Fra og med sammensetning er Monel 400 først og fremst sammensatt av omtrent 63% nikkel (Ni) og 28-34% kobber (Cu), med små mengder jern (opptil 2%), mangan (opptil 2%) og andre sporstoffer. I kontrast er Monel 500 (også kjent som K-500) en modifisert versjon av Monel 400 som inkluderer aluminium (2,3-3,15%) og titan (0,35-0,85%) i tillegg til basen nikkel-kobber-matrisen. Disse legeringselementene-aluminium og titan-er kritiske ettersom de lar Monel 500 bli nedbørsherdet, en varmebehandlingsprosess som forbedrer dens mekaniske styrke betydelig.
Mekaniske egenskaper er der de to legeringene avviker mest bemerkelsesverdig. Monel 400 er en fast-oppløsningsberedt legering, noe som betyr at styrken kommer fra den ensartede fordelingen av dens bestanddeler uten behov for varmebehandling. Den har vanligvis en strekkfasthet fra 480 til 620 MPa, en avkastningsstyrke på 170 til 240 MPa, og en høy forlengelse (opptil 40%), noe som gjør den duktil og enkel å danne seg til forskjellige former gjennom prosesser som smiing, rulling eller maskinering. Monel 500, etter nedbør herding, viser mye høyere styrke: strekkfastheten kan nå 1030 MPa eller mer, og dens avkastningsstyrke overstiger ofte 760 MPa, mens forlengelsen reduseres til rundt 15-20%. Denne økte styrken gjør den langt mer motstandsdyktig mot deformasjon under tunge belastninger, selv om den er mindre duktil enn Monel 400 i sin herdede tilstand.
Korrosjonsmotstand er en delt styrke, men det er subtile forskjeller. Begge legeringer tilbyr eksepsjonell motstand mot korrosjon av sjøvann, saltlake, svovelsyre (i fortynnede konsentrasjoner) og mange organiske syrer. De motstår også pitting og sprekk korrosjon i kloridrike miljøer, og det er derfor de er mye brukt i marine applikasjoner. Imidlertid kan Monel 500, på grunn av sin høyere styrke, være mer utsatt for stresskorrosjonssprekker i visse høyspenningsmiljøer med høy temperatur sammenlignet med Monel 400, selv om dette generelt er håndterbart med riktig design og varmebehandling.
Søknader gjenspeiler disse egenskapsforskjellene. Monel 400 er foretrukket i scenarier der formbarhet og moderat styrke prioriteres. Det brukes ofte i ventiler, pumper, varmevekslere, marin maskinvare, kjemisk prosessutstyr og olje- og gassrørledningskomponenter. Dens duktilitet gjør den også egnet for elektriske komponenter og festemidler der fleksibilitet er nødvendig. Monel 500, med sin overlegne styrke, er valgt for høye belastningsapplikasjoner som aksler, gir, ventilstengler og festemidler i marine fremdriftssystemer, offshore oljerigger og romfartskomponenter. Det brukes også i downhole -verktøy for olje- og gassboring, der motstand mot både korrosjon og mekanisk stress er kritisk.
Krav til varmebehandling skiller ytterligere de to. Monel 400 krever ikke varmebehandling for å oppnå sine mekaniske egenskaper og brukes ofte i annealert tilstand for å maksimere duktiliteten. Monel 500, derimot, krever en totrinns varmebehandling: løsningsglødning etterfulgt av aldring. Løsningsglødning (typisk ved 1040-1100 grader) løser aluminium og titan jevnt i matrisen, og aldring (ved 450-550 grader) forårsaker dannelse av fine intermetalliske presipitater (slik som ni₃al og ni₃ti), som låser krystallstrukturen og hardert alloj. Uten denne varmebehandlingen har Monel 500 mekaniske egenskaper som ligner Monel 400, men dets fulle styrkepotensial realiseres bare gjennom nedbørsherding.
Kostnad er en annen vurdering. Monel 500 er generelt dyrere enn Monel 400 på grunn av tilsatt aluminium og titan, samt de ekstra varmebehandlingstrinnene som kreves for å oppnå sine forbedrede egenskaper. Denne kostnadsforskjellen påvirker ofte materialvalg, med Monel 400 foretrukket for kostnadsfølsomme applikasjoner der høy styrke ikke er et primært krav, og Monel 500 valgt når overlegen styrke er nødvendig til tross for den høyere utgiften.
Oppsummert, mens både Monel 400 og 500 deler en nikkel-kobberbase og utmerket korrosjonsmotstand, gjør Monel 500s inkludering av aluminium og titan mulig for å bli nedbørharret, noe mekaniske og miljømessige krav.
