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Alloy 400 vs Alloy K-500 : une comparaison complète
| MOQ: | 5 tonnes |
| Price: | Based on grade, size, surface, processing, quantity and current raw material market price. |
| Standard Packaging: | Emballage d'exportation standard en état de navigabilité avec paquets, emballages étanches, pale |
| Delivery Period: | 7-15 |
| Payment Method: | LC, D/A, D/P, T/T, Western Union |
| Supply Capacity: | Approvisionnement en stock, production régulière et fabrication sur mesure disponible. |
Shaanxi Shangyou Stainless Steel Co., Ltd. fournit à la fois l'alliage de nickel 400 (UNS N04400) et l'alliage de nickel K-500 (UNS N05500) sous forme de tôles, feuilles, barres rondes, fils et pièces forgées. Ces alliages nickel-cuivre font partie des premiers alliages à base de nickel développés commercialement et restent largement utilisés dans l'ingénierie marine, le traitement chimique et les applications pétrolières et gazières.
Alliage 400 est un alliage monophasé en solution solide contenant environ 63 % de nickel et 28 à 34 % de cuivre. Il ne peut pas être durci par traitement thermique et repose sur le travail à froid pour des augmentations de résistance modérées. C'est le grade de référence pour les vannes, les pompes et la tuyauterie dans les services marins et chimiques.
Alliage K-500 a la même composition de base nickel-cuivre que l'alliage 400, mais ajoute environ 2,3 à 3,15 % d'aluminium et 0,35 à 0,85 % de titane. Ces éléments forment des précipités gamma-prime (Ni3Al/Ti) lors du durcissement par vieillissement à 480-620°C, doublant la limite d'élasticité et triplant la dureté par rapport à l'état recuit. Les deux alliages sont disponibles avec MTC EN 10204 3.1, des tests PMI et une traçabilité complète.
Principales différences en un coup d'œil
| Propriété | Alliage 400 (UNS N04400) | Alliage K-500 (UNS N05500) |
|---|---|---|
| Mécanisme de renforcement | Renforcement par solution solide | Durcissement par précipitation (γ' phase) |
| Aluminium (Al) | — | 2,30 – 3,15 % |
| Titane (Ti) | — | 0,35 – 0,85 % |
| Densité | 8,83 – 8,89 g/cm3 | 8,44 g/cm3 |
| Résistance à la traction, recuit | 483 MPa (70 ksi) min | 550 – 760 MPa (80-110 ksi) |
| Résistance à la traction, vieilli | N/A | 1 000 MPa (145 ksi) typique |
| Limite d'élasticité (0,2 %), recuit | 172 MPa (25 ksi) min | ~300 – 400 MPa |
| Limite d'élasticité, vieilli | N/A | 690 MPa (100 ksi) typique |
| Allongement, recuit | 35 – 55 % | 30 – 40 % |
| Dureté | ~70 HRB | ~30 HRC (vieilli) |
| Température de service maximale | ~480°C (900°F) | ~480°C (900°F) |
| Propriétés magnétiques | Légèrement magnétique à température ambiante | Virtuellement non magnétique |
Comparaison de la composition chimique
| Élément | Alliage 400 (UNS N04400) | Alliage K-500 (UNS N05500) |
|---|---|---|
| Nickel (Ni) | 63,0 – 70,0 % | 63,0 – 70,0 % |
| Cuivre (Cu) | 28,0 – 34,0 % | 27,0 – 33,0 % |
| Aluminium (Al) | — | 2,30 – 3,15 % |
| Titane (Ti) | — | 0,35 – 0,85 % |
| Fer (Fe) | 2,5 % max | 2,0 % max |
| Manganèse (Mn) | 2,0 % max | 1,5 % max |
| Silicium (Si) | 0,5 % max | 0,5 % max |
| Carbone (C) | 0,30 % max | 0,25 % max |
| Soufre (S) | 0,024 % max | 0,010 % max |
Mécanismes de renforcement : la différence fondamentale
Alliage 400 – Renforcé par solution solide
L'alliage 400 est un alliage monophasé en solution solide qui ne peut pas être durci par traitement thermique. Il tire sa résistance du renforcement par solution solide : les atomes de cuivre dissous dans la matrice de nickel déforment le réseau cristallin, entravant le mouvement des dislocations. Les augmentations de résistance ne se font que par travail à froid, avec des gains modérés au détriment de la ductilité. Cette simplicité est un avantage opérationnel : l'alliage est facile à former et à fabriquer sans nécessiter de traitements thermiques supplémentaires pour rééquilibrer l'alliage.
Alliage K-500 – Durci par précipitation
L'alliage K-500 est durcissable par précipitation grâce à l'ajout d'aluminium (2,3-3,15 %) et de titane (0,35-0,85 %). Lors du durcissement par vieillissement à 480-620°C, ces éléments forment des précipités gamma-prime (γ') (Ni3Al/Ti) qui agissent comme de puissantes barrières au mouvement des dislocations. Cette réponse au vieillissement permet au K-500 d'atteindre des résistances à la traction supérieures à 1 000 MPa – environ le double de celles de l'alliage 400 – et des limites d'élasticité supérieures à 690 MPa. Cependant, cette résistance a un coût : l'alliage nécessite un traitement thermique soigneux, et le sur-vieillissement se produit au-dessus de 480°C.
Plongée en profondeur dans les propriétés
Résistance mécanique
- Alliage 400 offre une résistance modérée pour un alliage en solution solide : résistance à la traction ~483 MPa (70 ksi), limite d'élasticité ~172 MPa (25 ksi) à l'état recuit. Le travail à froid peut augmenter la résistance à la traction jusqu'à 620-862 MPa (90-125 ksi).
- Alliage K-500 offre une résistance exceptionnelle durcie par précipitation : résistance à la traction >1 000 MPa (145 ksi), limite d'élasticité >690 MPa (100 ksi), doublant environ la limite d'élasticité recuite.
Ductilité et ténacité
- Alliage 400 présente une excellente élongation (35-55 %), ce qui le rend très tolérant lors des opérations de formage et conserve sa ductilité même à des températures inférieures à zéro.
- Alliage K-500 a une élongation plus faible (20-30 %) en raison de sa microstructure durcie par précipitation, mais conserve une bonne ténacité et ductilité, restant ductile et non magnétique même à des températures cryogéniques.
Capacité en température
Les deux alliages ont des températures de service maximales comparables d'environ 480°C (900°F). Au-dessus de cette température, l'alliage K-500 subit un sur-vieillissement et une perte de résistance, tandis que l'alliage 400 conserve ses propriétés. L'alliage 400 conserve d'excellentes propriétés mécaniques à des températures inférieures à zéro.
Propriétés magnétiques
- Alliage 400 peut être légèrement magnétique en fonction de sa composition et de son historique de travail antérieur, car sa température de Curie est proche de la température ambiante (21-49°C).
- Alliage K-500 est virtuellement non magnétique, ce qui le rend adapté aux gyroscopes, aux composants de dragueurs de mines et à d'autres applications nécessitant des matériaux non magnétiques.
Résistance à la corrosion
Les deux alliages ont une résistance à la corrosion pratiquement identique car la matrice de base nickel-cuivre est la même. Les précipités de durcissement par vieillissement dans le K-500 n'altèrent pas significativement le comportement électrochimique de l'alliage.
Caractéristiques clés de corrosion (les deux alliages) :
- Eau de mer: Excellente résistance à toutes les vitesses, y compris l'impact à haute vitesse et la cavitation
- Acide fluorhydrique: Matériau standard pour la tuyauterie et les équipements d'unité d'alkylation HF ; résistance démontrée dans toutes les concentrations jusqu'au point d'ébullition
- Acides réducteurs: Acide sulfurique (concentrations supérieures à 80 %), acide chlorhydrique désaéré
- Alcalis: Soude caustique et potasse à toutes les concentrations et températures jusqu'à ébullition
- Fissuration par corrosion sous contrainte (SCC) due aux chlorures: Excellente résistance dans la plupart des eaux douces et industrielles
Considérations de sélection :
- Aucun des deux alliages ne résiste aux acides oxydants (acide nitrique, acide sulfurique avec contaminants oxydants) ni à l'acide sulfurique aéré au-dessus de 80°C
- Dans les applications d'acide fluorhydrique (HF), l'alliage 400 présente une résistance à la SCC légèrement meilleure dans les vapeurs de HF par rapport à l'alliage K-500
- L'alliage K-500 peut subir une SCC plus rapidement dans les vapeurs de HF humides, en particulier lorsque des dépôts de fluorure cuivrique sont présents, bien qu'un K-500 détendu plutôt que durci par vieillissement atténue partiellement ce risque
- Les deux sont susceptibles à la SCC dans le HF, avec des différences subtiles spécifiques à l'application
- Les deux sont conformes à la norme NACE MR0175 / ISO 15156 pour les applications en service "sour"
Disponibilité des formes de produits
| Forme du produit | Alliage 400 | Alliage K-500 |
|---|---|---|
| Tôle / Feuille | ASTM B127 / ASME SB-127 | ASTM B865 |
| Barre / Tige | ASTM B164 / ASME SB-164 | ASTM B865 / AMS 4676 |
| Tuyau / Tube sans soudure | ASTM B165 / ASME SB-165 | Non couramment fourni en tuyau |
| Tuyau soudé | ASTM B725 / ASME SB-725 | — |
| Pièces forgées | ASTM B564 / ASME SB-564 | ASTM B564 |
| Raccords | ASTM B366 / ASME SB-366 | ASTM B366 |
| Fil | AMS 4675 / QQ-N-281 | AMS 4676 |
Guide d'applications
Choisir l'alliage 400 lorsque :
| Domaine d'application | Cas d'utilisation spécifiques |
|---|---|
| Traitement chimique | Tuyauterie et équipements d'unité d'alkylation HF, procédés à l'acide sulfurique et chlorhydrique |
| Ingénierie marine | Arbres d'hélice, systèmes de refroidissement d'eau de mer, pompes, vannes, raccords, fixations |
| Pétrole et gaz | Colonnes de distillation de pétrole brut, cuves de procédé, vannes, échangeurs de chaleur |
| Service général de corrosion | Systèmes de tuyauterie (choix standard), tubes et corps d'échangeurs de chaleur |
| Production de sel | Équipements de manipulation de saumure |
Choisir l'alliage K-500 lorsque :
| Domaine d'application | Cas d'utilisation spécifiques |
|---|---|
| Ingénierie marine | Arbres de pompe, roues, arbres d'hélice nécessitant une haute résistance à la fatigue |
| Pétrole et gaz | Tiges de forage, outils de puits de pétrole, composants de tête de puits, équipements de service en gaz "sour" |
| Pâte à papier | Lames de docteur et racleurs |
| Fixations à haute résistance | Boulonnerie marine et industrielle nécessitant une haute résistance et une résistance à la corrosion |
| Ressorts | Ressorts et composants rotatifs nécessitant une haute résistance et des propriétés non magnétiques |
| Composants électroniques | Capteurs, gyroscopes et autres instruments non magnétiques |
Considérations de soudage et de fabrication
| Aspect | Alliage 400 | Alliage K-500 |
|---|---|---|
| Soudabilité | Très bonne | Bonne ; nécessite une procédure soignée |
| Traitement thermique post-soudage | Non requis | Recommandé pour restaurer les propriétés optimales |
| Température de recuit | 870-980°C | 870°C |
| Durcissement par vieillissement | Non applicable | ~540°C pendant 8-10 heures |
| Fabricabilité | Facile à former et à fabriquer | Plus difficile en raison de la résistance plus élevée |
Résumé de sélection : Quel alliage choisir ?
Choisissez l'alliage 400 lorsque :
- Une résistance modérée est suffisante pour l'application
- La résistance à la corrosion est la préoccupation principale (eau de mer, HF, acides)
- Des systèmes de tuyauterie ou des échangeurs de chaleur sont requis
- Une soudabilité et une fabricabilité maximales sont nécessaires
- La sensibilité au coût est un facteur
Choisissez l'alliage K-500 lorsque :
- Une haute résistance (au-dessus de 1 000 MPa en traction) est requise
- Une haute résistance et une résistance à la corrosion sont nécessaires simultanément
- L'application implique des composants rotatifs soumis à de fortes contraintes (arbres, roues)
- Des ressorts, fixations ou tiges de vanne sont requis
- Des propriétés non magnétiques sont critiques
Demander un devis
Pour un devis détaillé ou une assistance à la sélection des matériaux, veuillez fournir :
Nuance d'alliage considérée · Norme requise · Forme du produit · Dimensions · Quantité · Conditions de service (Température, Milieu, Pression) · Application · Port de destination
Pour les services corrosifs, veuillez également fournir :
Milieu chimique · Concentration · Température · Conditions oxydantes ou réductrices
Actions d'achat
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Questions fréquemment posées
1. Quelle est la principale différence entre l'alliage 400 et l'alliage K-500 ?
L'alliage 400 est un alliage nickel-cuivre en solution solide qui ne peut pas être traité thermiquement pour une résistance accrue. L'alliage K-500 ajoute de l'aluminium et du titane pour le durcissement par précipitation, atteignant environ le double de la résistance tout en conservant une résistance à la corrosion similaire.
2. Quels sont les numéros UNS et Werkstoff pour ces alliages ?
L'alliage 400 est UNS N04400 et Werkstoff 2.4360/2.4361. L'alliage K-500 est UNS N05500 et Werkstoff 2.4375.
3. Quelles normes s'appliquent à ces alliages ?
Alliage 400 : ASTM B127 (tôle), ASTM B164 (barre), ASTM B165 (tuyau). Alliage K-500 : ASTM B865 (barre/tôle), AMS 4676.
4. L'alliage K-500 nécessite-t-il un traitement thermique ?
Oui. L'alliage K-500 nécessite un durcissement par vieillissement à environ 540°C pendant 8 à 10 heures pour atteindre sa haute résistance. Le sur-vieillissement se produit au-dessus de 480°C de température de service.
5. Quel alliage a une meilleure résistance à la corrosion ?
Les deux alliages ont une résistance à la corrosion pratiquement identique car la matrice de base nickel-cuivre est la même. Les précipités de durcissement par vieillissement dans le K-500 n'altèrent pas significativement le comportement électrochimique de l'alliage.
6. Quel alliage est meilleur pour les applications d'eau de mer ?
Les deux sont excellents. L'alliage 400 est le choix standard pour la tuyauterie et les vannes générales en eau de mer. L'alliage K-500 est préféré pour les composants à haute résistance comme les arbres de pompe et les roues nécessitant une résistance à la fatigue supérieure.
7. Quel alliage est meilleur pour le service d'acide fluorhydrique ?
Les deux sont très résistants. Cependant, l'alliage 400 présente une résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte légèrement meilleure dans les vapeurs de HF par rapport à l'alliage K-500. L'alliage K-500 peut être plus susceptible à la SCC dans les vapeurs de HF humides, en particulier lorsqu'il est durci par vieillissement.
8. L'alliage K-500 est-il disponible en tuyau ?
Non. L'alliage K-500 est rarement utilisé pour les tuyaux ; c'est principalement un produit en barre, forgé et fil. L'alliage 400 est le choix standard pour les systèmes de tuyauterie.
9. Ces alliages sont-ils magnétiques ?
L'alliage 400 peut être légèrement magnétique car sa température de Curie est proche de la température ambiante (21-49°C). L'alliage K-500 est virtuellement non magnétique.
10. Quelles informations sont nécessaires pour la sélection des matériaux ?
Veuillez fournir l'application, la température de fonctionnement, le milieu chimique (si corrosif), la résistance requise et la forme du produit souhaitée. Notre équipe peut fournir des conseils d'experts basés sur vos conditions de service spécifiques.
