Monel K-500 – UNS N05500
Liga níquel-cobre endurecível por precipitação
Liga Ni-Cu com alumínio e titânio, endurecida por precipitação de γ′ Ni₃(Al,Ti). Mantém a resistência à corrosão do Monel 400 em água do mar, com escoamento cerca de 3 vezes maior. Não é magnética até cerca de −100 °C, por isso é usada em ferramentas de perfuração direcional.
Designações e equivalências
| Sistema | Designação |
|---|---|
| UNS | N05500 |
| W.Nr./EN | 2.4375 – NiCu30Al |
| DIN | NiCu30Al |
| Comercial | Monel K-500 (Special Metals), Nicorros Al (VDM), Alloy K-500 |
| Outras | QQ-N-286; AMS 4676 |
Normas por forma de produto
| Forma | Norma |
|---|---|
| Barra | ASTM B865; AMS 4676 |
| Forjado | ASTM B865; AMS 4676 |
Composição química (%)
ASTM B865 (UNS N05500)
| Elemento | Faixa (%) |
|---|---|
| Ni (+Co) | ≥ 63,0 |
| Cu | 27,0 – 33,0 |
| Al | 2,30 – 3,15 |
| Ti | 0,35 – 0,85 |
| Fe | ≤ 2,0 |
| Mn | ≤ 1,5 |
| C | ≤ 0,25 |
| Si | ≤ 0,5 |
| S | ≤ 0,01 |
Propriedades mecânicas
laminado a quente + envelhecido (ASTM B865)
| Propriedade | Valor |
|---|---|
| Limite de escoamento (0,2%) | ≥ 690 MPa |
| Resistência à tração | ≥ 965 MPa |
| Alongamento | ≥ 20% |
| Dureza | ≥ 27 HRC (≈ 265 HB) |
| Dureza máx. (NACE MR0175/ISO 15156) | ≤ 35 HRC |
Propriedades físicas típicas
| Propriedade | Valor |
|---|---|
| Densidade | 8,44 g/cm³ |
| Faixa de fusão | 1.315 – 1.350 °C |
| Módulo de elasticidade | 179 GPa |
| Condutividade térmica (20 °C) | 17,4 W/m·K |
| Expansão térmica (20–100 °C) | 13,7 µm/m·K |
Tratamento térmico, soldagem e usinagem
| Item | Prática usual |
|---|---|
| Temperatura de serviço | Do criogênico até ~480 °C (típico), mantendo as propriedades do envelhecimento. Não magnética até ≈ −100 °C. |
| Tratamento térmico | Solubilização (se necessária) a 980 – 1.040 °C. Envelhecimento do material recozido: 593 – 607 °C por 16 h, resfriamento no forno a 8 – 14 °C/h até 480 °C e depois ao ar. Material encruado: tempos menores ou temperatura de ≈ 527 – 538 °C. Material superenvelhecido precisa ser solubilizado antes de envelhecer de novo. |
| Soldagem | Soldar no estado recozido e envelhecer depois. Consumível usual AWS ERNiCu-7 (FM 60), cuja solda não endurece: a junta fica menos resistente que o metal-base envelhecido. |
| Usinagem | Desbastar no estado recozido e fazer o acabamento após o envelhecimento (o material quase não distorce). Usina melhor que o Monel 400. |
Metal de adição para soldar
A composição do arame normalmente não é idêntica à do material: cada página explica o motivo.
Aplicações típicas
- Eixos de bombas e hélices navais
- Fixadores, molas e correntes para serviço marítimo
- Drill collars não magnéticos e ferramentas MWD/LWD
- Impelidores e internos de válvulas
- Lâminas raspadoras (doctor blades) em papel e celulose
- Sensores e instrumentação
Alternativas: Monel 400 quando a resistência mecânica não é crítica; 718/725 em serviço ácido (H₂S) de alta resistência; Nitronic 50 ou duplex em eixos marítimos de menor custo. Atenção: sob proteção catódica o K500 envelhecido é suscetível à fragilização por hidrogênio.
Monel K-500: guia completo
O que é o Monel K-500
O Monel K-500 pertence à família das ligas de níquel, no grupo das ligas níquel-cobre endurecíveis por precipitação. A base é a do Monel 400; o alumínio e o titânio adicionados formam, durante o envelhecimento, o precipitado gama-linha Ni3(Al,Ti), finamente disperso, que eleva a resistência e a dureza.
Tratamento térmico
A solubilização é feita a cerca de 980 °C com resfriamento em água; o envelhecimento, a 593 – 607 °C por 16 horas com resfriamento lento no forno até cerca de 480 °C, em atmosfera livre de enxofre. Peças encruadas a frio antes do envelhecimento alcançam resistência ainda maior. A Dustre executa esses ciclos em fornos próprios dentro do serviço de tratamentos térmicos, com certificado da condição entregue.
Corrosão e limites de uso
A resistência à corrosão é a do Monel 400: excelente em água do mar em movimento, salmouras, vapor, ácido fluorídrico e meios redutores, limitada em água do mar estagnada e em meios oxidantes. A dureza maior melhora a resistência à erosão e à cavitação. A liga é não magnética até cerca de −100 °C, o que a diferencia do Monel 400 e a indica para ferramentas de poço e instrumentos. Para H2S, a NACE MR0175 limita a dureza a 35 HRC; o uso vai até cerca de 480 °C.
Aplicações
Eixos de bombas e impelidores de água do mar, hastes e sedes de válvulas, molas e fixadores marítimos, comandos de perfuração e ferramentas de poço não magnéticas, instrumentos de medição em poços, lâminas e raspadores da indústria de celulose, componentes de equipamentos de processo com flúor e ácido fluorídrico.
Formas de fornecimento e serviços da Dustre
Barras redondas e blocos forjados em matriz aberta, cortados em serra fita na medida, com usinagem de desbaste ou acabamento, solubilização ou recozimento em fornos próprios e ensaios de dureza, tração e impacto. Todo o material é fornecido com certificado de inspeção 3.1 e rastreabilidade de corrida.
Perguntas frequentes
Qual a composição química do Monel K-500?
Pela ASTM B865 (UNS N05500): Ni (+Co) ≥ 63,0; Cu 27,0 – 33,0; Al 2,30 – 3,15; Ti 0,35 – 0,85; Fe ≤ 2,0; Mn ≤ 1,5.
Quais normas cobrem o Monel K-500?
Barra: ASTM B865; AMS 4676. Forjado: ASTM B865; AMS 4676.
Até que temperatura o Monel K-500 pode ser usado?
Do criogênico até ~480 °C (típico), mantendo as propriedades do envelhecimento. Não magnética até ≈ −100 °C.
Quais materiais substituem o Monel K-500?
Monel 400 quando a resistência mecânica não é crítica; 718/725 em serviço ácido (H₂S) de alta resistência; Nitronic 50 ou duplex em eixos marítimos de menor custo. Atenção: sob proteção catódica o K500 envelhecido é suscetível à fragilização por hidrogênio.