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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(xue)成分和(he)組織特點(dian)

 Monel 400 合金(jin)的(de)化(hua)學成分主要(yao)由30%Cu和(he)65%Ni加(jia)上少量的(de)Fe(1%～2%)所(suo)組成。組織(zhi)結構為典型單(dan)相奧(ao)氏體組織(zhi)。由于鎳和(he)銅可以(yi)任何比例互溶，故一般沒有(you)(you)金(jin)屬間(jian)相析出。在金(jin)相顯微(wei)鏡下非(fei)(fei)浸蝕(shi)條(tiao)件觀察此合金(jin)的(de)組織(zhi)，可見(jian)奧(ao)氏體基體上有(you)(you)非(fei)(fei)常彌(mi)散的(de)非(fei)(fei)金(jin)屬雜夾物，例如硫化(hua)物和(he)硅酸鹽。在某些條(tiao)件下，也(ye)可觀察到有(you)(you)碳化(hua)物存在。

二、耐蝕性能(neng)

 前面已經(jing)提(ti)到鎳銅(tong)合金(jin)較(jiao)(jiao)純(chun)鎳更耐還原性介(jie)質的(de)腐(fu)蝕(shi)，而較(jiao)(jiao)純(chun)銅(tong)更耐氧(yang)化性介(jie)質的(de)腐(fu)蝕(shi)。Monel 400合金(jin)也不例(li)外(wai)，由(you)于Monel 400合金(jin)是呈單相(xiang)奧氏體(ti)組織，因此(ci)，此(ci)合金(jin)不存在由(you)于復相(xiang)合金(jin)不同相(xiang)間電偶(ou)反應而引起的(de)腐(fu)蝕(shi)。

1. 大氣腐(fu)蝕(shi)

 在大氣中，Monel 400 合金(jin)具有(you)極(ji)高的(de)耐腐(fu)蝕性，屬于(yu)極(ji)耐腐(fu)蝕的(de)合金(jin)。

2. 水腐蝕

  目前許(xu)多工(gong)業合(he)金(jin)，例如(ru)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和(he)(he)鋁合(he)金(jin)等(deng)，在(zai)工(gong)業水(shui)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)所遇到最為頭疼的(de)問題就是(shi)點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)和(he)(he)應力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。即使(shi)它們(men)耐一般(ban)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性能非常好，但(dan)(dan)是(shi)一旦遇到水(shui)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)，選擇不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和(he)(he)鋁合(he)金(jin)時(shi)就要慎(shen)重(zhong)對待。但(dan)(dan)是(shi)，Monel 400 合(he)金(jin)在(zai)多少水(shui)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)情(qing)況下(xia)，不(bu)僅耐腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性極佳，而且(qie)點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)、應力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)等(deng)也很少發現。在(zai)天(tian)然水(shui)和(he)(he)蒸餾(liu)水(shui)中(zhong)(zhong)，Monel 400合(he)金(jin)是(shi)極耐腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)，腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速率(lv)一般(ban) 小于(yu)0.025mm/a(包括不(bu)同溫(wen)度、不(bu)同流速和(he)(he)充入(ru)空氣的(de)許(xu)多苛(ke)刻的(de)條件(jian)）在(zai)酸性含氧化性鹽(yan)類的(de)礦漿水(shui)中(zhong)(zhong)，對Monel 400 合(he)金(jin)的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)會加重(zhong)，但(dan)(dan)仍屬于(yu)耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)材料(liao)之(zhi)列。在(zai)核(he)反應堆高純(chun)水(shui)條件(jian)下(xia)，Monel 400 合(he)金(jin)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速率(lv)比普通的(de)Ni-Cr合(he)金(jin)0Cr15Ni75Fe和(he)(he)含鈮不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)0Cr18Ni11Nb高出2～3倍。

  在(zai)(zai)(zai)蒸汽(qi)和(he)(he)(he)水(shui)共存的(de)(de)條件下，例如(ru)在(zai)(zai)(zai)冷(leng)凝器中(zhong)，如(ru)果有(you)(you)二(er)氧化碳和(he)(he)(he)空(kong)(kong)氣(qi)存在(zai)(zai)(zai)，Monel 400合(he)(he)金(jin)(jin)在(zai)(zai)(zai)氣(qi)相(xiang)中(zhong)將有(you)(you)明(ming)顯的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。試驗表明(ming)，氣(qi)相(xiang)中(zhong)含(han)有(you)(you)70%二(er)氧化碳和(he)(he)(he)30%空(kong)(kong)氣(qi)，71℃的(de)(de)蒸汽(qi)冷(leng)凝時，Monel 400 合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速率(lv)(lv)可達(da)1.5mm/a，當(dang)氣(qi)相(xiang)中(zhong)的(de)(de)二(er)氧化碳和(he)(he)(he)空(kong)(kong)氣(qi)的(de)(de)比(bi)例有(you)(you)變化時，此(ci)合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速率(lv)(lv)則有(you)(you)所降低，在(zai)(zai)(zai)天然(ran)和(he)(he)(he)人(ren)造海(hai)(hai)水(shui)中(zhong)，Monel 400合(he)(he)金(jin)(jin)有(you)(you)優良的(de)(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)。在(zai)(zai)(zai)有(you)(you)空(kong)(kong)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)-磨蝕(shi)(shi)(shi)(shi)條件下，此(ci)合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)更(geng)為(wei)優越。因此(ci)，它可以制造螺旋(xuan)槳和(he)(he)(he)軸、泵(beng)軸、冷(leng)凝器傳熱管(guan)和(he)(he)(he)葉輪等(deng)。在(zai)(zai)(zai)海(hai)(hai)水(shui)中(zhong)，Monel 400 合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)另一個重要(yao)用途是制造采油平臺飛濺(jian)區(qu)防(fang)海(hai)(hai)水(shui)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)結構部(bu)件。Monel 400 合(he)(he)金(jin)(jin)在(zai)(zai)(zai)強攪動，有(you)(you)空(kong)(kong)氣(qi)存在(zai)(zai)(zai)的(de)(de)海(hai)(hai)水(shui)中(zhong)，其(qi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速率(lv)(lv)一般不超(chao)過0.026mm/a。但(dan)是在(zai)(zai)(zai)靜止的(de)(de)海(hai)(hai)水(shui)中(zhong)，Monel 400 合(he)(he)金(jin)(jin)易(yi)產生點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)，而此(ci)種點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)擴展(zhan)確很慢，幾年后其(qi)深度也不會超(chao)過1.3mm。

3. 高溫腐蝕

   在(zai)空氣和(he)氧中的(de)(de)試驗(yan)表(biao)明，Monel 400 合金的(de)(de)抗氧化(hua)能力要低于純(chun)鎳(nie)(nie)。此時，合金表(biao)面氧化(hua)膜的(de)(de)外層含有(you)CuO和(he)Cu2O,而內層富鎳(nie)(nie)，基(ji)本(ben)上市純(chun)氧化(hua)鎳(nie)(nie)。Monel 400 合金在(zai)空氣中連續工作的(de)(de)溫度一般認為(wei)是在(zai)600℃左右。

  在高溫蒸(zheng)(zheng)汽(qi)中(zhong)，（無論(lun)是(shi)干的(de)(de)還是(shi)濕的(de)(de)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)），Monel400合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)使用溫度要(yao)低于485℃。在高流速的(de)(de)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)中(zhong)，Monel 400 合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)耐沖蝕(shi)性(xing)也很好。受應力的(de)(de)Monel 400 合(he)金(jin)(jin)在溫度高于455℃蒸(zheng)(zheng)汽(qi)中(zhong)會產生(sheng)沿晶脆化(hua)，此(ci)種現象尤(you)以474℃和500℃尤(you)為(wei)明顯。這也是(shi)確定此(ci)合(he)金(jin)(jin)用于蒸(zheng)(zheng)汽(qi)中(zhong)上(shang)限溫度的(de)(de)主(zhu)要(yao)依據。在150～250℃干蒸(zheng)(zheng)汽(qi)中(zhong)，試驗1000～1150 小(xiao)時，Monel 400 合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)腐蝕(shi)率為(wei)≤0.026mm/a。

4. 氨

由于Monel 400 合金鎳(nie)含量高(gao)，故可耐585℃以下(xia)無水氨和氮化條(tiao)件(jian)下(xia)的腐蝕(shi)。

5. 硫

 與鎳(nie)(nie)相似，Monel 400 合(he)(he)金(jin)(jin)在熔(rong)融(rong)硫(liu)和(he)焊(han)硫(liu)介質(zhi)中由于易形成低(di)熔(rong)點的硫(liu)化(hua)(hua)鎳(nie)(nie)而(er)受到(dao)腐蝕。其使(shi)用溫度一般(ban)不高于320℃和(he)370℃。前(qian)者是Monel 400 合(he)(he)金(jin)(jin)對于還原性硫(liu)和(he)硫(liu)化(hua)(hua)物（液態硫(liu)和(he)蒸(zheng)汽，硫(liu)化(hua)(hua)氫）而(er)言，而(er)后者是Monel 400 合(he)(he)金(jin)(jin)用于氧(yang)化(hua)(hua)性硫(liu)化(hua)(hua)物（如二氧(yang)化(hua)(hua)硫(liu)）中而(er)言。

三、力學性能

四(si)、焊接(jie)性(xing)能

  Monel 400 合(he)金焊(han)(han)接(jie)性能(neng)良好，它可采用下(xia)述方法(fa)與(yu)匹配的焊(han)(han)絲焊(han)(han)條進行焊(han)(han)接(jie)。

  TIG 和 MIG 法，可用 Monel 60 焊絲(si)；

  手工電弧焊法，可用 Monel 190 焊條；

  埋弧焊，可用 Monel 60 填絲(si) 和 Incofax 5 埋弧焊劑 。

  當與(yu)碳(tan)鋼和(he)低合金鋼焊(han)接時(shi)，可用(yong) Monel 190 焊(han)條。

五、冷熱(re)加工性能

Monel 400 合金(jin)高(gao)溫(wen)下變(bian)形抗力(li)小，故(gu)易于(yu)熱(re)加(jia)(jia)(jia)工和(he)熱(re)成型。適宜(yi)的(de)(de)熱(re)加(jia)(jia)(jia)工的(de)(de)溫(wen)度(du)為650～1177℃。對于(yu)苛刻的(de)(de)熱(re)變(bian)形條(tiao)件(jian)，建議在 927～1177℃間熱(re)加(jia)(jia)(jia)工。對于(yu)輕(qing)微(wei)變(bian)形，則可(ke)在649℃下進行。溫(wen)度(du)較低時的(de)(de)熱(re)加(jia)(jia)(jia)工，可(ke)得到較高(gao)的(de)(de)強度(du)和(he)較微(wei)細(xi)的(de)(de)晶粒。此合金(jin)由于(yu)具有奧(ao)氏(shi)體(ti)組織和(he)高(gao)的(de)(de)塑、韌性(xing)以(yi)及低的(de)(de)冷加(jia)(jia)(jia)工硬(ying)化(hua)傾(qing)向，故(gu)極易冷加(jia)(jia)(jia)工變(bian)形和(he)成型。其(qi)冷加(jia)(jia)(jia)工硬(ying)化(hua)傾(qing)向高(gao)于(yu)碳(tan)鋼，但遠(yuan)比一(yi)般鉻鎳奧(ao)氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼低。

六、熱處理工藝(yi)

為了(le)獲得(de)強(qiang)度(du)、塑性(xing)與耐蝕性(xing)的(de)(de)良好配合(he)(he)，Monel 400 合(he)(he)金一般(ban)需要進行(xing)熱(re)處理(li)(li)(li)。試驗表(biao)明，隨(sui)熱(re)處理(li)(li)(li)溫(wen)度(du)升(sheng)高，此合(he)(he)金的(de)(de)強(qiang)度(du)降低(di)，塑性(xing)、韌性(xing)增(zeng)加(jia)。Monel 400 合(he)(he)金的(de)(de)固溶（退(tui)火）溫(wen)度(du)一般(ban)選在(zai)(zai)871～982℃，消除(chu)應(ying)力熱(re)處理(li)(li)(li)（即(ji)消除(chu)殘余應(ying)力，又可導致(zhi)合(he)(he)金的(de)(de)再結晶）可在(zai)(zai)538～566℃間進行(xing)。為了(le)耐應(ying)力腐蝕，消除(chu)應(ying)力熱(re)處理(li)(li)(li)也可以在(zai)(zai)538～649℃間進行(xing)。隨(sui)著(zhu)熱(re)處理(li)(li)(li)的(de)(de)溫(wen)度(du)不同，Monel 400 合(he)(he)金的(de)(de)晶粒(li)尺寸不同。

七、材料應用

Monel 400 合(he)金(jin)是(shi)鎳基(ji)耐蝕(shi)合(he)金(jin)中用(yong)量較大(da)的(de)一種(zhong)，它(ta)主要(yao)應用(yong)于化(hua)學和(he)石(shi)化(hua)工業(ye)及海(hai)洋開發中，制造各(ge)種(zhong)換熱(re)設(she)備(bei)、鍋爐水(shui)加(jia)熱(re)器、石(shi)油和(he)化(hua)工（包括核化(hua)工）用(yong)管線、容器、塔、槽(cao)、反應釜(fu)、彈性(xing)(xing)部件以及泵(beng)、閥、軸等。由(you)于Monel 400 合(he)金(jin)具有(you)優良的(de)冷(leng)、熱(re)加(jia)工性(xing)(xing)能，因此，此合(he)金(jin)的(de)冶金(jin)產品(pin)(pin)(pin)品(pin)(pin)(pin)種(zhong)、規(gui)格齊全，可(ke)生(sheng)產板、管（包括焊管）、絲、帶、棒材、鍛件等產品(pin)(pin)(pin)。