1. Реакция на монел сплави с кислород при високи температури
Никелът реагира за предпочитане с кислорода, за да се образуваNiO(никелов оксид), плътен оксиден слой, който първоначално действа като бариера за забавяне на по-нататъшното окисляване.
Когато температурата превиши600 градуса, медните атоми дифундират навън през слоя NiO и се окисляват, за да се образуватCu₂O(меден оксид) иCuO(меден оксид). Тези медни оксиди са с по-малка плътност от NiO и имат слаба адхезия към матрицата на сплавта.
Микроелементи като желязо и манган в сплавта също се окисляват, за да образуват Fe₂O₃ и MnO, които се разпределят в оксидния слой.
Влошаване на устойчивостта на корозия: The mixed oxide layer (NiO-Cu₂O-CuO) becomes porous and prone to cracking at high temperatures (>600 градуса). Това позволява на кислорода да проникне в матрицата на сплавта, предизвиквайки вътрешно окисляване и намалявайки устойчивостта на сплавта към други корозивни среди (напр. морска вода, киселини) при последващо обслужване.
Намаляване на механичните свойства: Окисляването причинява загуба на материал върху повърхността на сплавта и създава концентрация на напрежение в границата на оксид-сплавта. Това води до намаляване на якостта на опън и пластичността на сплавта Monel. Когато е подложен на циклично високо-температурно натоварване, оксидният слой се отлепва многократно, ускорявайки повредата от умора.
Нестабилност на размерите: По време на образуването на оксид възниква обемно разширение, което води до грапавост на повърхността и отклонения в размерите на компонентите на сплавта, които са вредни за прецизните инженерни приложения.
2. Взаимодействие на монелови сплави със сяра при високи температури
Никелът реагира със сярата, за да се образуваNiS(никелов сулфид) и неговите производни (Ni3S₂). Тези сулфиди имат ниски точки на топене (NiS се топи при 797 градуса), а когато температурата надвиши 600 градуса, те образуват течна фаза, която прониква по границите на зърната на сплавта.
Медта в сплавта реагира със сярата, за да се образуваCu₂S(меден сулфид), който също показва характеристики на проникване на границата на зърното.
Реакцията на сярата със сплавта не образува защитен слой; вместо това непрекъснато ерозира матрицата чрез дифузия на границите на зърната.
Крехкост на границата на зърното: Течните NiS и Cu₂S проникват през границите на зърната, отслабвайки силата на свързване между зърната. Това кара сплавта да проявява значителна крехкост при високи температури, което води домеждузърнеста фрактурадори при слаб стрес.
Синергия на ускорена корозия: Продуктите на сулфидирането разрушават целостта на оксидния слой. В среди, съдържащи както кислород, така и сяра, сплавта претърпява едновременно окисляване и сулфидиране, образувайки рохкава смес от оксиди и сулфиди. Това води до aстепен на корозия 5–10 пъти по-високаотколкото в една окислителна или сулфидизираща среда.
Загуба на висока{0}}температурна устойчивост на пълзене: Пълзенето е ключов режим на повреда на монеловите сплави при високо{0}}температурно натоварване-приложения в лагери. Увреждането на границите на зърната, предизвикано-от сулфидиране, намалява устойчивостта на пълзене на сплавта, скъсявайки нейния експлоатационен живот при повишени температури.
3. Практически инженерни последици
Нанасяне на анти{0}}окислителни и анти-сулфидни покрития (напр. алуминиеви дифузионни покрития, керамични покрития).
Контролиране на околната атмосфера за намаляване на съдържанието на кислород и сяра.
Избор на модифицирани марки Monel (напр. Monel K-500 с добавен алуминий и титан за утаяване) за подобряване на стабилността при висока температура.
