Monel K500 Résistance à la traction et composition selon ASTM B865

Deux ensembles différents de nombres décrivent le Monel K500, et ils remplissent des fonctions différentes. Le producteur publie des plages nominales qui montrent ce dont l'alliage est capable sur toute la gamme des tailles et des trempes. La spécification publie des minimums que doit respecter un lot livré. Une spécification rédigée à partir du premier ensemble n'est pas exécutoire ; un bon de commande rédigé à partir du second l'est. Cette page concerne le second ensemble.

Le Monel K500 est UNS N05500 et W.Nr. 2.4375, classé comme alliage nickel-cuivre-aluminium à durcissement par précipitation. Aux États-Unis, la norme produit de référence pour les barres, les tiges, les fils et les pièces forgées est l'ASTM B865, avec l'ASME SB865 comme désignation ASME identique. Il est limité aux formes nommées dans son champ d'application. Les barres et les tiges sont couvertes, tout comme les fils travaillés à froid, ainsi que les pièces forgées et les ébauches de forgeage. Le matériau en feuille en est exclu, tout comme les feuillards et les tubes, qui sont commandés selon des normes différentes.

La composition de cet alliage est à dominante nickel. Le nickel est de 63,0 % minimum et le cuivre de 27,0 à 33,0 %, avec de l'aluminium et du titane présents dans des plages contrôlées car ce sont eux qui rendent l'alliage durcissable par vieillissement. Une description qui place le cuivre en premier est une description du mauvais alliage, et il convient de le préciser clairement car il existe des pages de fournisseurs publiées qui donnent le cuivre de 63 à 70 % et le nickel de 27 à 33 %.

La colonne d'analyse de contrôle est la partie que les acheteurs négligent le plus souvent. Si un acheteur re-teste une coulée et que le nickel revient à 62,6 %, le matériau n'a pas échoué : la spécification autorise une analyse de contrôle à être inférieure de 0,45 % au minimum spécifié. Cette marge existe car le matériau est acheté sur une analyse de coulée et re-testé sur une analyse de produit, et les deux ne sont pas la même mesure.

Un chiffre de ce tableau mérite d'être vérifié par rapport à la fiche technique dont vous disposez. L'ASTM B865 spécifie le carbone à0,18 % maximum. Le bulletin technique du producteur pour le même alliage donne un carbone de 0,25 % maximum. La spécification est la plus stricte des deux, et c'est elle qui s'applique si la commande mentionne la B865. Lorsqu'une commande cite une fiche technique au lieu d'une norme, le chiffre le plus lâche s'applique, et la différence vaut la peine d'être connue avant qu'une coulée ne soit rejetée pour une question technique ou acceptée alors qu'elle ne devrait pas l'être.

Ce sont les minimums que doit atteindre un lot livré dans la condition vieillie, et ils sont fixés par la forme et l'épaisseur de la section, pas seulement par l'alliage. La structure du tableau est le point clé : le matériau travaillé à froid a une exigence plus élevée que le matériau travaillé à chaud de la même section, et l'exigence diminue à mesure que la section s'épaissit.

Le traitement de vieillissement lui-même est spécifié, ce qui est inhabituel et utile, car cela signifie que la condition peut être reproduite, et pas seulement décrite. L'exigence est de maintenir à une température cible de 1 100 °F, soit 595 °C, pendant 8 à 16 heures, puis de refroidir au four à 900 °F, soit 480 °C, à une vitesse de 15 à 25 °F, soit 10 à 15 °C, par heure, puis de refroidir à l'air. Une alternative est autorisée : maintenir à 1 100 °F pendant jusqu'à 16 heures, refroidir au four à 1 000 °F et maintenir pendant environ 6 heures, refroidir au four à 900 °F et maintenir pendant environ 8 heures, puis refroidir à l'air.

Deux notes jointes à ce tableau répondent aux questions qui se posent sur presque toutes les commandes. Les ronds de plus de 4 1/4 po, soit 108 mm, de diamètre ont une exigence d'allongement de 17 % minimum même lorsqu'ils sont fabriqués à partir de stock travaillé à chaud. Et les valeurs de dureté sont données à titre informatif uniquement, elles ne servent donc pas de base d'acceptation ou de rejet d'un lot testé en traction.

Le fil étiré à froid est le seul produit pour lequel l'exigence varie avec le diamètre au lieu de rester constante, et la direction du changement surprend : plus le fil est fin, plus la résistance à la traction minimale est élevée. Le tableau ci-dessous présente l'exigence publiée.

Une déduction jointe à ce tableau est facile à manquer et peut à elle seule faire échouer un lot. Les chiffres de la trempe à ressort s'appliquent au matériau fourni en bobine. Pour le même fil fourni redressé et coupé à longueur, 15 ksi, ou 105 MPa, est déduit de l'exigence, car l'opération de redressage supprime une partie du travail à froid. Un acheteur qui commande des longueurs coupées selon un chiffre de bobine ne l'obtiendra pas.

C'est la chose la plus utile de la page pour quiconque achète l'alliage dans la condition non vieillie. La spécification fixe des maximums de dureté pour les barres, les tiges et les pièces forgées non vieillies, et stipule que aucun test de traction n'est requissauf disposition spécifique. Lorsque le matériau est commandé non vieilli, l'exigence est de prendre un échantillon par lot, de le vieillir ou de le recuire et de le vieillir selon les besoins, et de tester celui-ci. Ainsi, un certificat pour matériau non vieilli porte un résultat de traction obtenu à partir d'un échantillon qui a subi le traitement de vieillissement, et non à partir du matériau tel qu'expédié.

Deux dispositions plus petites appartiennent au tableau. Les ronds de plus de 4 1/4 po, soit 108 mm, de diamètre portent un maximum de dureté de 260 HB même si les rangées ci-dessus s'arrêtent à 4 po. Et lorsque des anneaux ou des disques forgés sont spécifiés, les mesures de dureté peuvent être utilisées à la place d'un test de traction, ce qui est une concession qui vaut la peine d'être prise pour une forme où un échantillon de traction est difficile à découper.

La spécification commence par une liste des informations qu'une commande doit contenir, et c'est une meilleure liste de contrôle que n'importe quel modèle de devis. Un matériau commandé simplement comme "Monel K500" est sous-spécifié dans au moins quatre de ces champs.

Le régime de test est fixe, ce qui signifie que la taille du certificat peut être déterminée à l'avance. Une analyse chimique, un test de traction et un test de dureté sont requis par lot, et un lot pour les tests mécaniques est défini comme tout matériau de la même coulée, de la même section transversale nominale ou de la même taille de forgeage, et de la même condition.

Le nickel est de 63,0 % minimum, le cuivre de 27,0 % à 33,0 %, l'aluminium de 2,30 % à 3,15 % et le titane de 0,35 % à 0,85 %, avec du fer à 2,0 % maximum, du manganèse à 1,5 % maximum, du silicium à 0,50 % maximum, du carbone à 0,18 % maximum et du soufre à 0,010 % maximum. L'alliage est à dominante nickel. Certaines pages publiées donnent le cuivre de 63 à 70 % et le nickel de 27 à 33 %, ce qui correspond à l'inversion des deux éléments.

Cela dépend de la forme, de la condition et de la section. L'exigence la plus basse dans le tableau des barres, tiges et pièces forgées est de 130 ksi, soit 895 MPa, s'appliquant au matériau qui a été recuit puis vieilli. Le matériau travaillé à chaud et vieilli doit atteindre 140 ksi, soit 965 MPa, pour toutes les tailles. Les barres rondes travaillées à froid et vieillies de 1/4 po à 1 po ont l'exigence la plus élevée à 145 ksi, soit 1 000 MPa, avec un allongement minimum de 15 %.

Parce qu'il s'agit de différents types de nombres. Le bulletin du producteur publie des plages nominales qui couvrent toute la gamme des tailles et des revenus, et il indique qu'il s'agit de composites qui ne conviennent pas à des fins de spécification. La norme publie le minimum qu'un lot livré doit respecter. Quelque chose au milieu d'une plage nominale est ce que l'alliage peut faire ; le minimum de la norme est ce qui doit être prouvé.

Pas par exigence. Pour les barres, tiges et pièces forgées non vieillies, la spécification fixe des maximums de dureté et stipule qu'aucun test de traction n'est requis, sauf disposition spécifique. Lorsque le matériau est commandé non vieilli, un échantillon par lot est prélevé, puis vieilli et testé, de sorte que le résultat de traction sur le certificat provient d'un échantillon qui a subi le traitement de vieillissement et non du matériau tel qu'expédié.

Oui, dans les limites des variations autorisées. La spécification publie une marge distincte pour l'analyse de contrôle du produit par rapport à chaque limite spécifiée, et elle n'est pas nulle. Le nickel peut être inférieur de 0,45 % au minimum de 63,0 % ; le cuivre peut être inférieur de 0,15 % ou supérieur de 0,20 % à sa plage ; le titane peut être inférieur de 0,03 % ou supérieur de 0,04 %. Ces marges existent car le matériau est acheté sur une analyse de coulée et peut être re-testé sur une analyse de produit, et les deux ne sont pas la même mesure.

Non, et c'est le seul chiffre qui mérite d'être vérifié par rapport au document que vous avez en main. L'ASTM B865 spécifie le carbone à 0,18 % maximum. Le bulletin technique du producteur pour le même alliage donne 0,25 % maximum. La spécification est l'exigence la plus stricte, et elle s'applique lorsque la commande nomme la norme. Lorsque la commande cite une fiche technique au lieu d'une norme, le chiffre le plus lâche s'applique.

Le Monel K500 est à dominante nickel avec 63,0 % minimum et 27,0 % à 33,0 % de cuivre, et ses additions d'aluminium et de titane le rendent durcissable par précipitation. La spécification qui régit les barres, les tiges, les fils et les pièces forgées est l'ASTM B865, et ce qu'elle contient sont des minimums et non les plages nominales qu'une fiche technique cite. Pour les barres et les tiges vieillies, ces minimums vont de 130 ksi, soit 895 MPa, pour le matériau recuit avant vieillissement, à 145 ksi, soit 1 000 MPa, pour les barres rondes travaillées à froid jusqu'à 1 po. Le fil porte une échelle dépendante de la taille qui augmente à mesure que le fil devient plus fin, avec une déduction de 15 ksi pour les longueurs redressées et coupées. Le matériau non vieilli est qualifié par la dureté et non par un test de traction, et une analyse de contrôle est autorisée à tomber en dehors d'une limite spécifiée dans les variations publiées.

Les barres, tiges, fils et pièces forgées en Monel K500 sont fournis selon UNS N05500 et W.Nr. 2.4375 de Changzhou, Jiangsu, dans des conditions travaillées à chaud, travaillées à froid, recuites et vieillies, conformément à l'ASTM B865 et à l'ASME SB865, à partir d'une usine certifiée ISO 9001 et auditée par SGS. Envoyez la forme, la dimension, la condition et la norme que vous commandez, et les exigences découleront de ces quatre réponses.

1. ASTM B865-04, spécification standard pour l'alliage nickel-cuivre-aluminium à durcissement par précipitation (UNS N05500) barres, tiges et fils, plus pièces forgées et ébauches de forgeage. Source des limites de composition et des variations d'analyse de contrôle de produit, du champ d'application de la norme et des formes qu'elle couvre, des minimums de traction, de limite d'élasticité, d'allongement et de dureté vieillis par forme et épaisseur de section, du traitement de vieillissement spécifié et de son alternative autorisée, de la description des tiges, barres et fils, de la liste des informations de commande, de la définition du lot et du nombre de tests par lot, de la règle d'arrondi, de l'exigence de certification et de la liste de marquage.
2. La même spécification, Tableau 4 et clause 9.2.3. Source des maximums de dureté en condition non vieillie, de la déclaration qu'aucun test de traction n'est requis pour le matériau non vieilli, et de la disposition qu'un échantillon doit être vieilli ou recuit et vieilli pour le test.
3. La même spécification, Tableau 6. Source des exigences de traction dépendantes de la taille pour les fils étirés à froid en bobines et pour la déduction de 15 ksi applicable aux longueurs redressées et coupées.
4. Bulletin technique Special Metals SMC-062, MONEL alloy K-500. Source des plages de propriétés nominales par rapport auxquelles les minimums spécifiés sont fixés, du chiffre de carbone de 0,25 % maximum qui diffère de la norme, des constantes physiques, et du comportement à la corrosion et magnétique.
5. ASME SB865 comme désignation ASME de la même spécification. Source de la désignation alternative citée dans le résumé.
6. UNS N05500 et W.Nr. 2.4375 tels que publiés pour cet alliage. Source des identifiants utilisés.
7. Dossiers de livraison détenus pour DLX Alloy couvrant les barres, tiges, fils et pièces forgées en Monel K500. Source des formes et conditions fournies.

Les valeurs citées sont les exigences de la norme nommée et du bulletin nommé, et elles s'appliquent au matériau commandé selon ces documents. Les exigences diffèrent entre les normes et entre les formes, et une commande qui ne nomme pas la norme laisse le minimum applicable ouvert. L'acceptation d'un lot livré repose sur le certificat et le rapport de test émis pour ce lot.