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Monel 400

    Ni68Cu28Fe / Monel 400 合金是一種用量最大、用途最廣、綜合性能最佳的耐蝕鎳銅合金。由于化學成分上的差異，它又可以有多種合金牌號，但是他們之間在耐蝕性上并沒有顯著差別。

一、化學成分和組織特(te)點

 Monel 400 合金(jin)的(de)(de)化(hua)學成分主要由30%Cu和65%Ni加上少量的(de)(de)Fe(1%～2%)所組(zu)(zu)成。組(zu)(zu)織結構(gou)為典型單(dan)相奧氏(shi)體組(zu)(zu)織。由于鎳和銅可以任何比例互(hu)溶(rong)，故一般沒有(you)金(jin)屬間(jian)相析出。在(zai)金(jin)相顯(xian)微鏡下非浸蝕(shi)條件(jian)觀(guan)(guan)察此合金(jin)的(de)(de)組(zu)(zu)織，可見奧氏(shi)體基體上有(you)非常彌散的(de)(de)非金(jin)屬雜夾物(wu)，例如(ru)硫(liu)化(hua)物(wu)和硅酸鹽。在(zai)某些條件(jian)下，也可觀(guan)(guan)察到有(you)碳化(hua)物(wu)存(cun)在(zai)。

二、耐(nai)蝕性能

 前面已經提到鎳銅合(he)金(jin)(jin)較(jiao)純鎳更耐還原性介(jie)質的腐(fu)蝕(shi)，而較(jiao)純銅更耐氧化性介(jie)質的腐(fu)蝕(shi)。Monel 400合(he)金(jin)(jin)也(ye)不例(li)外，由(you)于(yu)(yu)Monel 400合(he)金(jin)(jin)是(shi)呈(cheng)單相(xiang)奧氏體組織，因(yin)此(ci)，此(ci)合(he)金(jin)(jin)不存在由(you)于(yu)(yu)復相(xiang)合(he)金(jin)(jin)不同相(xiang)間電(dian)偶反(fan)應而引起的腐(fu)蝕(shi)。

1. 大氣腐蝕

 在大氣中，Monel 400 合金具有極高的耐腐蝕性，屬于極耐腐蝕的合金。

2. 水腐蝕(shi)

  目前許(xu)多(duo)(duo)工業合(he)金(jin)，例(li)如不(bu)銹鋼和(he)鋁合(he)金(jin)等，在工業水(shui)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)所(suo)遇到最為頭疼(teng)的(de)問題就是(shi)點蝕(shi)(shi)和(he)應力(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。即使它(ta)們耐一般腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)能非(fei)常好，但(dan)是(shi)一旦遇到水(shui)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，選擇不(bu)銹鋼和(he)鋁合(he)金(jin)時就要慎重對待。但(dan)是(shi)，Monel 400 合(he)金(jin)在多(duo)(duo)少水(shui)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)情況下，不(bu)僅耐腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)極(ji)佳，而且(qie)點蝕(shi)(shi)、應力(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)等也(ye)很少發現(xian)。在天然水(shui)和(he)蒸餾水(shui)中，Monel 400合(he)金(jin)是(shi)極(ji)耐腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率一般 小于0.025mm/a(包括不(bu)同溫度、不(bu)同流速(su)和(he)充(chong)入空氣的(de)許(xu)多(duo)(duo)苛刻(ke)的(de)條(tiao)件(jian)）在酸性(xing)(xing)(xing)含(han)氧化性(xing)(xing)(xing)鹽類(lei)的(de)礦漿(jiang)水(shui)中，對Monel 400 合(he)金(jin)的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)會加(jia)重，但(dan)仍屬于耐蝕(shi)(shi)材料(liao)之列。在核(he)反應堆高純(chun)水(shui)條(tiao)件(jian)下，Monel 400 合(he)金(jin)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率比普(pu)通(tong)的(de)Ni-Cr合(he)金(jin)0Cr15Ni75Fe和(he)含(han)鈮不(bu)銹鋼0Cr18Ni11Nb高出2～3倍(bei)。

  在蒸汽和(he)(he)(he)水(shui)(shui)共存(cun)的(de)(de)(de)(de)(de)條件下(xia)，例如在冷凝器中，如果有(you)二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)和(he)(he)(he)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)存(cun)在，Monel 400合(he)金(jin)在氣(qi)(qi)(qi)相(xiang)中將有(you)明顯的(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。試驗表明，氣(qi)(qi)(qi)相(xiang)中含(han)有(you)70%二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)和(he)(he)(he)30%空(kong)氣(qi)(qi)(qi)，71℃的(de)(de)(de)(de)(de)蒸汽冷凝時，Monel 400 合(he)金(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速率可達1.5mm/a，當氣(qi)(qi)(qi)相(xiang)中的(de)(de)(de)(de)(de)二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)和(he)(he)(he)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)比例有(you)變化(hua)(hua)(hua)時，此合(he)金(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速率則(ze)有(you)所降低，在天然(ran)和(he)(he)(he)人造(zao)海(hai)(hai)水(shui)(shui)中，Monel 400合(he)金(jin)有(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)。在有(you)空(kong)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)-磨蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)條件下(xia)，此合(he)金(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)更為優(you)越(yue)。因此，它可以制(zhi)造(zao)螺(luo)旋槳和(he)(he)(he)軸、泵(beng)軸、冷凝器傳(chuan)熱管和(he)(he)(he)葉輪(lun)等。在海(hai)(hai)水(shui)(shui)中，Monel 400 合(he)金(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)另一個(ge)重要用(yong)途是制(zhi)造(zao)采油(you)平臺飛濺區防海(hai)(hai)水(shui)(shui)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)構部件。Monel 400 合(he)金(jin)在強攪動(dong)，有(you)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)存(cun)在的(de)(de)(de)(de)(de)海(hai)(hai)水(shui)(shui)中，其(qi)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速率一般不超過(guo)0.026mm/a。但是在靜(jing)止的(de)(de)(de)(de)(de)海(hai)(hai)水(shui)(shui)中，Monel 400 合(he)金(jin)易產生(sheng)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)，而此種點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)擴展確很慢(man)，幾年后(hou)其(qi)深度也不會超過(guo)1.3mm。

3. 高溫腐蝕

   在(zai)(zai)空氣(qi)和(he)氧中的(de)試驗(yan)表明(ming)，Monel 400 合金的(de)抗氧化能力要低于純(chun)鎳(nie)。此(ci)時，合金表面氧化膜的(de)外層含有CuO和(he)Cu2O,而內層富(fu)鎳(nie)，基本(ben)上市(shi)純(chun)氧化鎳(nie)。Monel 400 合金在(zai)(zai)空氣(qi)中連續工作的(de)溫度一般認為是在(zai)(zai)600℃左(zuo)右。

  在(zai)高溫(wen)(wen)蒸汽(qi)(qi)中，（無(wu)論是干(gan)的(de)(de)(de)還是濕的(de)(de)(de)蒸汽(qi)(qi)），Monel400合(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)使用(yong)溫(wen)(wen)度(du)(du)要低(di)于485℃。在(zai)高流速的(de)(de)(de)蒸汽(qi)(qi)中，Monel 400 合(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)耐沖蝕性(xing)也很(hen)好。受應力(li)的(de)(de)(de)Monel 400 合(he)(he)(he)金(jin)(jin)在(zai)溫(wen)(wen)度(du)(du)高于455℃蒸汽(qi)(qi)中會產生沿晶脆(cui)化，此(ci)種(zhong)現象(xiang)尤以(yi)474℃和500℃尤為(wei)明顯。這也是確定此(ci)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)用(yong)于蒸汽(qi)(qi)中上限(xian)溫(wen)(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)主要依據(ju)。在(zai)150～250℃干(gan)蒸汽(qi)(qi)中，試驗1000～1150 小時，Monel 400 合(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)腐蝕率(lv)為(wei)≤0.026mm/a。

4. 氨

由于(yu)Monel 400 合(he)金(jin)鎳含量高，故可耐585℃以下無水氨和氮化條件(jian)下的(de)腐蝕。

5. 硫

 與鎳(nie)相(xiang)似，Monel 400 合金(jin)在(zai)熔(rong)融硫(liu)和(he)焊硫(liu)介質中由于易形成低(di)熔(rong)點的硫(liu)化(hua)鎳(nie)而(er)受到(dao)腐蝕。其(qi)使用(yong)溫度一般不(bu)高于320℃和(he)370℃。前者是Monel 400 合金(jin)對于還原性(xing)硫(liu)和(he)硫(liu)化(hua)物(wu)(wu)（液態硫(liu)和(he)蒸(zheng)汽，硫(liu)化(hua)氫(qing)）而(er)言，而(er)后者是Monel 400 合金(jin)用(yong)于氧化(hua)性(xing)硫(liu)化(hua)物(wu)(wu)（如二氧化(hua)硫(liu)）中而(er)言。

三、力學(xue)性能(neng)

四、焊接性能

  Monel 400 合金焊(han)接性(xing)能良好(hao)，它可采(cai)用下(xia)述方(fang)法(fa)與匹配的焊(han)絲焊(han)條進(jin)行焊(han)接。

  TIG 和(he) MIG 法，可用 Monel 60 焊絲；

  手工電弧焊法，可用 Monel 190 焊條；

  埋弧(hu)焊(han)，可用 Monel 60 填(tian)絲 和(he) Incofax 5 埋弧(hu)焊(han)劑 。

  當與碳鋼和低合金鋼焊接時，可用(yong) Monel 190 焊條。

五、冷熱(re)加工(gong)性能(neng)

Monel 400 合金高溫下變(bian)(bian)形抗力小，故易(yi)于(yu)熱加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)和(he)(he)熱成型。適(shi)宜的(de)(de)(de)熱加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)的(de)(de)(de)溫度為(wei)650～1177℃。對于(yu)苛刻的(de)(de)(de)熱變(bian)(bian)形條件，建(jian)議在(zai) 927～1177℃間熱加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)。對于(yu)輕微(wei)變(bian)(bian)形，則可(ke)在(zai)649℃下進行。溫度較低(di)時的(de)(de)(de)熱加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)，可(ke)得到較高的(de)(de)(de)強度和(he)(he)較微(wei)細(xi)的(de)(de)(de)晶粒。此(ci)合金由于(yu)具有奧氏體組織(zhi)和(he)(he)高的(de)(de)(de)塑、韌性以(yi)及低(di)的(de)(de)(de)冷加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)硬化傾向，故極易(yi)冷加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)變(bian)(bian)形和(he)(he)成型。其冷加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)硬化傾向高于(yu)碳鋼，但遠比一般鉻鎳奧氏體不銹鋼低(di)。

六、熱(re)處理工藝

為(wei)了獲得強(qiang)度(du)、塑性(xing)與耐蝕(shi)性(xing)的(de)(de)(de)良好配(pei)合(he)(he)，Monel 400 合(he)(he)金(jin)(jin)一般需(xu)要進行(xing)(xing)熱(re)(re)(re)處(chu)理。試(shi)驗表(biao)明(ming)，隨(sui)熱(re)(re)(re)處(chu)理溫度(du)升高，此(ci)合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)降低，塑性(xing)、韌性(xing)增加。Monel 400 合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)固(gu)溶（退(tui)火）溫度(du)一般選在(zai)871～982℃，消除應力(li)熱(re)(re)(re)處(chu)理（即消除殘余應力(li)，又可導致合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)再(zai)結晶）可在(zai)538～566℃間進行(xing)(xing)。為(wei)了耐應力(li)腐蝕(shi)，消除應力(li)熱(re)(re)(re)處(chu)理也可以在(zai)538～649℃間進行(xing)(xing)。隨(sui)著熱(re)(re)(re)處(chu)理的(de)(de)(de)溫度(du)不(bu)同，Monel 400 合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)晶粒尺寸不(bu)同。

七(qi)、材(cai)料應用

Monel 400 合(he)(he)金(jin)(jin)是鎳基耐蝕合(he)(he)金(jin)(jin)中用量較大的一種(zhong)，它主要(yao)應(ying)用于化(hua)學和(he)石(shi)化(hua)工業及(ji)海洋開發中，制造各種(zhong)換熱設備、鍋(guo)爐(lu)水(shui)加(jia)(jia)熱器(qi)、石(shi)油(you)和(he)化(hua)工（包括(kuo)核化(hua)工）用管線、容器(qi)、塔、槽、反(fan)應(ying)釜、彈性(xing)(xing)部件以及(ji)泵(beng)、閥、軸等(deng)。由于Monel 400 合(he)(he)金(jin)(jin)具有優良的冷、熱加(jia)(jia)工性(xing)(xing)能，因(yin)此，此合(he)(he)金(jin)(jin)的冶(ye)金(jin)(jin)產品(pin)品(pin)種(zhong)、規(gui)格齊全，可生產板、管（包括(kuo)焊管）、絲(si)、帶(dai)、棒材、鍛件等(deng)產品(pin)。