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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(yi)、化學成(cheng)分和組織特點

 Monel 400 合金的(de)化(hua)(hua)學(xue)成分主要由30%Cu和(he)65%Ni加上少(shao)量的(de)Fe(1%～2%)所組(zu)成。組(zu)織(zhi)(zhi)結構為(wei)典(dian)型(xing)單相奧(ao)氏體組(zu)織(zhi)(zhi)。由于鎳和(he)銅可以任(ren)何(he)比例(li)互溶(rong)，故一般沒有金屬間相析出。在金相顯微鏡下非浸蝕條(tiao)件(jian)觀察此合金的(de)組(zu)織(zhi)(zhi)，可見奧(ao)氏體基(ji)體上有非常(chang)彌散的(de)非金屬雜夾物(wu)，例(li)如(ru)硫(liu)化(hua)(hua)物(wu)和(he)硅酸鹽。在某些條(tiao)件(jian)下，也可觀察到(dao)有碳化(hua)(hua)物(wu)存在。

二、耐(nai)蝕性能

 前面已經(jing)提到鎳(nie)銅合(he)金(jin)(jin)較純(chun)鎳(nie)更耐還原性(xing)介(jie)質(zhi)(zhi)的腐(fu)(fu)蝕，而(er)較純(chun)銅更耐氧(yang)化性(xing)介(jie)質(zhi)(zhi)的腐(fu)(fu)蝕。Monel 400合(he)金(jin)(jin)也不例(li)外，由(you)于Monel 400合(he)金(jin)(jin)是呈(cheng)單(dan)相(xiang)奧氏體(ti)組(zu)織，因(yin)此，此合(he)金(jin)(jin)不存在由(you)于復相(xiang)合(he)金(jin)(jin)不同相(xiang)間電偶(ou)反應而(er)引起的腐(fu)(fu)蝕。

1. 大氣腐蝕(shi)

 在大氣中，Monel 400 合金具有極(ji)高的耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性，屬于極(ji)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)的合金。

2. 水腐蝕

  目(mu)前許(xu)多工業合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)，例如不(bu)(bu)銹鋼(gang)和(he)(he)鋁合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)等，在工業水(shui)(shui)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)所遇(yu)到最為頭疼(teng)的(de)問題就是點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)和(he)(he)應(ying)力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。即使它們(men)耐(nai)一般(ban)(ban)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)能非常好(hao)，但是一旦遇(yu)到水(shui)(shui)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)，選擇不(bu)(bu)銹鋼(gang)和(he)(he)鋁合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)時(shi)就要慎重對待。但是，Monel 400 合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)在多少水(shui)(shui)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)情況下(xia)，不(bu)(bu)僅(jin)耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)極佳(jia)，而且點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)、應(ying)力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)等也很少發現。在天(tian)然水(shui)(shui)和(he)(he)蒸餾(liu)水(shui)(shui)中，Monel 400合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)是極耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)，腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速率一般(ban)(ban) 小于(yu)0.025mm/a(包括(kuo)不(bu)(bu)同溫度(du)、不(bu)(bu)同流速和(he)(he)充(chong)入(ru)空氣的(de)許(xu)多苛(ke)刻的(de)條(tiao)件(jian)）在酸性(xing)含氧化性(xing)鹽(yan)類的(de)礦漿水(shui)(shui)中，對Monel 400 合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)會(hui)加重，但仍屬(shu)于(yu)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)材料之列。在核反應(ying)堆高(gao)(gao)純水(shui)(shui)條(tiao)件(jian)下(xia)，Monel 400 合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速率比(bi)普通(tong)的(de)Ni-Cr合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)0Cr15Ni75Fe和(he)(he)含鈮不(bu)(bu)銹鋼(gang)0Cr18Ni11Nb高(gao)(gao)出(chu)2～3倍。

  在蒸(zheng)汽和(he)(he)水(shui)(shui)(shui)共存的(de)條件(jian)下(xia)，例如(ru)(ru)在冷(leng)凝(ning)器(qi)中，如(ru)(ru)果(guo)有(you)(you)(you)二氧(yang)化碳(tan)(tan)和(he)(he)空氣(qi)存在，Monel 400合(he)(he)金(jin)(jin)在氣(qi)相中將(jiang)有(you)(you)(you)明顯的(de)腐蝕(shi)(shi)。試驗表(biao)明，氣(qi)相中含有(you)(you)(you)70%二氧(yang)化碳(tan)(tan)和(he)(he)30%空氣(qi)，71℃的(de)蒸(zheng)汽冷(leng)凝(ning)時，Monel 400 合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)腐蝕(shi)(shi)速率(lv)(lv)可(ke)達1.5mm/a，當(dang)氣(qi)相中的(de)二氧(yang)化碳(tan)(tan)和(he)(he)空氣(qi)的(de)比例有(you)(you)(you)變化時，此合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)腐蝕(shi)(shi)速率(lv)(lv)則有(you)(you)(you)所(suo)降低，在天(tian)然和(he)(he)人(ren)造海水(shui)(shui)(shui)中，Monel 400合(he)(he)金(jin)(jin)有(you)(you)(you)優(you)(you)良的(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性。在有(you)(you)(you)空蝕(shi)(shi)-磨蝕(shi)(shi)條件(jian)下(xia)，此合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性更為優(you)(you)越。因(yin)此，它可(ke)以制造螺旋槳(jiang)和(he)(he)軸、泵軸、冷(leng)凝(ning)器(qi)傳熱管和(he)(he)葉(xie)輪等。在海水(shui)(shui)(shui)中，Monel 400 合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)另一(yi)個重要用途是制造采油(you)平(ping)臺飛濺區防海水(shui)(shui)(shui)腐蝕(shi)(shi)的(de)結構部件(jian)。Monel 400 合(he)(he)金(jin)(jin)在強(qiang)攪動(dong)，有(you)(you)(you)空氣(qi)存在的(de)海水(shui)(shui)(shui)中，其(qi)腐蝕(shi)(shi)速率(lv)(lv)一(yi)般不超過0.026mm/a。但是在靜(jing)止的(de)海水(shui)(shui)(shui)中，Monel 400 合(he)(he)金(jin)(jin)易產生點蝕(shi)(shi)，而(er)此種點蝕(shi)(shi)擴展確很慢，幾年(nian)后其(qi)深度也不會超過1.3mm。

3. 高溫腐(fu)蝕

   在(zai)(zai)空(kong)氣和氧(yang)中(zhong)的(de)(de)(de)試驗表(biao)明，Monel 400 合金的(de)(de)(de)抗(kang)氧(yang)化能力要低于純(chun)鎳。此(ci)時，合金表(biao)面氧(yang)化膜的(de)(de)(de)外層含有CuO和Cu2O,而內層富鎳，基本上市純(chun)氧(yang)化鎳。Monel 400 合金在(zai)(zai)空(kong)氣中(zhong)連續工作的(de)(de)(de)溫度(du)一(yi)般認為是在(zai)(zai)600℃左右。

  在高溫(wen)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)中(zhong)(zhong)，（無論是(shi)(shi)干的(de)(de)還是(shi)(shi)濕的(de)(de)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)），Monel400合(he)(he)金的(de)(de)使用(yong)溫(wen)度要低于(yu)485℃。在高流(liu)速(su)的(de)(de)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)中(zhong)(zhong)，Monel 400 合(he)(he)金的(de)(de)耐沖蝕性也很好。受(shou)應力的(de)(de)Monel 400 合(he)(he)金在溫(wen)度高于(yu)455℃蒸(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)中(zhong)(zhong)會產生沿晶脆(cui)化，此種(zhong)現象尤(you)以474℃和500℃尤(you)為(wei)明顯。這也是(shi)(shi)確定此合(he)(he)金用(yong)于(yu)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)中(zhong)(zhong)上限溫(wen)度的(de)(de)主要依(yi)據。在150～250℃干蒸(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)中(zhong)(zhong)，試驗(yan)1000～1150 小時，Monel 400 合(he)(he)金的(de)(de)腐蝕率(lv)為(wei)≤0.026mm/a。

4. 氨

由于Monel 400 合(he)金鎳(nie)含量高(gao)，故可耐(nai)585℃以下無水氨(an)和(he)氮(dan)化條件下的腐蝕。

5. 硫

 與鎳相似(si)，Monel 400 合(he)金(jin)(jin)在熔(rong)融(rong)硫(liu)(liu)和(he)(he)焊(han)硫(liu)(liu)介質中由(you)于(yu)易形成低熔(rong)點的硫(liu)(liu)化(hua)鎳而(er)(er)受到腐蝕。其使用(yong)溫度一(yi)般(ban)不高(gao)于(yu)320℃和(he)(he)370℃。前(qian)者(zhe)是Monel 400 合(he)金(jin)(jin)對(dui)于(yu)還原性硫(liu)(liu)和(he)(he)硫(liu)(liu)化(hua)物（液態硫(liu)(liu)和(he)(he)蒸汽(qi)，硫(liu)(liu)化(hua)氫）而(er)(er)言，而(er)(er)后者(zhe)是Monel 400 合(he)金(jin)(jin)用(yong)于(yu)氧化(hua)性硫(liu)(liu)化(hua)物（如二氧化(hua)硫(liu)(liu)）中而(er)(er)言。

三、力學性能(neng)

四、焊接性能

  Monel 400 合金焊(han)(han)接(jie)(jie)性(xing)能良(liang)好，它(ta)可(ke)采用下述(shu)方(fang)法與匹配的(de)焊(han)(han)絲(si)焊(han)(han)條(tiao)進行焊(han)(han)接(jie)(jie)。

  TIG 和 MIG 法，可用(yong) Monel 60 焊絲(si)；

  手工電弧焊法，可(ke)用 Monel 190 焊條；

  埋(mai)弧焊，可用(yong) Monel 60 填絲(si) 和(he) Incofax 5 埋(mai)弧焊劑(ji) 。

  當與碳鋼和(he)低(di)合金鋼焊接(jie)時，可用 Monel 190 焊條。

五(wu)、冷熱(re)加工性能

Monel 400 合金(jin)高(gao)溫(wen)下(xia)變(bian)形抗力小，故(gu)(gu)易于(yu)熱加(jia)(jia)(jia)工和(he)熱成型。適宜(yi)的(de)熱加(jia)(jia)(jia)工的(de)溫(wen)度為650～1177℃。對于(yu)苛刻的(de)熱變(bian)形條(tiao)件，建議在 927～1177℃間熱加(jia)(jia)(jia)工。對于(yu)輕微(wei)(wei)變(bian)形，則可在649℃下(xia)進行。溫(wen)度較(jiao)低時的(de)熱加(jia)(jia)(jia)工，可得到較(jiao)高(gao)的(de)強(qiang)度和(he)較(jiao)微(wei)(wei)細的(de)晶粒。此合金(jin)由(you)于(yu)具有奧(ao)氏體(ti)(ti)組織(zhi)和(he)高(gao)的(de)塑、韌性以及(ji)低的(de)冷加(jia)(jia)(jia)工硬化傾(qing)向，故(gu)(gu)極易冷加(jia)(jia)(jia)工變(bian)形和(he)成型。其冷加(jia)(jia)(jia)工硬化傾(qing)向高(gao)于(yu)碳(tan)鋼(gang)，但遠比一般鉻鎳奧(ao)氏體(ti)(ti)不銹鋼(gang)低。

六(liu)、熱處理(li)工藝

為(wei)了(le)獲(huo)得強度(du)(du)、塑性與耐蝕性的(de)(de)(de)良(liang)好配合(he)，Monel 400 合(he)金(jin)(jin)(jin)一(yi)般需要進行(xing)熱處(chu)理(li)(li)。試驗表明，隨熱處(chu)理(li)(li)溫度(du)(du)升高，此合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)強度(du)(du)降低，塑性、韌(ren)性增(zeng)加。Monel 400 合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)固(gu)溶（退火）溫度(du)(du)一(yi)般選(xuan)在(zai)871～982℃，消除應(ying)(ying)力(li)熱處(chu)理(li)(li)（即消除殘余應(ying)(ying)力(li)，又可(ke)導致合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)再結晶）可(ke)在(zai)538～566℃間(jian)進行(xing)。為(wei)了(le)耐應(ying)(ying)力(li)腐蝕，消除應(ying)(ying)力(li)熱處(chu)理(li)(li)也可(ke)以在(zai)538～649℃間(jian)進行(xing)。隨著熱處(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)溫度(du)(du)不同(tong)，Monel 400 合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)晶粒尺寸不同(tong)。

七、材料應用

Monel 400 合金(jin)(jin)是鎳基耐蝕合金(jin)(jin)中用量較大的一種(zhong)(zhong)，它主要應用于(yu)(yu)化學和石化工(gong)業及(ji)海洋(yang)開(kai)發中，制造(zao)各種(zhong)(zhong)換熱(re)設(she)備(bei)、鍋(guo)爐水加(jia)熱(re)器(qi)、石油和化工(gong)（包括核化工(gong)）用管(guan)(guan)線、容器(qi)、塔、槽、反應釜、彈性(xing)部件(jian)以(yi)及(ji)泵、閥(fa)、軸等。由于(yu)(yu)Monel 400 合金(jin)(jin)具(ju)有(you)優良(liang)的冷、熱(re)加(jia)工(gong)性(xing)能，因此，此合金(jin)(jin)的冶金(jin)(jin)產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)品(pin)(pin)種(zhong)(zhong)、規格齊全，可生(sheng)產(chan)(chan)(chan)板、管(guan)(guan)（包括焊管(guan)(guan)）、絲(si)、帶、棒材、鍛(duan)件(jian)等產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)。