лимонной, соляной, серной и дубильной к-т, солей цинка, газообразн. продуктов горения; не рекомендуется применение M-м., когда есть действие следующих реагентов: азотной к-ты, аммония азотнокислого в насыщенном растворе, медного купороса, пикриновой кислоты горячей, сернистой к-ты, фосфорной кислоты горячей, хлорной кислоты (ЫС10₄) и хромовой к-ты. Однако список рекомендуемых случаев применения, как показали исследования Гемлина и Тернера, м. б. значительно расширен и в частности даже за счет нерекомендуемых фирмою случаев. Отдельно м. б. отмечено применение М.-м. для кислых фик-сажных ванн в фотографии и для нагревательных приборов, хотя значительность температурного коэфициента делает последнее не вполне удобным.

Лит.: Жемчужный С. Ф., Сплавы для электрических измерительных и нагревательных приборов, стр. 26—44, Л., 1928; Курнаков Н. С. и Ж е м ч у ж н ы и С. Ф., О сплавах меди с никелем и золотом, «Изв. Шлитехнич. ин-та», М., 1906, т. 6, стр. 5; и х ж е, «Ж», 1907, т. 39, стр. 211; М е г i с а Р. D., Miscellaneous Alloys of Nickel, «Chem. a. Met. Eng.», 1921, v. 24, p. 649; Hunter M, A. a. Jones A., «Transactions of the Amer. Electrochem. Soc.», 1922, v. 42, p. 195; M e r i c a P. D. a. Waite 1 l e г 5 K. S., «Technical Paper, U. S. Bureau of Standards», Wsh., 1925, 19, p. 28i;MericaP. D. a, WaltenbergR. S., «Revue de Metal», P., 1927, t, 24; W i 1 n e r S. H. a. H i d n e r t P. Termal Expansi m of Nickel, Monel Metal, Bellit, Stainless Steel a. Aluminium, «Sc. Papers of the Bureau of Standards», Wsh., 1922, 426; Metica P. D., W alte n b e г g R. C. a. Me. C a b e A. S., S»me Mechanical Properties of H .t-nlled Monel Metal, «Pr ;c. of the American S >ei ty of Testing Materials», 1921, Philadelphia, v. 21; Hunter M. A., S e b a s t F. M. a. T г о у A. J., Some Electr. Properties of Nickel a. Monel Wires, «Transacti jns of the Amer. Inst, of Min. a. Metallurg. Eng.», N. Y., 1922; H a m-1 i n M. L. a. T u r n e r F. M., The Chemical Resistance of Engineering Materials, N"w Yrrk, 1923; Burrows Ch. W., «Electrical World», New York, 1921, July (магнитные свойства); «Z. ang. Ch.», 1924, Jg. 24, p. 13 1, 470; «Chem. Zentralbl.», B., 1919, Jg. 1, p. 272; Tompson J. F., «Eng: Min. Journ.», N. Y., v. 21, p. 223; Am. П. 947067. П. Флоренский.