Monel K500 (UNS N05500)K500介紹

K500合金合金K500是一種沉淀硬化的鎳銅鋁合金, 結合了400合金優異的耐腐蝕性能和更高強度和硬度，性能

超越其他鎳銅合金。添加了鈦和鋁元素，使K500的拉伸強度提升為400合金的兩倍，屈服強度是400合金的三

倍。

合金K500是一種沉淀硬化的鎳銅鋁合金, 結合了400合金優異的耐腐蝕性能和更高強度和硬度，性能超越其他鎳銅合金。添加了鈦和鋁元素，使K500的拉伸強度提升為400合金的兩倍，屈服強度是400合金的三倍。這種高強度可以一直保持至649°C，而當溫度低至-240°時，該材料仍具延展性和韌性。K500合金的另外一個優勢是在低至-129°C的溫度下保持無磁性質。因此，對于帶電子設備或內含電子設備，視磁場為干擾因素的應用來說，K500是很理想的材料，例如井下設備。K500還具有火花電阻和優異的耐腐蝕性能，耐受多種化學元素及海事環境，例如鹽，堿，酸，非氧化酸。

化學成分（按重量%）

物理性能

密度 8.434g/cm3

熔距  1315-1348°C

彈性模量，106 psi，拉力-26.0；扭力-9.5

熱膨脹性質

(a) 測試前材料為退火態

(b) 之前做過的熱處理對電阻有很大的影響，因為材料具有時效硬化的特性。上表的測試數據是退火態加少量時效硬化的材料在降溫過程中的測試數據

(c) 電阻測試樣件在室溫下的電阻值為355.5 ohm/circ mil/ft

*推定數據

 磁性

該材料一個非常實用的性質就是無磁性，即使在很低的溫度下，依然保持無磁性。然而，在加工過程中使材料表面產生一層磁性膜也是可能出現的。熱處理可能會選擇性地氧化了鋁和銅，使材料表面產生一層具有磁性的鎳基膜。這個性質對于細的絲材和帶材影響較大，因為他們的表面積占的比重更大。可以通過酸洗或浸亮工藝去除磁性膜，這樣就能恢復材料的無磁性質了。K500兼具無磁性質，高強度，良好的耐腐蝕性能，因此廣泛用于油井勘探設備和電子部件。

機械性能

機械性能標稱值范圍(a)

(a) 該范圍由各種產品尺寸的數據集合而成，不適用于具體用途

(b) 材料為時效硬化狀態，以獲取最高值

熱處理

退火處理可以用于加工后軟化金屬基體，也可以用于溶解時效硬化相質。雖然760°C-871°C這樣的低溫范圍也能獲取足夠的軟化效果，但是為了后續的時效硬化能達到最優效果，建議熱加工產品的退火溫度采用982°C，冷拉產品的退火溫度采用1038°C。溫度超過982°C時， 晶粒增長速度相當快，如果是需要細致的晶粒結構，就需要將高溫的熱處理時間控制到最短。

為得到最佳的時效反應和最大的軟化結果，熱處理后需要馬上進行有效的水淬處理。未能立即進行水淬或者淬火速度很慢就會產生部分時效硬化相的沉淀，損害時效反應。水淬液體中加2%（按體積）的酒精可以減小氧化作用并方便酸洗處理。

為達到最高性能，推薦使用下面的時效硬化工藝

1. 軟材料(140-180 Brinell, 75-90RB)

594°C-607°C保溫6個小時，然后進行爐冷，按-9.5°C~ -3.9°C/小時的降溫速度降至482°C。從482°C降至室溫可以采用爐冷或者空冷，無需控制降溫速率。這個工藝適用于鍛造態，淬火和退火鍛造，退火態，熱軋條桿， 大直徑冷拉棒料（直徑大于1.5”）和軟化回火的絲材和帶材。

2. 中度冷作的材料（175-250Brinell，8-25RB）

593°C-607°C保溫8個小時或更長時間，然后冷卻至482°，降溫速率不超過-9.5°C~ -3.9°C/小時。如果材料只經過了少量的冷作加工，保溫時間長達16個小時，可獲取更高的硬度。一般來說，初始硬度為175-200Brinell的材料保溫時間都需要16個小時。接近250Brinell（25Rc）的材料保溫8個小時可全面達到硬度。該工藝適用于冷拉條、桿、半硬狀態的帶材和冷鐓材料。

3. 完全冷作的材料（260-325Brinell，25-35Rc）

527°C-538°C保溫6個小時，然后冷卻至482°C，降溫速率不超過-9.5°C~ -3.9°C/小時。 如果材料初始硬度為接近硬度下限，通過保溫8-10小時，可以獲取更高的硬度。該工藝適用于彈性回火的帶材，彈簧線材和重度冷作的工件，例如冷成型的小珠子。

注：冷卻可以按100°F分步進行,每一步保溫4-6小時.例如, 工藝1的熱處理過程是1100°F保溫16個小時+1000°F保溫4-6小時+900°F保溫4-6小時. 但是按照上述1.2.3的工藝流程做熱處理通常得到性能更高的材料.

有些情況需要縮短熱處理時間,為了降低成本或者為了獲得一些中間性能. 很難一一確定具體的熱處理時間.建議按材料的橫截面規格投放試驗件摸索熱處理時間.
 

過度人工時效會降低材料性能, 并且后續進行的時效處理不能再提高材料性能. 為了加強過度人工時效的材料,必須進行固溶處理(1800-1900°F), 重新溶解時效硬化的成分, 然后重新時效處理.冷作加工帶來的益處會被退火處理抵消.材料能夠達到的最高強度和退火及時效狀態有關.
 

時效硬化的材料可以達到最高硬度,但是重新熱處理并不能改善材料性能.如果第一次熱處理的冷卻速度很快,在1050-800°F之間, 重新熱處理可能會稍微提升材料性能.如果硬化后的材料采用1100°F以上的溫度進行熱處理, 然后冷卻, 材料性能會有所下降. 硬化后的K500需要在800°F長時連續加熱. 第一個月會緩慢出現老化作用,后面再繼續加熱也不會出現大的變化.

機加性能

K500的退火態、熱加工態和淬火態比較適合重型機加。時效硬化的材料可以精加至接近的精度然后再次精加。推薦的工藝步驟是先加工至偏大的尺寸，然后時效硬化，然后修至規定尺寸。時效會產生一點材料永久性收縮（約為0.0002in/in）。

K500應用的行業：

化學處理行業；海事工程；石油天然氣開采

用K500制造的零件：

離心泵；石油天然氣開采設備零部件；傳動軸；泵軸；彈簧；閥門及閥門部件