Niquel y Monel

1. Resumen de Superaleaciones
Nicolás Guatibonza Loza.
Julio 2018.
Universidad de san Buenaventura.
Bogotá D.C.
Tecnología de los materiales.

2. 1
Capítulo 1
Introducción.
Las superaleaciones ofrecen una excelente resistencia mecánica, además de brindar una
gran resistencia a altas temperaturas, estabilidad y una gran resistencia a la corrosión y la
oxidación. Principalmente es usado para el sector aeroespacial, así como válvulas bi-
metálicas, por donde circulan ácidos altamente corrosivos.[1]
Las súper-aleaciones resistentes a la corrosión son ampliamente usadas en ambientes
extremos, donde una gran resistencia al calor y a la corrosión es muy importantes para la
integridad del producto final. Los superalloys o súper-aleaciones son ampliamente usadas
en procesos químicos y petroquímicos, plantas eléctricas, e industrias de gas y petróleo.
El término “súper-aleaciones” fue usado poco después de la segunda guerra mundial,
para describir un grupo de aleaciones desarrolladas para uso en turbocompresores y
turbinas de motor de aviones que requerían un alto funcionamiento a elevadas
temperaturas.[2]
Níquel 200
El níquel comercialmente puro o pobremente aleado tiene características que lo
hacen útil en determinadas aplicaciones, principalmente en procesos químicos y en la
electrónica.

3. 2
El níquel es resistente a varios químicos reductores y no tiene rival en la resistencia a
álcalis ácidos. Debido a su resistencia a la corrosión, el níquel es utilizado para mantener
la pureza del producto en la industria alimentaria y de fibras sintéticas.
Comparado con las aleaciones de níquel, el níquel comercialmente puro tiene alta
conductividad eléctrica. También tiene una alta temperatura de Curie y buenas
propiedades magnetoestrictivas. Además posee una relativamente alta conductividad
térmica, por lo que se emplea en intercambiadores de calor.
El níquel comercialmente puro o pobremente aleado tiene características que lo hacen útil
en determinadas aplicaciones, principalmente en procesos químicos y en la electrónica.
El Níquel en estado recocido tiene poca dureza y es ductil y maleable. Debido a ello y a
su buena soldabilidad, es un material adecuado para fabricar equipos.[3]
Níquel 200 y níquel 201 son soluciones sólidas reforzadas, comercialmente puras con
propiedades mecánicas buenas en un rango amplio de temperaturas y excelente
resistencia a muchos corrosivos, particularmente a hidróxidos. El níquel 201 fue una
modificación del níquel 200 donde el carbón es de (0.02 max) lo que le previene de ser
muy frágil a precipitantes intergranulares en temperaturas de 600° F a 1400° F en muchos
procesos. Tipicamente las restricciones elementales de los dos, níquel 200 y 201, son
combinadas en una química dual certificada resultando en una sola aleación con la
características deseadas de las dos aleaciones, Níquel 200/201.

4. 3
¿Cuáles son las características del Níquel 200/201?
 Muy buena resistencia a varios reductores químicos.
 Gran resistencia a los álcalis cáusticos.
 Alta conductividad eléctrica.
 Excelente resistencia a la corrosión en agua destilada y aguas naturales.
 Resistencia a soluciones salinas neutras o alcalinas.
 Excelente resistencia al flúor seco.
 Ampliamente usado para manejar la soda cáustica.
 Buenas propiedades térmicas, eléctricas y magnetostrictivas.
 Ofrece algo de resistencia al ácido hidroclorhídrico y sulfúrico a temperaturas y
concentraciones moderadas.
 Composición Química, % del Níquel 200 (UNS N02200)
Ni Fe Cu C Mn S Si
99.0 min .40 max .25 max .15 max .35 max .01 max .35 max
 Composición Química, % del Níquel 201 (UNS N02201)
Ni Fe Cu C Mn S Si
99.0 min .40 max .25 max .02 max .35 max .01 max .35 max
¿En cuáles aplicaciones es usado el Níquel 200 / 201?
 Equipos de proceso de alimentos.
 Ingeniería marina y fuera de costa.
 Producción de sal.

5. 4
 Manejo de equipos caústicos.
 Fabricación y manejo de hidróxido de sodio, particularmente a temperaturas
mayores de 300° F.
Recipientes y reactores en los que el flúor es generado y reacciona con hidrocarbonos.
Las aplicaciones donde el níquel 200-201 pueden ser usados incluyen procesos y
almacenajes químicos, producción de fibra sintética, y procesos donde se usan el
hidróxido de sodio y el flúor. Otras aplicaciones incluyen la industria aeroespacial y de
defensa al igual que en el procesamiento de alimentos. El níquel 200/201 tiene una
resistencia excepcional a álcalis cáustica a varias temperaturas y concentraciones.[4]
Especificaciones ASTM para el Níquel 200/201
Tubo sin
costura
Tubo con
costura
“Tubing”
sin costura
“Tubing”
con costura Lámina/Placa Barra Conexiones
B161 B622 B161 B622 B162 B160 B163
Monel 400
Monel es una marca registrada usada como prefijo para diferentes aleaciones de
metales resistentes a la corrosión. Es producida por Special Metals Corporation. Estas
aleaciones están hechas con base de níquel y muestran características que incluyen gran
resistencia a la corrosión atmosférica, al agua salina, y varias soluciones ácidas y
alcalinas.[5]
La super-aleación de monel es Monel 400, es una aleación de níquel-cobre (cerca de
67%Ni- 23% Cu) resistente al agua salada y vapor de altas temperaturas. La aleación 400
es una solución de aleación sólida que puede ser endurecida al trabajarla en frío. La baja

6. 5
rata de corrosión en fluido rápido de agua de mar o salubre, combinada con la excelente
resistencia al agrietamiento por tensión de corrosión en la mayoría del agua fresca o
dulce, y su resistencia a una variedad de condiciones de corrosión, hacen que sea
ampliamente usada en aplicaciones marinas y otras soluciones de cloruros no oxidantes.
Esta aleación de níquel es particularmente resistente al ácido clorhídrico y al ácido
hidrofluórico cuando están desairadas. Como sería de esperar, por su alto contenido de
cobre, la aleación 400 es rápidamente atacada por el ácido nítrico y sistemas de
amoniaco.[6]
Característica
 Resistencia al agua de mar y vapor de altas temperaturas.
 Excelente resistencia al rápido fluido del agua de mar o agua salubre.
 Excelente resistencia al agrietamiento por tensión de corrosión en la mayoría de
aguas dulces.
 Particularmente resistente al ácido hidroclorhídrico e hidrofluórico cuando están
desairados.
 Ofrece algo de resistencia al ácido hidroclorhídrico y sulfúrico a temperaturas y
concentraciones moderadas, pero raramente es el material de opción para estos
ácidos.
 Excelente resistencia a sales alcalinas y neutras.
 Resistencia al agrietamiento de tensión por corrosión inducido por cloruro.

7. 6
 Buenas propiedades mecánicas desde temperaturas bajo cero hasta temperaturas de
10200° F.
 Alta resistencia a álcalis.
Composición química
C Mn S Si Ni Cu Fe
.30 max 2.00 max .024 max .50 max 63.0 min 28.0-34.0
2.50
max
USOS
 Ingeniería marina.
 Equipo de elaboración químico y de hidrocarbono.
 Tanques de gasolina y agua potable.
 Alambiques de petróleo crudo.
 Calentadores desairados.
 Calentadores de agua hirviendo y otros intercambiadores de calor.
 Válvulas, bombas, ejes, conexiones, y tornillería.
 Intercambiadores de calor industriales.
 Solventes tratados con cloro.
 Torres de destilación de petróleo crudo.[7]

8. 7
Monel K-500
La aleación de níquel y cobre Monel K-500 combina la excelente resistencia a la
corrosión característica de la aleación Monel 400 con las ventajas añadidas de una mayor
resistencia y dureza. Las propiedades aumentadas se obtienen añadiendo aluminio y
titanio a la base de níquel-cobre, y calentando en condiciones controladas de modo que
las partículas submicroscópicas de Ni 3 (Ti, Al) se precipiten a través de la matriz. El
procesamiento térmico utilizado para efectuar la precipitación se denomina comúnmente
envejecimiento o envejecimiento.[8]
Esta aleación de níquel es resistente a chispa y no es magnética hasta -200° F. Sin
embargo, es posible desarrollar una capa magnética en la superficie del material durante
el procesamiento. El aluminio y el cobre pueden ser selectivamente oxidados durante el
calentamiento, dejando una capa delgada magnética de níquel en la parte de afuera. Con
tratamiento de baño en ácido se puede remover esta capa magnética y restaurar las
propiedades no magnéticas
¿Cuáles son las características del Monel K-500?
 Resistencia a la corrosión en un rango muy amplio de ambientes marinos y
químicos. Desde agua pura, a minerales ácidos no oxidantes, sales y álcalis.
 Excelente resistencia al agua de mar a alta velocidad.
 Resistencia al ambiente de gas acido
 Excelentes propiedades mecánicas desde temperaturas bajo cero hasta
temperaturas de 480°C.
 Es una aleación no magnética.[9]

9. 8
 Composición Química, %
Ni Cu Al Ti C Mn Fe S Si
63.0-
70.0 Remainder
2.30-
3.15 .35-.85 .25 max 1.5 max 2.0 max .01 max .50 max
El mecanizado pesado de la aleación K-500 se logra mejor cuando el material está en
estado recocido o en caliente y templado. El material endurecido por envejecimiento, sin
embargo, se puede mecanizar con acabado con tolerancias cerradas y acabado fino. La
práctica recomendada, por lo tanto, es maquinar un poco sobredimensionado, endurecer
con la edad y luego terminar de medir. Durante el envejecimiento, se produce una ligera
contracción permanente (alrededor de 0,0002 pulg / pulg), pero se produce poca
deformación debido a las bajas temperaturas y las bajas tasas de enfriamiento
involucradas.[10]

10. 9
Lista de referencias
[1] http://www.radver.com/articulos-fundicion-metales/12-la-fundicion-de-metales/55-
%C2%BFque-son-las-superaleaciones.html
[2] http://megamex.com/span/super-aleaciones.htm
[3]http://www.cordes.com.ar/index.php?modulo=mater&accion=sitio_ver&idmater=47&
modulo_ANTE=norm&accion_ANTE=sitio_ver&idnorm_ANTE=73
[4] http://megamex.com/span/niquel-200-201.htm
[5] http://megamex.com/span/monel.htm
[6] https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=9338
[7] http://www.specialmetals.com/assets/smc/documents/alloys/monel/monel-alloy-
400.pdf
[8] http://www.hightempmetals.com/techdata/hitempMonelK500data.php
[9] http://megamex.com/span/monel-k500.htm
[10] http://www.specialmetals.com/assets/smc/documents/alloys/monel/monel-alloy-k-
500.pdf

11. 10
Taller.
1. Cuál es la principal características del Níquel 201.
2. Módulo young’s del Níquel 200.
3. Aplicaciones de las superaleaciones de Monel.
4. ¿Cuáles son las características más importantes de las aleaciones utilizadas en la
industria Aeronáutica?
5. Cual característica en común hay entre la aleación Monel y Níquel.
6. Aplicaciónes de la aleación de Niquel 201.
7. Densidad de cada aleación.
8. Que estructura cristalina tiene la aleación de Monel 400.
9. Diferencias entre la Aleación de níquel 200/201
10. Cuál es la principal función de una aleación.