Począwszy od składu, Monel 400 składa się głównie z około 63% niklu (Ni) i 28-34% miedzi (Cu), z niewielkimi ilościami żelaza (do 2%), manganu (do 2%) i innych pierwiastków śladowych. Natomiast Monel 500 (znany również jako K-500) jest zmodyfikowaną wersją Monel 400, która obejmuje aluminium (2,3-3,15%) i tytan (0,35-0,85%), oprócz podstawowej macierzy niklowej. Te elementy stopowe-aluminiowe i tytanowe-są krytyczne, ponieważ pozwalają Monel 500 na zahartowanie opadów, proces obróbki cieplnej, który znacznie zwiększa jego wytrzymałość mechaniczną.
Właściwości mechaniczne to miejsce, w którym dwa stopy rozchodzą się zwłaszcza. Monel 400 jest stopem siły stałej, co oznacza, że jego wytrzymałość wynika z jednolitego rozkładu elementów składowych bez potrzeby obróbki cieplnej. Zazwyczaj ma wytrzymałość na rozciąganie od 480 do 620 MPa, granicę plastyczności od 170 do 240 MPa oraz wysokie wydłużenie (do 40%), co czyni go plastycznym i łatwym do utworzenia w różnych kształtach poprzez takie procesy, takie jak kucie, toczenie lub obróbka. Monel 500, po stwardnieniem opadów, wykazuje znacznie wyższą wytrzymałość: jego wytrzymałość na rozciąganie może osiągnąć 1030 MPa lub więcej, a jego granica plastyczności często przekracza 760 MPa, podczas gdy wydłużenie jest zmniejszone do około 15-20%. Ta zwiększona wytrzymałość sprawia, że jest o wiele bardziej odporna na deformację pod ciężkimi obciążeniami, choć jest mniej plastyczne niż Monel 400 w stanie utwardzonym.
Odporność na korozję jest wspólną siłą, ale istnieją subtelne różnice. Oba stopy oferują wyjątkową odporność na korozję wodą morską, solankami, kwasem siarkowym (w stężeniach rozcieńczonych) i wielu kwasów organicznych. Opierają się również korozji wżery i szczelinowej w środowiskach bogatych w chlorek, dlatego są szeroko stosowane w zastosowaniach morskich. Jednak Monel 500, ze względu na swoją wyższą wytrzymałość, może być bardziej podatna na pękanie korozji naprężeń w niektórych środowiskach o wysokiej stresu w wysokiej temperaturze w porównaniu z Monel 400, choć jest to ogólnie możliwe do opanowania przy odpowiednim projektowaniu i obróbce cieplnej.
Aplikacje odzwierciedlają te różnice właściwości. Monel 400 jest faworyzowany w scenariuszach, w których priorytety są priorytetyczne tworzenie i umiarkowana siła. Jest powszechnie stosowany w zaworach, pompach, wymiennikach ciepła, sprzęcie morskim, urządzeniu do przetwarzania chemicznym oraz elementy rurociągów olejowych i gazowych. Jego plastyczność sprawia, że nadaje się do elementów elektrycznych i elementów złącznych, w których potrzebna jest elastyczność. Monel 500, o swojej doskonałej wytrzymałości, jest wybierany do zastosowań o wysokim obciążeniu, takich jak wały, przekładnie, łodygi zaworów i elementy mocujące w morskich układach napędowych, na morzu i komponentach lotniczych. Jest również stosowany w narzędziach doliny do wiercenia oleju i gazu, gdzie rezystancja zarówno korozji, jak i naprężeń mechanicznych ma kluczowe znaczenie.
Wymagania dotyczące obróbki cieplnej dodatkowo rozróżniają te dwa. Monel 400 nie wymaga obróbki cieplnej, aby osiągnąć swoje właściwości mechaniczne i jest często stosowany w stanie wyżarzonym w celu maksymalizacji plastyczności. Z drugiej strony Monel 500 wymaga dwuetapowego obróbki cieplnej: wyżarzanie roztworu, a następnie starzenie się. Wyżądanie roztworu (zwykle w stopniach 1040-1100) rozpuszcza glin i tytanowe jednolicie w matrycy, a starzenie się (w wieku 450-550 stopnia) powoduje tworzenie drobnych wytrąconych opadów (takich jak Ni₃al i Ni₃ti), które blokują strukturę krystaliczną i utrudnia stłumion. Bez tego obróbki cieplnej Monel 500 ma właściwości mechaniczne podobne do Monel 400, ale jego pełny potencjał wytrzymałości jest realizowany tylko poprzez utwardzenie opadów.
Koszt to kolejna kwestia. Monel 500 jest ogólnie droższy niż Monel 400 ze względu na dodatkowe aluminium i tytan, a także dodatkowe etapy obróbki cieplnej wymagane do osiągnięcia jego zwiększonych właściwości. Ta różnica kosztów często wpływa na wybór materiału, przy czym preferowany jest Monel 400 do zastosowań wrażliwych na koszty, w których wysoka wytrzymałość nie jest głównym wymogiem, a Monel 500 wybrano, gdy siła lepszej jest konieczna pomimo wyższego kosztu.
Podsumowując, podczas gdy zarówno Monel 400, jak i 500 dzielą podstawę niklu i doskonałą odporność na korozję, włączenie aluminium i tytanu Monel 500 umożliwia jego wytrącanie, co powoduje znacznie większą wytrzymałość, ale niższą kontrolę w porównaniu z bardziej kontrolną, optymalizowaną w środowisku optymalizowaną dla środowiska i optymalizowanego środowiska dla środowiskowych i optymalizowanych środowiskowych wymagania.
