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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(hua)學(xue)成(cheng)分和組織特點(dian)

 Monel 400 合金(jin)的(de)(de)化(hua)學成分主(zhu)要由(you)30%Cu和65%Ni加上(shang)少量的(de)(de)Fe(1%～2%)所組成。組織(zhi)結構為典型單(dan)相(xiang)奧(ao)氏體組織(zhi)。由(you)于鎳和銅可(ke)(ke)以任何比例互(hu)溶，故(gu)一般沒有金(jin)屬間(jian)相(xiang)析出。在金(jin)相(xiang)顯微鏡下非浸蝕條件觀(guan)察(cha)(cha)此合金(jin)的(de)(de)組織(zhi)，可(ke)(ke)見奧(ao)氏體基體上(shang)有非常彌散(san)的(de)(de)非金(jin)屬雜夾(jia)物(wu)，例如硫化(hua)物(wu)和硅酸鹽。在某些條件下，也可(ke)(ke)觀(guan)察(cha)(cha)到有碳化(hua)物(wu)存在。

二、耐蝕性能

 前面已經提到(dao)鎳銅合(he)金(jin)(jin)較(jiao)純鎳更耐(nai)還原性介質的腐(fu)蝕(shi)，而(er)較(jiao)純銅更耐(nai)氧(yang)化性介質的腐(fu)蝕(shi)。Monel 400合(he)金(jin)(jin)也不例外，由(you)于Monel 400合(he)金(jin)(jin)是呈單相(xiang)奧氏體組(zu)織，因此(ci)，此(ci)合(he)金(jin)(jin)不存在由(you)于復相(xiang)合(he)金(jin)(jin)不同相(xiang)間電偶反應而(er)引起(qi)的腐(fu)蝕(shi)。

1. 大(da)氣(qi)腐蝕

 在大氣中，Monel 400 合金(jin)具有(you)極高的(de)(de)耐(nai)腐(fu)蝕性，屬于極耐(nai)腐(fu)蝕的(de)(de)合金(jin)。

2. 水腐蝕

  目前許多工(gong)(gong)業合(he)(he)金(jin)(jin)，例如不銹(xiu)鋼(gang)和(he)(he)鋁(lv)合(he)(he)金(jin)(jin)等，在(zai)工(gong)(gong)業水(shui)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)所遇到最為(wei)頭疼(teng)的(de)(de)問(wen)題就是點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)和(he)(he)應(ying)力(li)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。即使它(ta)們(men)耐(nai)一般腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)能非(fei)常好，但是一旦遇到水(shui)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)，選擇(ze)不銹(xiu)鋼(gang)和(he)(he)鋁(lv)合(he)(he)金(jin)(jin)時就要慎(shen)重對待。但是，Monel 400 合(he)(he)金(jin)(jin)在(zai)多少水(shui)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)情況下，不僅(jin)耐(nai)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)極(ji)佳，而(er)且點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)、應(ying)力(li)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)等也很少發現。在(zai)天然水(shui)和(he)(he)蒸餾水(shui)中(zhong)，Monel 400合(he)(he)金(jin)(jin)是極(ji)耐(nai)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)，腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)一般 小(xiao)于(yu)0.025mm/a(包括不同溫(wen)度、不同流速(su)和(he)(he)充入(ru)空氣的(de)(de)許多苛刻的(de)(de)條件）在(zai)酸性(xing)含氧化性(xing)鹽類的(de)(de)礦漿水(shui)中(zhong)，對Monel 400 合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)會加重，但仍屬于(yu)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)材(cai)料之列。在(zai)核反(fan)應(ying)堆高(gao)純水(shui)條件下，Monel 400 合(he)(he)金(jin)(jin)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)比(bi)普通的(de)(de)Ni-Cr合(he)(he)金(jin)(jin)0Cr15Ni75Fe和(he)(he)含鈮(ni)不銹(xiu)鋼(gang)0Cr18Ni11Nb高(gao)出2～3倍。

  在(zai)(zai)(zai)蒸汽(qi)和(he)(he)水(shui)共存的(de)(de)(de)條件(jian)下(xia)，例如(ru)在(zai)(zai)(zai)冷凝(ning)器中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，如(ru)果有(you)二氧化碳和(he)(he)空(kong)氣(qi)存在(zai)(zai)(zai)，Monel 400合(he)(he)金(jin)(jin)在(zai)(zai)(zai)氣(qi)相中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)將有(you)明顯的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。試驗表明，氣(qi)相中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)含有(you)70%二氧化碳和(he)(he)30%空(kong)氣(qi)，71℃的(de)(de)(de)蒸汽(qi)冷凝(ning)時，Monel 400 合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)可(ke)達1.5mm/a，當氣(qi)相中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)二氧化碳和(he)(he)空(kong)氣(qi)的(de)(de)(de)比例有(you)變化時，此(ci)合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)則有(you)所降低，在(zai)(zai)(zai)天然和(he)(he)人造海(hai)水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，Monel 400合(he)(he)金(jin)(jin)有(you)優良的(de)(de)(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性。在(zai)(zai)(zai)有(you)空(kong)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)-磨(mo)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)條件(jian)下(xia)，此(ci)合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性更(geng)為優越。因此(ci)，它可(ke)以制造螺旋槳和(he)(he)軸(zhou)、泵軸(zhou)、冷凝(ning)器傳熱管和(he)(he)葉(xie)輪等。在(zai)(zai)(zai)海(hai)水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，Monel 400 合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)另一(yi)個重要(yao)用途是(shi)制造采油平臺飛濺區防海(hai)水(shui)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)結構部件(jian)。Monel 400 合(he)(he)金(jin)(jin)在(zai)(zai)(zai)強攪動，有(you)空(kong)氣(qi)存在(zai)(zai)(zai)的(de)(de)(de)海(hai)水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，其腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)一(yi)般不超過0.026mm/a。但(dan)是(shi)在(zai)(zai)(zai)靜(jing)止(zhi)的(de)(de)(de)海(hai)水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，Monel 400 合(he)(he)金(jin)(jin)易產生點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)，而此(ci)種點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)擴展確(que)很慢(man)，幾(ji)年后其深度(du)也不會超過1.3mm。

3. 高溫腐蝕

   在空氣(qi)(qi)和氧(yang)中(zhong)的(de)(de)試驗表(biao)明，Monel 400 合金(jin)的(de)(de)抗氧(yang)化(hua)能力要低于純鎳。此(ci)時，合金(jin)表(biao)面氧(yang)化(hua)膜的(de)(de)外層含有CuO和Cu2O,而(er)內(nei)層富鎳，基(ji)本上(shang)市純氧(yang)化(hua)鎳。Monel 400 合金(jin)在空氣(qi)(qi)中(zhong)連(lian)續(xu)工作的(de)(de)溫(wen)度一(yi)般認為是在600℃左右(you)。

  在高溫(wen)蒸(zheng)(zheng)汽中(zhong)，（無論是(shi)(shi)干的(de)(de)還是(shi)(shi)濕的(de)(de)蒸(zheng)(zheng)汽），Monel400合(he)(he)金(jin)的(de)(de)使用溫(wen)度(du)要低于(yu)(yu)485℃。在高流速的(de)(de)蒸(zheng)(zheng)汽中(zhong)，Monel 400 合(he)(he)金(jin)的(de)(de)耐沖蝕(shi)性也很好。受應力的(de)(de)Monel 400 合(he)(he)金(jin)在溫(wen)度(du)高于(yu)(yu)455℃蒸(zheng)(zheng)汽中(zhong)會產(chan)生(sheng)沿晶脆化，此種現象尤(you)以474℃和500℃尤(you)為明顯。這也是(shi)(shi)確定此合(he)(he)金(jin)用于(yu)(yu)蒸(zheng)(zheng)汽中(zhong)上限溫(wen)度(du)的(de)(de)主要依據。在150～250℃干蒸(zheng)(zheng)汽中(zhong)，試驗1000～1150 小時，Monel 400 合(he)(he)金(jin)的(de)(de)腐蝕(shi)率為≤0.026mm/a。

4. 氨

由于Monel 400 合金鎳含量高，故可(ke)耐585℃以下(xia)無水氨和(he)氮化(hua)條件下(xia)的腐蝕。

5. 硫

 與(yu)鎳(nie)相似，Monel 400 合(he)金(jin)在熔(rong)(rong)融硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)和焊硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)介(jie)質中由于(yu)易形成低熔(rong)(rong)點的硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)鎳(nie)而受到腐蝕。其使用溫(wen)度一般不高于(yu)320℃和370℃。前者是(shi)Monel 400 合(he)金(jin)對于(yu)還(huan)原性硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)和硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)物(wu)（液態硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)和蒸汽，硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)氫(qing)）而言(yan)(yan)，而后(hou)者是(shi)Monel 400 合(he)金(jin)用于(yu)氧(yang)化(hua)(hua)性硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)物(wu)（如二氧(yang)化(hua)(hua)硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)）中而言(yan)(yan)。

三、力學(xue)性能

四、焊接性能(neng)

  Monel 400 合金(jin)焊(han)(han)接性能(neng)良好，它可(ke)采用下述方法與匹配的(de)焊(han)(han)絲焊(han)(han)條進行焊(han)(han)接。

  TIG 和 MIG 法，可用 Monel 60 焊絲；

  手工電弧焊法，可用 Monel 190 焊條(tiao)；

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

  當與(yu)碳鋼和(he)低合金(jin)鋼焊(han)接時，可(ke)用 Monel 190 焊(han)條。

五、冷熱加工性能

Monel 400 合(he)金高溫下(xia)(xia)變(bian)(bian)形抗(kang)力小，故易(yi)于(yu)(yu)熱(re)加(jia)工和熱(re)成型。適(shi)宜的(de)熱(re)加(jia)工的(de)溫度(du)為650～1177℃。對于(yu)(yu)苛刻的(de)熱(re)變(bian)(bian)形條件，建議在 927～1177℃間熱(re)加(jia)工。對于(yu)(yu)輕微變(bian)(bian)形，則可(ke)在649℃下(xia)(xia)進行。溫度(du)較低時(shi)的(de)熱(re)加(jia)工，可(ke)得到較高的(de)強度(du)和較微細的(de)晶粒。此合(he)金由于(yu)(yu)具有奧(ao)氏(shi)(shi)體組織和高的(de)塑、韌(ren)性以及低的(de)冷加(jia)工硬化(hua)傾向，故極易(yi)冷加(jia)工變(bian)(bian)形和成型。其冷加(jia)工硬化(hua)傾向高于(yu)(yu)碳鋼，但遠(yuan)比(bi)一般鉻鎳(nie)奧(ao)氏(shi)(shi)體不銹鋼低。

六、熱(re)處理工藝

為了獲得強(qiang)度(du)、塑性與耐蝕(shi)性的(de)(de)(de)良好(hao)配合(he)(he)，Monel 400 合(he)(he)金一(yi)般需(xu)要進(jin)行(xing)(xing)熱(re)(re)處理。試驗(yan)表(biao)明，隨(sui)熱(re)(re)處理溫度(du)升高，此合(he)(he)金的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)降低(di)，塑性、韌性增加。Monel 400 合(he)(he)金的(de)(de)(de)固溶（退火）溫度(du)一(yi)般選在(zai)(zai)871～982℃，消(xiao)除應力(li)熱(re)(re)處理（即消(xiao)除殘(can)余應力(li)，又可導致合(he)(he)金的(de)(de)(de)再結(jie)晶）可在(zai)(zai)538～566℃間進(jin)行(xing)(xing)。為了耐應力(li)腐蝕(shi)，消(xiao)除應力(li)熱(re)(re)處理也可以(yi)在(zai)(zai)538～649℃間進(jin)行(xing)(xing)。隨(sui)著熱(re)(re)處理的(de)(de)(de)溫度(du)不(bu)同，Monel 400 合(he)(he)金的(de)(de)(de)晶粒尺(chi)寸不(bu)同。

七(qi)、材料(liao)應用(yong)

Monel 400 合(he)金(jin)(jin)是鎳(nie)基耐蝕合(he)金(jin)(jin)中(zhong)用(yong)(yong)(yong)量較(jiao)大的一種，它主要應用(yong)(yong)(yong)于(yu)化學(xue)和石(shi)(shi)化工業及(ji)海(hai)洋開發中(zhong)，制造各種換熱設(she)備、鍋爐水(shui)加(jia)熱器(qi)(qi)、石(shi)(shi)油(you)和化工（包括核化工）用(yong)(yong)(yong)管(guan)線、容器(qi)(qi)、塔(ta)、槽、反應釜、彈性部件(jian)以及(ji)泵、閥、軸等(deng)。由于(yu)Monel 400 合(he)金(jin)(jin)具(ju)有優良(liang)的冷、熱加(jia)工性能，因此，此合(he)金(jin)(jin)的冶金(jin)(jin)產(chan)品品種、規(gui)格齊全，可生產(chan)板、管(guan)（包括焊管(guan)）、絲、帶(dai)、棒(bang)材、鍛件(jian)等(deng)產(chan)品。