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蒙乃爾合金|Monel alloy

蒙乃爾合金是一種沉淀硬化的鎳(nie)銅鋁合金, 有優異的耐腐(fu)蝕性(xing)能(neng)和更高強(qiang)度(du)和硬度(du),性(xing)能(neng)超(chao)越(yue)其他(ta)鎳(nie)銅合金。添加了鈦和鋁元素(su),K500拉伸強(qiang)度(du)提升為(wei)K400合金的兩(liang)倍,屈服(fu)強(qiang)度(du)是400合金的三倍。這種高強(qiang)度(du)可(ke)以一直(zhi)保持至649℃,而當溫度(du)低至-240℃時,該材料仍具延展性(xing)和韌(ren)性(xing)。

產品分類 / 用途

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(cheng)分和組織特(te)點


 Monel 400 合金(jin)的(de)化(hua)學成分主(zhu)要由(you)30%Cu和65%Ni加上少量的(de)Fe(1%~2%)所組成。組織(zhi)結構為(wei)典型單相奧氏(shi)體(ti)組織(zhi)。由(you)于(yu)鎳(nie)和銅可(ke)以(yi)任(ren)何比例互(hu)溶(rong),故一般沒有(you)金(jin)屬間相析出。在金(jin)相顯微(wei)鏡下(xia)非浸(jin)蝕(shi)條件(jian)觀察此(ci)合金(jin)的(de)組織(zhi),可(ke)見奧氏(shi)體(ti)基體(ti)上有(you)非常(chang)彌(mi)散的(de)非金(jin)屬雜夾物(wu),例如硫(liu)化(hua)物(wu)和硅酸(suan)鹽。在某些條件(jian)下(xia),也可(ke)觀察到有(you)碳化(hua)物(wu)存(cun)在。


400合金 化學成分_副本.jpg


二、耐蝕性能


 前面已經提到鎳銅合金(jin)(jin)較純鎳更(geng)(geng)耐還原性介質的(de)(de)腐(fu)蝕,而較純銅更(geng)(geng)耐氧(yang)化(hua)性介質的(de)(de)腐(fu)蝕。Monel 400合金(jin)(jin)也不(bu)例外,由(you)于Monel 400合金(jin)(jin)是呈單相(xiang)奧氏(shi)體組織,因此,此合金(jin)(jin)不(bu)存在(zai)由(you)于復相(xiang)合金(jin)(jin)不(bu)同相(xiang)間電偶反應而引起的(de)(de)腐(fu)蝕。


1. 大(da)氣腐蝕(shi)


 在大氣中,Monel 400 合金具(ju)有極高的(de)(de)耐腐(fu)蝕(shi)性(xing),屬于(yu)極耐腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)合金。


2. 水腐蝕


  目前許多工業合(he)(he)(he)(he)(he)金,例如(ru)不銹(xiu)鋼和(he)(he)(he)鋁合(he)(he)(he)(he)(he)金等(deng),在(zai)(zai)工業水(shui)腐(fu)(fu)蝕(shi)所遇到最為頭疼的問題就是點蝕(shi)和(he)(he)(he)應(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)。即使它們耐(nai)一般(ban)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能非常好(hao),但(dan)是一旦遇到水(shui)腐(fu)(fu)蝕(shi),選(xuan)擇不銹(xiu)鋼和(he)(he)(he)鋁合(he)(he)(he)(he)(he)金時(shi)就要慎重(zhong)對(dui)(dui)待。但(dan)是,Monel 400 合(he)(he)(he)(he)(he)金在(zai)(zai)多少水(shui)腐(fu)(fu)蝕(shi)情況(kuang)下(xia),不僅耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)極(ji)佳,而且(qie)點蝕(shi)、應(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)等(deng)也很少發現。在(zai)(zai)天然(ran)水(shui)和(he)(he)(he)蒸餾水(shui)中,Monel 400合(he)(he)(he)(he)(he)金是極(ji)耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi),腐(fu)(fu)蝕(shi)速率(lv)一般(ban) 小于0.025mm/a(包括(kuo)不同溫度、不同流(liu)速和(he)(he)(he)充入空氣(qi)的許多苛刻(ke)的條(tiao)件)在(zai)(zai)酸性(xing)含氧化性(xing)鹽類的礦漿水(shui)中,對(dui)(dui)Monel 400 合(he)(he)(he)(he)(he)金的腐(fu)(fu)蝕(shi)會加重(zhong),但(dan)仍(reng)屬于耐(nai)蝕(shi)材料之列。在(zai)(zai)核反應(ying)堆高純水(shui)條(tiao)件下(xia),Monel 400 合(he)(he)(he)(he)(he)金腐(fu)(fu)蝕(shi)速率(lv)比普通(tong)的Ni-Cr合(he)(he)(he)(he)(he)金0Cr15Ni75Fe和(he)(he)(he)含鈮不銹(xiu)鋼0Cr18Ni11Nb高出2~3倍。


  在(zai)蒸汽(qi)和(he)(he)水(shui)(shui)共存的(de)(de)(de)(de)(de)條件下,例如在(zai)冷凝器中(zhong),如果有(you)二氧(yang)(yang)化碳(tan)(tan)和(he)(he)空(kong)(kong)氣(qi)存在(zai),Monel 400合(he)金(jin)在(zai)氣(qi)相中(zhong)將有(you)明(ming)顯的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)。試驗表明(ming),氣(qi)相中(zhong)含(han)有(you)70%二氧(yang)(yang)化碳(tan)(tan)和(he)(he)30%空(kong)(kong)氣(qi),71℃的(de)(de)(de)(de)(de)蒸汽(qi)冷凝時(shi),Monel 400 合(he)金(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)(lv)可達1.5mm/a,當氣(qi)相中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)二氧(yang)(yang)化碳(tan)(tan)和(he)(he)空(kong)(kong)氣(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)比例有(you)變化時(shi),此(ci)合(he)金(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)(lv)則有(you)所降低(di),在(zai)天然和(he)(he)人造(zao)海水(shui)(shui)中(zhong),Monel 400合(he)金(jin)有(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)。在(zai)有(you)空(kong)(kong)蝕(shi)-磨蝕(shi)條件下,此(ci)合(he)金(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)更為優(you)越(yue)。因此(ci),它可以制(zhi)造(zao)螺旋槳和(he)(he)軸、泵軸、冷凝器傳熱管和(he)(he)葉輪等(deng)。在(zai)海水(shui)(shui)中(zhong),Monel 400 合(he)金(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)另一個(ge)重要用途是(shi)制(zhi)造(zao)采油平臺飛(fei)濺(jian)區防(fang)海水(shui)(shui)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)結構部件。Monel 400 合(he)金(jin)在(zai)強攪動,有(you)空(kong)(kong)氣(qi)存在(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)海水(shui)(shui)中(zhong),其腐(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)(lv)一般不(bu)超過0.026mm/a。但是(shi)在(zai)靜止的(de)(de)(de)(de)(de)海水(shui)(shui)中(zhong),Monel 400 合(he)金(jin)易產生(sheng)點蝕(shi),而此(ci)種點蝕(shi)擴展確很慢,幾年后其深(shen)度也不(bu)會超過1.3mm。


3. 高溫腐(fu)蝕


   在空氣和(he)氧(yang)中(zhong)(zhong)的(de)試驗表明(ming),Monel 400 合金(jin)的(de)抗(kang)氧(yang)化能力要低于純鎳。此(ci)時,合金(jin)表面氧(yang)化膜的(de)外層含有(you)CuO和(he)Cu2O,而內層富鎳,基本上(shang)市純氧(yang)化鎳。Monel 400 合金(jin)在空氣中(zhong)(zhong)連續工作的(de)溫度一般認為是在600℃左右。


  在(zai)高(gao)溫蒸(zheng)汽(qi)中(zhong)(zhong),(無論(lun)是干的還是濕的蒸(zheng)汽(qi)),Monel400合金(jin)的使用溫度要(yao)低于485℃。在(zai)高(gao)流(liu)速的蒸(zheng)汽(qi)中(zhong)(zhong),Monel 400 合金(jin)的耐沖蝕(shi)性也(ye)很好。受應力的Monel 400 合金(jin)在(zai)溫度高(gao)于455℃蒸(zheng)汽(qi)中(zhong)(zhong)會(hui)產(chan)生沿晶脆化,此(ci)種現象尤以474℃和500℃尤為明(ming)顯。這(zhe)也(ye)是確定此(ci)合金(jin)用于蒸(zheng)汽(qi)中(zhong)(zhong)上(shang)限溫度的主要(yao)依據。在(zai)150~250℃干蒸(zheng)汽(qi)中(zhong)(zhong),試驗1000~1150 小時,Monel 400 合金(jin)的腐蝕(shi)率為≤0.026mm/a。


4. 氨


由于Monel 400 合金鎳(nie)含(han)量高,故可耐585℃以下無水(shui)氨(an)和氮(dan)化條件下的腐蝕。


5. 硫(liu)


 與鎳相似,Monel 400 合(he)金在熔(rong)融(rong)硫(liu)(liu)和焊硫(liu)(liu)介質中由于(yu)易形成低熔(rong)點的(de)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)鎳而受到腐(fu)蝕。其使(shi)用(yong)溫(wen)度一般不高于(yu)320℃和370℃。前者(zhe)是(shi)Monel 400 合(he)金對于(yu)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(qing))而言,而后者(zhe)是(shi)Monel 400 合(he)金用(yong)于(yu)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


400合金力學性能_副本.jpg


四、焊接性能


  Monel 400 合金(jin)焊接性能(neng)良好,它可(ke)采用(yong)下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);


  手工電弧(hu)焊法(fa),可用 Monel 190 焊條;


  埋弧焊,可(ke)用 Monel 60 填絲 和(he) Incofax 5 埋弧焊劑 。


  當與碳鋼和低合金鋼焊(han)接時,可用 Monel 190 焊(han)條。



五(wu)、冷熱加工(gong)性能


Monel 400 合金高(gao)溫下(xia)變形(xing)(xing)抗(kang)力(li)小,故(gu)易于(yu)(yu)熱(re)(re)加工(gong)和(he)(he)熱(re)(re)成型(xing)。適宜的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)加工(gong)的(de)(de)(de)(de)溫度為650~1177℃。對(dui)于(yu)(yu)苛刻的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)變形(xing)(xing)條(tiao)件,建議在 927~1177℃間熱(re)(re)加工(gong)。對(dui)于(yu)(yu)輕微變形(xing)(xing),則可在649℃下(xia)進(jin)行。溫度較(jiao)(jiao)低時(shi)的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)加工(gong),可得到較(jiao)(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)(de)強度和(he)(he)較(jiao)(jiao)微細的(de)(de)(de)(de)晶粒。此合金由(you)于(yu)(yu)具有奧(ao)(ao)氏體組(zu)織和(he)(he)高(gao)的(de)(de)(de)(de)塑、韌(ren)性以及低的(de)(de)(de)(de)冷加工(gong)硬化(hua)傾向,故(gu)極易冷加工(gong)變形(xing)(xing)和(he)(he)成型(xing)。其(qi)冷加工(gong)硬化(hua)傾向高(gao)于(yu)(yu)碳鋼,但遠比一般鉻鎳奧(ao)(ao)氏體不(bu)銹鋼低。



六、熱(re)處理工藝(yi)


為了獲得強度、塑性與耐蝕(shi)性的(de)(de)良好配合(he)(he)(he)(he),Monel 400 合(he)(he)(he)(he)金(jin)一(yi)般需要進(jin)行熱處(chu)理(li)(li)(li)。試驗表明,隨熱處(chu)理(li)(li)(li)溫(wen)度升高,此合(he)(he)(he)(he)金(jin)的(de)(de)強度降低(di),塑性、韌(ren)性增加。Monel 400 合(he)(he)(he)(he)金(jin)的(de)(de)固溶(rong)(退火)溫(wen)度一(yi)般選在871~982℃,消除(chu)應力(li)(li)熱處(chu)理(li)(li)(li)(即(ji)消除(chu)殘余應力(li)(li),又可(ke)導(dao)致合(he)(he)(he)(he)金(jin)的(de)(de)再結(jie)晶(jing))可(ke)在538~566℃間(jian)(jian)進(jin)行。為了耐應力(li)(li)腐蝕(shi),消除(chu)應力(li)(li)熱處(chu)理(li)(li)(li)也可(ke)以在538~649℃間(jian)(jian)進(jin)行。隨著熱處(chu)理(li)(li)(li)的(de)(de)溫(wen)度不同(tong),Monel 400 合(he)(he)(he)(he)金(jin)的(de)(de)晶(jing)粒尺(chi)寸(cun)不同(tong)。


七、材料應用(yong)


Monel 400 合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)是鎳(nie)基耐(nai)蝕合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)中用量較大的(de)一種(zhong),它主要應(ying)用于(yu)化學和石化工(gong)(gong)(gong)業及(ji)(ji)海洋開發中,制(zhi)造各種(zhong)換熱(re)設備、鍋(guo)爐水加(jia)熱(re)器、石油和化工(gong)(gong)(gong)(包括核(he)化工(gong)(gong)(gong))用管線、容(rong)器、塔、槽、反應(ying)釜、彈(dan)性部件以及(ji)(ji)泵、閥、軸等。由(you)于(yu)Monel 400 合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)具有優良的(de)冷、熱(re)加(jia)工(gong)(gong)(gong)性能,因此,此合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)冶金(jin)(jin)(jin)產品(pin)品(pin)種(zhong)、規格齊全,可生產板、管(包括焊管)、絲(si)、帶、棒(bang)材、鍛件等產品(pin)。