Monel 400 – UNS N04400
Liga níquel-cobre endurecida por solução sólida
Liga Ni-Cu (~65/30) de fase única, com excelente resistência a água do mar em fluxo, salmouras, álcalis e ácido fluorídrico em todas as concentrações. Resistência mecânica moderada, que só aumenta por encruamento. É ligeiramente magnética à temperatura ambiente.
Designações e equivalências
| Sistema | Designação |
|---|---|
| UNS | N04400 |
| W.Nr./EN | 2.4360 – NiCu30Fe |
| DIN | NiCu30Fe |
| JIS | NW4400 (JIS H 4551 NCuP) |
| Comercial | Monel 400 (Special Metals), Nicorros (VDM), Alloy 400 |
| Outras | GB NiCu28-2,5-1,5; QQ-N-281; AMS 4544 (chapa), AMS 4675 (barra) |
Normas por forma de produto
| Forma | Norma |
|---|---|
| Barra | ASTM B164 |
| Forjado | ASTM B564 |
| Chapa | ASTM B127 |
| Tubo | ASTM B165 (sem costura), B163 (trocador) |
Composição química (%)
ASTM B164 / B564 (UNS N04400)
| Elemento | Faixa (%) |
|---|---|
| Ni (+Co) | ≥ 63,0 |
| Cu | 28,0 – 34,0 |
| Fe | ≤ 2,5 |
| Mn | ≤ 2,0 |
| C | ≤ 0,3 |
| Si | ≤ 0,5 |
| S | ≤ 0,024 |
Propriedades mecânicas
recozido (ASTM B564 / B164)
| Propriedade | Valor |
|---|---|
| Limite de escoamento (0,2%) | ≥ 172 MPa |
| Resistência à tração | ≥ 483 MPa |
| Alongamento | ≥ 35% |
| Dureza (típica, recozido) | ≈ 110 – 150 HB |
Propriedades físicas típicas
| Propriedade | Valor |
|---|---|
| Densidade | 8,80 g/cm³ |
| Faixa de fusão | 1.300 – 1.350 °C |
| Módulo de elasticidade | 179 GPa |
| Condutividade térmica (20 °C) | 21,8 W/m·K |
| Expansão térmica (20–100 °C) | 13,9 µm/m·K |
| Temperatura de Curie (típica) | ≈ 20 – 50 °C |
Tratamento térmico, soldagem e usinagem
| Item | Prática usual |
|---|---|
| Temperatura de serviço | Do criogênico até ~480 °C em equipamentos de pressão; em atmosferas oxidantes, até ~540 °C. Atmosferas com enxofre atacam a liga em temperatura elevada. |
| Tratamento térmico | Recozimento a ≈ 870 – 980 °C por poucos minutos, com resfriamento rápido. Alívio de tensões a ≈ 540 – 565 °C por 1 – 2 h, com resfriamento lento. Equalização de tensões a ≈ 300 °C por 3 h. Não é endurecível por envelhecimento. |
| Soldagem | Boa soldabilidade. Consumíveis: AWS A5.14 ERNiCu-7 (tipo FM 60) e AWS A5.11 ENiCu-7 (tipo 190). |
| Usinagem | Material 'pastoso' no recozido; usina melhor estirado a frio. Usar ferramenta positiva e afiada. |
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, válvulas e fixadores em água do mar
- Unidades de alquilação com ácido fluorídrico (HF)
- Trocadores e condensadores resfriados a água do mar
- Aquecedores de água de alimentação de caldeiras
- Topo de torres de destilação de petróleo
- Tanques e tubulações de salmoura e soda cáustica
Alternativas: Monel K500 quando se precisa de 2 a 3 vezes mais resistência mecânica; Monel R-405 para usinagem automática; cupro-níquel 70/30 em água do mar com custo menor; C276 em HF aerado ou com oxidantes.
Monel 400: guia completo
O que é o Monel 400
O Monel 400 pertence à família das ligas de níquel, no grupo das ligas níquel-cobre. Níquel e cobre formam solução sólida em qualquer proporção, por isso a liga tem uma única fase, não endurece por tratamento térmico e só ganha resistência por encruamento. O ferro e o manganês são elementos secundários; titânio e alumínio não fazem parte do Monel 400, e sim do Monel K-500, que por isso é endurecível por precipitação.
Soldagem e usinagem
Soldável por TIG, MIG e eletrodo revestido com consumíveis ERNiCu-7, sem pré-aquecimento nem tratamento posterior, desde que as superfícies estejam livres de enxofre, chumbo e óleos. A usinagem produz cavaco pegajoso e exige ferramentas afiadas, avanço positivo e refrigeração abundante.
Corrosão e limites de uso
O Monel 400 resiste a água do mar em movimento, salmouras, vapor e soluções salinas, a ácido fluorídrico em todas as concentrações até a ebulição, a flúor e a ácidos sulfúrico e clorídrico diluídos e desaerados, além de meios alcalinos. Sofre pite e corrosão em frestas em água do mar estagnada, é atacado por meios oxidantes como ácido nítrico e cloreto férrico, e pode sofrer corrosão sob tensão em ácido fluorídrico aerado. Para água do mar com alta solicitação mecânica, o Inconel 625 e os superduplex são as alternativas.
Aplicações
Eixos de bombas e de hélices, hastes e sedes de válvulas, trocadores de calor e condensadores de água do mar, fixadores e acessórios marítimos, equipamentos de produção de ácido fluorídrico e de alquilação, tanques de água doce e de combustível, destiladores de petróleo, componentes elétricos e molas.
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 400?
Pela ASTM B164 / B564 (UNS N04400): Ni (+Co) ≥ 63,0; Cu 28,0 – 34,0; Fe ≤ 2,5; Mn ≤ 2,0; C ≤ 0,3; Si ≤ 0,5.
Quais normas cobrem o Monel 400?
Barra: ASTM B164. Forjado: ASTM B564. Chapa: ASTM B127. Tubo: ASTM B165 (sem costura), B163 (trocador).
Até que temperatura o Monel 400 pode ser usado?
Do criogênico até ~480 °C em equipamentos de pressão; em atmosferas oxidantes, até ~540 °C. Atmosferas com enxofre atacam a liga em temperatura elevada.
Quais materiais substituem o Monel 400?
Monel K500 quando se precisa de 2 a 3 vezes mais resistência mecânica; Monel R-405 para usinagem automática; cupro-níquel 70/30 em água do mar com custo menor; C276 em HF aerado ou com oxidantes.