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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(hua)學(xue)成分和組織特點(dian)

 Monel 400 合(he)金(jin)的化(hua)學成分(fen)主要由(you)(you)30%Cu和(he)(he)65%Ni加上少量的Fe(1%～2%)所組成。組織結構為典型單相奧(ao)氏體(ti)組織。由(you)(you)于鎳和(he)(he)銅(tong)可以(yi)任何比例(li)互溶，故一般沒有金(jin)屬間相析(xi)出。在金(jin)相顯(xian)微鏡(jing)下非浸蝕條件觀察此合(he)金(jin)的組織，可見奧(ao)氏體(ti)基體(ti)上有非常彌散的非金(jin)屬雜(za)夾物，例(li)如(ru)硫化(hua)物和(he)(he)硅酸鹽(yan)。在某些條件下，也可觀察到(dao)有碳化(hua)物存在。

二、耐蝕性能

 前面(mian)已(yi)經提到鎳銅(tong)合(he)金(jin)較純(chun)鎳更耐還原(yuan)性介質的腐蝕，而(er)較純(chun)銅(tong)更耐氧化性介質的腐蝕。Monel 400合(he)金(jin)也(ye)不(bu)例外，由于Monel 400合(he)金(jin)是呈單(dan)相奧(ao)氏體(ti)組織，因此，此合(he)金(jin)不(bu)存(cun)在由于復相合(he)金(jin)不(bu)同相間電偶反應而(er)引起的腐蝕。

1. 大氣腐(fu)蝕

 在(zai)大氣中，Monel 400 合金具有極(ji)高(gao)的耐腐蝕性，屬于極(ji)耐腐蝕的合金。

2. 水腐(fu)蝕

  目前許多工業合金(jin)(jin)，例如(ru)不銹鋼和(he)(he)鋁合金(jin)(jin)等，在(zai)(zai)工業水(shui)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)所遇到最為頭疼的(de)(de)(de)問題就是(shi)(shi)點蝕(shi)(shi)(shi)和(he)(he)應(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。即使它們耐(nai)一(yi)般腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性能非(fei)常(chang)好，但(dan)是(shi)(shi)一(yi)旦遇到水(shui)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，選擇不銹鋼和(he)(he)鋁合金(jin)(jin)時(shi)就要慎重(zhong)對(dui)待。但(dan)是(shi)(shi)，Monel 400 合金(jin)(jin)在(zai)(zai)多少水(shui)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)情(qing)況下(xia)，不僅(jin)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性極(ji)佳，而且點蝕(shi)(shi)(shi)、應(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)等也很少發現。在(zai)(zai)天然水(shui)和(he)(he)蒸餾(liu)水(shui)中，Monel 400合金(jin)(jin)是(shi)(shi)極(ji)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)一(yi)般 小于0.025mm/a(包括不同(tong)溫度、不同(tong)流速(su)和(he)(he)充(chong)入(ru)空氣(qi)的(de)(de)(de)許多苛刻(ke)的(de)(de)(de)條件）在(zai)(zai)酸性含氧化(hua)性鹽(yan)類的(de)(de)(de)礦漿水(shui)中，對(dui)Monel 400 合金(jin)(jin)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)會加(jia)重(zhong)，但(dan)仍屬于耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)材料之列。在(zai)(zai)核反(fan)應(ying)堆(dui)高(gao)純(chun)水(shui)條件下(xia)，Monel 400 合金(jin)(jin)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)比普(pu)通的(de)(de)(de)Ni-Cr合金(jin)(jin)0Cr15Ni75Fe和(he)(he)含鈮(ni)不銹鋼0Cr18Ni11Nb高(gao)出(chu)2～3倍(bei)。

  在蒸汽和(he)(he)(he)(he)水(shui)(shui)共存(cun)的(de)(de)(de)(de)條件(jian)下(xia)，例如在冷凝(ning)(ning)器中(zhong)，如果有(you)(you)二氧化(hua)(hua)碳和(he)(he)(he)(he)空(kong)氣(qi)(qi)存(cun)在，Monel 400合金在氣(qi)(qi)相(xiang)中(zhong)將有(you)(you)明顯的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)。試驗表明，氣(qi)(qi)相(xiang)中(zhong)含有(you)(you)70%二氧化(hua)(hua)碳和(he)(he)(he)(he)30%空(kong)氣(qi)(qi)，71℃的(de)(de)(de)(de)蒸汽冷凝(ning)(ning)時，Monel 400 合金的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)可達1.5mm/a，當氣(qi)(qi)相(xiang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)二氧化(hua)(hua)碳和(he)(he)(he)(he)空(kong)氣(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)比例有(you)(you)變化(hua)(hua)時，此(ci)合金的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)則有(you)(you)所降低，在天然和(he)(he)(he)(he)人造海(hai)(hai)水(shui)(shui)中(zhong)，Monel 400合金有(you)(you)優良的(de)(de)(de)(de)耐蝕(shi)(shi)性。在有(you)(you)空(kong)蝕(shi)(shi)-磨蝕(shi)(shi)條件(jian)下(xia)，此(ci)合金的(de)(de)(de)(de)耐蝕(shi)(shi)性更為優越。因此(ci)，它可以制造螺旋槳和(he)(he)(he)(he)軸、泵(beng)軸、冷凝(ning)(ning)器傳熱管和(he)(he)(he)(he)葉輪等。在海(hai)(hai)水(shui)(shui)中(zhong)，Monel 400 合金的(de)(de)(de)(de)另(ling)一個重要用途是制造采油平臺飛濺區防海(hai)(hai)水(shui)(shui)腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)結構部件(jian)。Monel 400 合金在強(qiang)攪動，有(you)(you)空(kong)氣(qi)(qi)存(cun)在的(de)(de)(de)(de)海(hai)(hai)水(shui)(shui)中(zhong)，其腐(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)一般不(bu)超過0.026mm/a。但是在靜(jing)止的(de)(de)(de)(de)海(hai)(hai)水(shui)(shui)中(zhong)，Monel 400 合金易(yi)產生點蝕(shi)(shi)，而此(ci)種點蝕(shi)(shi)擴展(zhan)確(que)很(hen)慢，幾年后(hou)其深度也不(bu)會超過1.3mm。

3. 高(gao)溫腐蝕

   在(zai)空氣和氧(yang)中的(de)試驗表(biao)明，Monel 400 合金(jin)的(de)抗氧(yang)化能(neng)力要低(di)于(yu)純鎳(nie)。此(ci)時，合金(jin)表(biao)面氧(yang)化膜的(de)外層含有CuO和Cu2O,而內(nei)層富鎳(nie)，基(ji)本(ben)上市純氧(yang)化鎳(nie)。Monel 400 合金(jin)在(zai)空氣中連(lian)續工作的(de)溫(wen)度一(yi)般認為(wei)是(shi)在(zai)600℃左右。

  在高溫蒸(zheng)(zheng)汽中(zhong)，（無(wu)論(lun)是干(gan)(gan)的(de)(de)還是濕的(de)(de)蒸(zheng)(zheng)汽），Monel400合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)使用溫度要(yao)低于485℃。在高流速(su)的(de)(de)蒸(zheng)(zheng)汽中(zhong)，Monel 400 合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)耐沖蝕(shi)性也(ye)很好(hao)。受應力的(de)(de)Monel 400 合(he)(he)金(jin)(jin)在溫度高于455℃蒸(zheng)(zheng)汽中(zhong)會(hui)產生沿晶(jing)脆化，此種(zhong)現象(xiang)尤以474℃和500℃尤為明顯(xian)。這也(ye)是確定(ding)此合(he)(he)金(jin)(jin)用于蒸(zheng)(zheng)汽中(zhong)上限溫度的(de)(de)主要(yao)依據。在150～250℃干(gan)(gan)蒸(zheng)(zheng)汽中(zhong)，試驗1000～1150 小時，Monel 400 合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)腐蝕(shi)率為≤0.026mm/a。

4. 氨

由于Monel 400 合(he)金鎳含量(liang)高，故可耐585℃以下無水氨和氮化條(tiao)件下的腐蝕。

5. 硫

 與鎳相(xiang)似(si)，Monel 400 合金在熔融硫(liu)和(he)(he)焊硫(liu)介質中(zhong)由于(yu)易形成(cheng)低熔點的硫(liu)化鎳而(er)(er)受到腐蝕。其使用溫度一般不高于(yu)320℃和(he)(he)370℃。前者是(shi)Monel 400 合金對(dui)于(yu)還原性(xing)硫(liu)和(he)(he)硫(liu)化物(wu)（液(ye)態(tai)硫(liu)和(he)(he)蒸汽，硫(liu)化氫）而(er)(er)言(yan)，而(er)(er)后者是(shi)Monel 400 合金用于(yu)氧(yang)化性(xing)硫(liu)化物(wu)（如二氧(yang)化硫(liu)）中(zhong)而(er)(er)言(yan)。

三、力學性能(neng)

四、焊接性能

  Monel 400 合金焊接性能良好，它可采(cai)用下(xia)述方法與匹配的焊絲焊條進行(xing)焊接。

  TIG 和 MIG 法(fa)，可(ke)用 Monel 60 焊絲(si)；

  手(shou)工電弧焊法(fa)，可用 Monel 190 焊條；

  埋弧焊，可(ke)用(yong) Monel 60 填(tian)絲 和(he) Incofax 5 埋弧焊劑 。

  當與碳鋼(gang)和(he)低(di)合金鋼(gang)焊(han)接時(shi)，可用 Monel 190 焊(han)條。

五、冷熱加工性(xing)能(neng)

Monel 400 合金(jin)高(gao)溫(wen)下(xia)變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)抗(kang)力小，故易于熱加(jia)工(gong)(gong)和(he)熱成型。適(shi)宜(yi)的熱加(jia)工(gong)(gong)的溫(wen)度(du)為650～1177℃。對(dui)于苛刻的熱變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)條件，建議在(zai) 927～1177℃間熱加(jia)工(gong)(gong)。對(dui)于輕微(wei)變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)，則可(ke)在(zai)649℃下(xia)進行。溫(wen)度(du)較低時的熱加(jia)工(gong)(gong)，可(ke)得(de)到(dao)較高(gao)的強度(du)和(he)較微(wei)細的晶粒(li)。此合金(jin)由于具有(you)奧(ao)(ao)氏(shi)體組織和(he)高(gao)的塑、韌性(xing)以及低的冷加(jia)工(gong)(gong)硬化傾(qing)向，故極易冷加(jia)工(gong)(gong)變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)和(he)成型。其冷加(jia)工(gong)(gong)硬化傾(qing)向高(gao)于碳鋼(gang)，但遠(yuan)比一般鉻鎳(nie)奧(ao)(ao)氏(shi)體不銹鋼(gang)低。

六、熱處理工藝

為(wei)了獲(huo)得強度(du)(du)、塑(su)性與耐蝕性的(de)(de)良(liang)好配合(he)(he)，Monel 400 合(he)(he)金一(yi)般需要進行熱處(chu)(chu)理(li)。試驗表明(ming)，隨(sui)熱處(chu)(chu)理(li)溫(wen)度(du)(du)升高，此(ci)合(he)(he)金的(de)(de)強度(du)(du)降低(di)，塑(su)性、韌性增(zeng)加(jia)。Monel 400 合(he)(he)金的(de)(de)固溶（退(tui)火）溫(wen)度(du)(du)一(yi)般選(xuan)在(zai)871～982℃，消(xiao)除(chu)(chu)(chu)應(ying)力(li)熱處(chu)(chu)理(li)（即(ji)消(xiao)除(chu)(chu)(chu)殘(can)余應(ying)力(li)，又(you)可(ke)導致(zhi)合(he)(he)金的(de)(de)再結晶）可(ke)在(zai)538～566℃間進行。為(wei)了耐應(ying)力(li)腐(fu)蝕，消(xiao)除(chu)(chu)(chu)應(ying)力(li)熱處(chu)(chu)理(li)也可(ke)以在(zai)538～649℃間進行。隨(sui)著熱處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)不(bu)同(tong)(tong)，Monel 400 合(he)(he)金的(de)(de)晶粒尺(chi)寸不(bu)同(tong)(tong)。

七(qi)、材料應(ying)用

Monel 400 合(he)金(jin)(jin)是鎳(nie)基耐蝕合(he)金(jin)(jin)中(zhong)(zhong)用(yong)量較(jiao)大的一(yi)種(zhong)，它主要應(ying)用(yong)于化學(xue)和石化工(gong)業及海洋開(kai)發中(zhong)(zhong)，制(zhi)造(zao)各種(zhong)換熱設備、鍋爐水(shui)加熱器(qi)、石油和化工(gong)（包(bao)括核化工(gong)）用(yong)管(guan)線(xian)、容(rong)器(qi)、塔、槽、反(fan)應(ying)釜、彈性部件以(yi)及泵、閥(fa)、軸(zhou)等。由于Monel 400 合(he)金(jin)(jin)具有優良(liang)的冷、熱加工(gong)性能，因(yin)此，此合(he)金(jin)(jin)的冶金(jin)(jin)產(chan)品(pin)(pin)品(pin)(pin)種(zhong)、規(gui)格齊(qi)全，可生(sheng)產(chan)板、管(guan)（包(bao)括焊管(guan)）、絲(si)、帶(dai)、棒材、鍛件等產(chan)品(pin)(pin)。