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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(zhi)特(te)點(dian)

 Monel 400 合金(jin)(jin)(jin)的(de)化(hua)學成(cheng)分主要由30%Cu和(he)(he)65%Ni加上少量(liang)的(de)Fe(1%～2%)所(suo)組(zu)(zu)成(cheng)。組(zu)(zu)織結構(gou)為(wei)典(dian)型單相(xiang)奧氏體(ti)(ti)組(zu)(zu)織。由于鎳和(he)(he)銅可以任何比(bi)例(li)互溶，故一般沒(mei)有金(jin)(jin)(jin)屬間相(xiang)析出(chu)。在(zai)金(jin)(jin)(jin)相(xiang)顯微(wei)鏡下非浸蝕條(tiao)件觀察此(ci)合金(jin)(jin)(jin)的(de)組(zu)(zu)織，可見奧氏體(ti)(ti)基體(ti)(ti)上有非常彌散(san)的(de)非金(jin)(jin)(jin)屬雜(za)夾(jia)物(wu)(wu)，例(li)如硫化(hua)物(wu)(wu)和(he)(he)硅酸鹽。在(zai)某些條(tiao)件下，也可觀察到有碳化(hua)物(wu)(wu)存在(zai)。

二、耐(nai)蝕性(xing)能(neng)

 前(qian)面已(yi)經提到鎳銅(tong)合(he)(he)金較純(chun)鎳更耐還(huan)原性介(jie)質的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，而(er)較純(chun)銅(tong)更耐氧化性介(jie)質的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。Monel 400合(he)(he)金也(ye)不(bu)例外，由于Monel 400合(he)(he)金是呈(cheng)單(dan)相奧氏(shi)體組織，因此，此合(he)(he)金不(bu)存(cun)在(zai)由于復相合(he)(he)金不(bu)同相間電偶反應而(er)引起的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。

1. 大氣腐蝕

 在大氣中，Monel 400 合金(jin)具有極高的(de)耐腐蝕性，屬于極耐腐蝕的(de)合金(jin)。

2. 水(shui)腐蝕

  目前(qian)許多(duo)工(gong)業(ye)合(he)金(jin)(jin)(jin)，例如不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼和(he)鋁合(he)金(jin)(jin)(jin)等，在(zai)工(gong)業(ye)水腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)所遇(yu)到最(zui)為頭疼的(de)問題就(jiu)是(shi)點蝕(shi)(shi)(shi)和(he)應力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。即使(shi)它們耐(nai)一般腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)能非常(chang)好，但是(shi)一旦遇(yu)到水腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，選擇不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼和(he)鋁合(he)金(jin)(jin)(jin)時就(jiu)要慎重對(dui)待(dai)。但是(shi)，Monel 400 合(he)金(jin)(jin)(jin)在(zai)多(duo)少水腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)情(qing)況下，不(bu)僅耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)極佳，而且點蝕(shi)(shi)(shi)、應力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)等也很少發現。在(zai)天然水和(he)蒸(zheng)餾(liu)水中(zhong)，Monel 400合(he)金(jin)(jin)(jin)是(shi)極耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率一般 小于0.025mm/a(包括(kuo)不(bu)同溫度、不(bu)同流速(su)和(he)充入(ru)空氣(qi)的(de)許多(duo)苛刻的(de)條件(jian)）在(zai)酸性(xing)含(han)氧化性(xing)鹽類的(de)礦漿水中(zhong)，對(dui)Monel 400 合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)會加(jia)重，但仍屬于耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)材(cai)料之列。在(zai)核反應堆高純水條件(jian)下，Monel 400 合(he)金(jin)(jin)(jin)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率比普通的(de)Ni-Cr合(he)金(jin)(jin)(jin)0Cr15Ni75Fe和(he)含(han)鈮(ni)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼0Cr18Ni11Nb高出2～3倍。

  在蒸汽(qi)和水共存的(de)(de)(de)(de)條(tiao)件下，例(li)如在冷凝器中(zhong)，如果(guo)有(you)(you)(you)(you)二(er)氧化(hua)碳和空氣(qi)存在，Monel 400合(he)(he)金(jin)在氣(qi)相中(zhong)將有(you)(you)(you)(you)明顯的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)。試驗表明，氣(qi)相中(zhong)含有(you)(you)(you)(you)70%二(er)氧化(hua)碳和30%空氣(qi)，71℃的(de)(de)(de)(de)蒸汽(qi)冷凝時(shi)(shi)，Monel 400 合(he)(he)金(jin)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)速率可(ke)達(da)1.5mm/a，當氣(qi)相中(zhong)的(de)(de)(de)(de)二(er)氧化(hua)碳和空氣(qi)的(de)(de)(de)(de)比(bi)例(li)有(you)(you)(you)(you)變化(hua)時(shi)(shi)，此(ci)(ci)合(he)(he)金(jin)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)速率則有(you)(you)(you)(you)所降(jiang)低(di)，在天(tian)然(ran)和人造(zao)海(hai)水中(zhong)，Monel 400合(he)(he)金(jin)有(you)(you)(you)(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)耐蝕(shi)(shi)性。在有(you)(you)(you)(you)空蝕(shi)(shi)-磨(mo)蝕(shi)(shi)條(tiao)件下，此(ci)(ci)合(he)(he)金(jin)的(de)(de)(de)(de)耐蝕(shi)(shi)性更為優(you)越。因此(ci)(ci)，它可(ke)以(yi)制造(zao)螺旋槳和軸、泵軸、冷凝器傳(chuan)熱管和葉輪等。在海(hai)水中(zhong)，Monel 400 合(he)(he)金(jin)的(de)(de)(de)(de)另一個重要用(yong)途是制造(zao)采油(you)平臺飛濺區防海(hai)水腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)結(jie)構部件。Monel 400 合(he)(he)金(jin)在強攪動(dong)，有(you)(you)(you)(you)空氣(qi)存在的(de)(de)(de)(de)海(hai)水中(zhong)，其(qi)腐(fu)蝕(shi)(shi)速率一般不(bu)超過0.026mm/a。但是在靜止(zhi)的(de)(de)(de)(de)海(hai)水中(zhong)，Monel 400 合(he)(he)金(jin)易(yi)產生點蝕(shi)(shi)，而(er)此(ci)(ci)種(zhong)點蝕(shi)(shi)擴展(zhan)確很慢，幾年后(hou)其(qi)深度(du)也不(bu)會超過1.3mm。

3. 高溫腐蝕(shi)

   在空氣和氧中的(de)試驗表明，Monel 400 合(he)(he)金的(de)抗氧化(hua)能力要低于純(chun)鎳(nie)。此時，合(he)(he)金表面氧化(hua)膜的(de)外層含有CuO和Cu2O,而內層富鎳(nie)，基本上市純(chun)氧化(hua)鎳(nie)。Monel 400 合(he)(he)金在空氣中連(lian)續工作的(de)溫(wen)度一般認(ren)為(wei)是在600℃左右。

  在(zai)高(gao)(gao)溫(wen)蒸(zheng)汽(qi)(qi)中(zhong)(zhong)，（無論(lun)是干的還是濕(shi)的蒸(zheng)汽(qi)(qi)），Monel400合金的使(shi)用溫(wen)度(du)要(yao)低于485℃。在(zai)高(gao)(gao)流速(su)的蒸(zheng)汽(qi)(qi)中(zhong)(zhong)，Monel 400 合金的耐(nai)沖蝕性也很好。受應力的Monel 400 合金在(zai)溫(wen)度(du)高(gao)(gao)于455℃蒸(zheng)汽(qi)(qi)中(zhong)(zhong)會(hui)產生(sheng)沿(yan)晶脆化(hua)，此種現(xian)象(xiang)尤以(yi)474℃和500℃尤為明顯。這也是確定(ding)此合金用于蒸(zheng)汽(qi)(qi)中(zhong)(zhong)上限溫(wen)度(du)的主要(yao)依據(ju)。在(zai)150～250℃干蒸(zheng)汽(qi)(qi)中(zhong)(zhong)，試驗1000～1150 小時，Monel 400 合金的腐蝕率為≤0.026mm/a。

4. 氨

由于Monel 400 合金鎳含量(liang)高，故可(ke)耐585℃以下(xia)無水氨(an)和氮(dan)化條件下(xia)的腐蝕(shi)。

5. 硫

 與鎳(nie)相似，Monel 400 合(he)金在熔(rong)融硫(liu)(liu)和焊硫(liu)(liu)介質中由于易(yi)形成(cheng)低熔(rong)點的(de)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)鎳(nie)而受到腐蝕。其使用(yong)溫(wen)度一般不高于320℃和370℃。前者(zhe)是Monel 400 合(he)金對(dui)于還原性硫(liu)(liu)和硫(liu)(liu)化(hua)(hua)物(wu)（液態硫(liu)(liu)和蒸汽，硫(liu)(liu)化(hua)(hua)氫）而言，而后者(zhe)是Monel 400 合(he)金用(yong)于氧化(hua)(hua)性硫(liu)(liu)化(hua)(hua)物(wu)（如二氧化(hua)(hua)硫(liu)(liu)）中而言。

三、力學性能(neng)

四、焊(han)接性能

  Monel 400 合(he)金(jin)焊(han)接性能良好(hao)，它可采(cai)用(yong)下述方(fang)法與匹配的焊(han)絲焊(han)條進行焊(han)接。

  TIG 和 MIG 法，可用 Monel 60 焊絲(si)；

  手工(gong)電弧焊法，可用(yong) Monel 190 焊條；

  埋弧焊(han)，可(ke)用 Monel 60 填絲 和 Incofax 5 埋弧焊(han)劑 。

  當與碳鋼(gang)和低合金鋼(gang)焊(han)接時，可(ke)用(yong) Monel 190 焊(han)條。

五(wu)、冷熱加工性能

Monel 400 合金(jin)高(gao)溫下變形(xing)抗力小，故易于(yu)熱加(jia)工(gong)(gong)和(he)熱成(cheng)型。適(shi)宜的(de)(de)(de)熱加(jia)工(gong)(gong)的(de)(de)(de)溫度為(wei)650～1177℃。對于(yu)苛刻的(de)(de)(de)熱變形(xing)條件，建議在 927～1177℃間熱加(jia)工(gong)(gong)。對于(yu)輕微變形(xing)，則可(ke)在649℃下進行。溫度較(jiao)低時的(de)(de)(de)熱加(jia)工(gong)(gong)，可(ke)得到較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)強度和(he)較(jiao)微細的(de)(de)(de)晶(jing)粒(li)。此合金(jin)由于(yu)具有(you)奧氏體組(zu)織和(he)高(gao)的(de)(de)(de)塑、韌(ren)性以及低的(de)(de)(de)冷(leng)(leng)加(jia)工(gong)(gong)硬化傾(qing)(qing)向，故極易冷(leng)(leng)加(jia)工(gong)(gong)變形(xing)和(he)成(cheng)型。其冷(leng)(leng)加(jia)工(gong)(gong)硬化傾(qing)(qing)向高(gao)于(yu)碳鋼(gang)，但遠比一般(ban)鉻(ge)鎳奧氏體不銹鋼(gang)低。

六、熱(re)處理工藝

為了獲(huo)得強度(du)(du)、塑(su)性與耐(nai)蝕(shi)(shi)性的(de)良好配合(he)(he)，Monel 400 合(he)(he)金(jin)一般(ban)需要進行熱(re)(re)處理(li)(li)。試驗表明，隨熱(re)(re)處理(li)(li)溫(wen)度(du)(du)升高，此合(he)(he)金(jin)的(de)強度(du)(du)降低(di)，塑(su)性、韌性增加。Monel 400 合(he)(he)金(jin)的(de)固溶（退火）溫(wen)度(du)(du)一般(ban)選在871～982℃，消除應力(li)熱(re)(re)處理(li)(li)（即消除殘(can)余應力(li)，又可導致合(he)(he)金(jin)的(de)再結晶）可在538～566℃間進行。為了耐(nai)應力(li)腐蝕(shi)(shi)，消除應力(li)熱(re)(re)處理(li)(li)也可以(yi)在538～649℃間進行。隨著熱(re)(re)處理(li)(li)的(de)溫(wen)度(du)(du)不(bu)同(tong)，Monel 400 合(he)(he)金(jin)的(de)晶粒尺寸不(bu)同(tong)。

七、材料應用(yong)

Monel 400 合(he)金(jin)是鎳基耐蝕(shi)合(he)金(jin)中(zhong)用(yong)量較大的一種(zhong)，它主(zhu)要應(ying)用(yong)于(yu)(yu)化(hua)(hua)學和(he)石化(hua)(hua)工(gong)(gong)業及(ji)海洋開發中(zhong)，制造各種(zhong)換熱設備、鍋爐水加熱器、石油和(he)化(hua)(hua)工(gong)(gong)（包括核化(hua)(hua)工(gong)(gong)）用(yong)管線、容器、塔、槽、反應(ying)釜、彈性部件以(yi)及(ji)泵、閥、軸等。由于(yu)(yu)Monel 400 合(he)金(jin)具有優良的冷、熱加工(gong)(gong)性能，因此(ci)，此(ci)合(he)金(jin)的冶金(jin)產(chan)品品種(zhong)、規格齊全(quan)，可生產(chan)板(ban)、管（包括焊(han)管）、絲、帶、棒材、鍛件等產(chan)品。