Phạm vi độ cứng của hợp kim Monel và tác động của các trạng thái xử lý khác nhau (Ủ so với cán nguội)
1. Phạm vi độ cứng của hợp kim Monel
Monel 400
Đây là hợp kim đồng niken-được tăng cường bằng dung dịch rắn và độ cứng của nó phụ thuộc nhiều vào điều kiện xử lý:
Trạng thái ủ: Độ cứng Brinell (HB) là65–95, Độ cứng Rockwell B (HRB) là50–70. Ở trạng thái này, hợp kim có độ cứng thấp nhất, độ dẻo và dai tối ưu nên thích hợp cho các quá trình kéo sâu, uốn và các quá trình tạo hình khác.
Trạng thái cán nguội: Với sự gia tăng biến dạng gia công nguội (ví dụ biến dạng 20%, 40%, 60%), độ cứng tăng lên đáng kể. Khi biến dạng nguội đạt 50–60%, Độ cứng Brinell (HB) có thể đạt tới180–220và Độ cứng Rockwell B (HRB) có thể đạt tới90–100.
trạng thái-đã xử lý giải pháp: Tương tự như trạng thái ủ, với Độ cứng Brinell (HB) xung quanh70–90, được sử dụng để khôi phục độ dẻo của hợp kim sau khi gia công nguội.
Monel K-500
Đây là một biến thể-được làm cứng kết tủa của Monel 400, có thể đạt được độ cứng cao hơn thông qua quá trình xử lý lão hóa:
Trạng thái ủ: Độ cứng Brinell (HB) là80–100, Độ cứng Rockwell B (HRB) là60–80, cao hơn một chút so với Monel 400 đã ủ do thành phần hợp kim vốn có của nó.
Trạng thái tuổi già: Sau khi xử lý bằng dung dịch + xử lý lão hóa (thường nung ở nhiệt độ 480–510 độ và giữ trong 4–6 giờ), hợp kim sẽ kết tủa các pha tăng cường Ni₃(Al,Ti) mịn. Tại thời điểm này, Độ cứng Brinell (HB) có thể đạt tới240–280và Độ cứng Rockwell C (HRC) có thể đạt tới25–35, cao hơn nhiều so với Monel 400.
trạng thái cán nguội + ủ: Kết hợp xử lý nguội và xử lý lão hóa có thể cải thiện độ cứng hơn nữa, với Độ cứng Brinell (HB) lên tới280–320và Độ cứng Rockwell C (HRC) lên tới30–40.
2. Tác động của các trạng thái xử lý khác nhau (Ủ so với cán nguội-) đối với Độ cứng
Xử lý ủ: Giảm độ cứng, cải thiện độ dẻo
Ủ là một quá trình xử lý nhiệt bao gồm nung hợp kim đến nhiệt độ cao hơn nhiệt độ kết tinh lại của nó (thường là 870–920 độ đối với hợp kim Monel), giữ hợp kim trong một thời gian nhất định và sau đó làm nguội từ từ.
Cơ chế: Trong quá trình ủ, các hạt bị biến dạng của hợp kim được gia công nguội-sẽ trải qua quá trình kết tinh lại, tạo thành các hạt cân bằng mới. Các sai lệch sinh ra trong quá trình gia công nguội được loại bỏ và ứng suất bên trong của hợp kim được giải phóng.
Tác động đến độ cứng: Ủ làm giảm đáng kể độ cứng của hợp kim Monel, khôi phục nó về mức thấp nhất của hợp kim. Ví dụ: Monel 400 cán nguội-có HB 200 có thể giảm xuống HB 70–90 sau khi ủ hoàn toàn.
Kịch bản ứng dụng: Hợp kim Monel được ủ thích hợp cho các quy trình đòi hỏi khả năng định hình cao, chẳng hạn như dập, rèn và hàn.
Xử lý cán nguội: Tăng độ cứng, giảm độ dẻo
Cán nguội đề cập đến việc cán hợp kim ở nhiệt độ dưới nhiệt độ kết tinh lại của nó (thường là nhiệt độ phòng).
Cơ chế: Cán nguội gây ra biến dạng dẻo của các hạt hợp kim, dẫn đến sự lệch vị trí nhân và rối, cũng như độ giãn dài và sàng lọc của hạt. Sự di chuyển của trật khớp bị cản trở, dẫn đếnlàm việc chăm chỉcủa hợp kim.
Tác động đến độ cứng: Độ cứng tăng tuyến tính khi tăng biến dạng nguội. Khi biến dạng nhỏ (10–20%), độ cứng tăng nhẹ; khi biến dạng vượt quá 40%, độ cứng tăng mạnh. Ví dụ, Monel 400 có thể đạt được độ cứng tăng hơn 100% sau khi cán nguội 60%.
Tác dụng phụ: Trong khi cải thiện độ cứng, cán nguội làm giảm đáng kể độ dẻo của hợp kim (ví dụ: độ giãn dài giảm từ 35–40% ở trạng thái ủ xuống dưới 5% ở trạng thái cán nguội-biến dạng nguội-cao), khiến hợp kim dễ bị nứt trong quá trình xử lý tiếp theo.
Tóm tắt mức độ tác động
Trạng thái xử lý là một trong những trạng tháiyếu tố chi phốiảnh hưởng đến độ cứng của hợp kim Monel. Đối với Monel 400, độ cứng của trạng thái cán nguội-có thểcao hơn 2–3 lầnhơn trạng thái ủ. Đối với Monel K-500, sự kết hợp giữa cán nguội và xử lý lão hóa có thể làm tăng thêm sự khác biệt về độ cứng, làm cho độ cứng ở trạng thái được tăng cườngcao hơn 3–4 lầnhơn trạng thái ủ.
