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) |
Tolerâncias e NCM
- Barras forjadas (redondas e quadradas): sobremetal de 2 mm (Ø 6–16 mm) a 24 mm (Ø 400–500 mm) no diâmetro. Ex.: Ø 100–125 mm acabado: +7 mm, tolerância +6 / −0 (comprimento até 3.500 mm).
- Discos forjados: sobremetal de 4 a 9 mm no diâmetro e de 3 a 11 mm na altura, tolerância só positiva.
- Corte e usinagem: serra fita −0 / +5 a +15 mm no comprimento; jato d’água +10 % da espessura no diâmetro (mín. 2 mm); usinados −0 / +2 a +5 mm no diâmetro. Ver tabelas completas (INF 002 e INF 003, iguais para todas as ligas).
| Forma | NCM (Brasil, 8 dígitos) | HS (internacional, 6 dígitos) | HTS (EUA, 10 dígitos)* | CN (União Europeia, 8 dígitos)* |
|---|---|---|---|---|
| Barra forjada | 7505.12.10 | 7505.12 | 7505.12.3000 | 7505 12 00 |
| Barra laminada a quente | 7505.12.10 | 7505.12 | 7505.12.3000 | 7505 12 00 |
| Chapa grossa (> 10 mm, largura ≥ 600 mm) | 7506.20.00 | 7506.20 | 7506.20.3000 | 7506 20 00 |
| Tubo sem costura | 7507.12.00 | 7507.12 | 7507.12.0000 | 7507 12 00 |
| Tubo com costura | 7507.12.00 | 7507.12 | 7507.12.0000 | 7507 12 00 |
| Flange e conexão | 7507.20.00 | 7507.20 | 7507.20.0000 | 7507 20 00 |
Classe fiscal: liga de níquel (pela composição química, conforme as Notas do Capítulo 72 e a Nota 5 da Seção XV).
*: códigos de EUA e UE de referência. NCM pela legislação vigente (Regras Gerais de Interpretação, Notas dos Capítulos 72, 74 e 75 e Nota 5 da Seção XV). Confirme a NCM final com seu despachante conforme a dimensão e o acabamento do item. HS = 6 primeiros dígitos da NCM.
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.
Monel 400 ou K-500: qual escolher
As duas ligas têm a mesma base níquel-cobre e a mesma resistência à corrosão. O K-500 recebe alumínio (2,30 – 3,15%) e titânio (0,35 – 0,85%) e é endurecido por envelhecimento: escoamento ≥ 690 MPa e tração ≥ 965 MPa, contra ≥ 172 MPa e ≥ 483 MPa do 400. Use o 400 em trocadores, tanques, tubulações, bombas e válvulas, onde a corrosão é o critério. Use o K-500 em eixos, molas, fixadores e peças sujeitas a desgaste. O K-500 também é não magnético até ≈ −100 °C.
A família Monel
Monel é marca da Special Metals para uma família de ligas níquel-cobre. As mais usadas são o 400, o K-500 e o R-405, versão com enxofre para usinagem automática. Além dos usos marítimos, químicos, de petróleo e de processamento de alimentos, o Monel aparece em peças pequenas expostas à corrosão, como as válvulas de pistão de trompetes.
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.
Qual a diferença entre Monel 400 e Monel K-500?
O K-500 tem alumínio e titânio e é endurecido por envelhecimento: escoamento ≥ 690 MPa contra ≥ 172 MPa do 400. A resistência à corrosão é a mesma. O 400 serve onde a corrosão manda; o K-500, onde também se exige resistência mecânica ou ao desgaste.
Quando usar Monel em vez de aço inox?
Em água do mar em movimento, salmouras, ácido fluorídrico e álcalis, onde o inox comum sofre pite ou corrosão sob tensão. Em água do mar estagnada e em meios oxidantes, como ácido nítrico e cloreto férrico, o Monel não é indicado.
O Monel 400 pode ser usado em baixa temperatura?
Sim. Mantém a tenacidade do criogênico até cerca de 480 °C em equipamentos de pressão, sem transição dúctil-frágil.