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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(he)組織特點

 Monel 400 合金(jin)的(de)(de)化學成分主要由30%Cu和(he)65%Ni加上少量(liang)的(de)(de)Fe(1%～2%)所(suo)組(zu)(zu)成。組(zu)(zu)織結構為典(dian)型(xing)單相奧氏體(ti)組(zu)(zu)織。由于鎳和(he)銅可以任(ren)何比例互溶，故(gu)一般(ban)沒有金(jin)屬(shu)(shu)間相析出。在(zai)金(jin)相顯微鏡下(xia)非(fei)浸蝕條(tiao)件觀察此合金(jin)的(de)(de)組(zu)(zu)織，可見(jian)奧氏體(ti)基體(ti)上有非(fei)常(chang)彌(mi)散的(de)(de)非(fei)金(jin)屬(shu)(shu)雜夾物(wu)，例如硫(liu)化物(wu)和(he)硅酸鹽。在(zai)某(mou)些條(tiao)件下(xia)，也可觀察到有碳化物(wu)存在(zai)。

二、耐(nai)蝕(shi)性能(neng)

 前面已(yi)經提到(dao)鎳銅(tong)合金(jin)(jin)較純鎳更(geng)(geng)耐還原性(xing)介質(zhi)的(de)腐(fu)蝕(shi)，而較純銅(tong)更(geng)(geng)耐氧化性(xing)介質(zhi)的(de)腐(fu)蝕(shi)。Monel 400合金(jin)(jin)也不例外，由于Monel 400合金(jin)(jin)是呈(cheng)單相奧(ao)氏體組織，因此，此合金(jin)(jin)不存在由于復相合金(jin)(jin)不同相間電偶反應(ying)而引起的(de)腐(fu)蝕(shi)。

1. 大氣腐蝕

 在大(da)氣中，Monel 400 合金具有極高(gao)的耐腐蝕性，屬于極耐腐蝕的合金。

2. 水腐蝕

  目前許多工業合金，例如不(bu)銹(xiu)鋼和(he)(he)鋁(lv)(lv)合金等，在(zai)工業水腐(fu)(fu)蝕所遇到(dao)最為頭(tou)疼的問題(ti)就是(shi)(shi)點蝕和(he)(he)應(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕。即(ji)使它們耐(nai)一(yi)般腐(fu)(fu)蝕性能非(fei)常好(hao)，但(dan)是(shi)(shi)一(yi)旦遇到(dao)水腐(fu)(fu)蝕，選擇不(bu)銹(xiu)鋼和(he)(he)鋁(lv)(lv)合金時就要慎(shen)重對(dui)(dui)待(dai)。但(dan)是(shi)(shi)，Monel 400 合金在(zai)多少(shao)水腐(fu)(fu)蝕情況下，不(bu)僅耐(nai)腐(fu)(fu)蝕性極(ji)(ji)佳，而且點蝕、應(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕等也很少(shao)發(fa)現。在(zai)天然水和(he)(he)蒸餾水中(zhong)，Monel 400合金是(shi)(shi)極(ji)(ji)耐(nai)腐(fu)(fu)蝕，腐(fu)(fu)蝕速率(lv)一(yi)般 小(xiao)于0.025mm/a(包括不(bu)同溫度(du)、不(bu)同流速和(he)(he)充入(ru)空氣的許多苛刻(ke)的條(tiao)件）在(zai)酸性含(han)氧(yang)化性鹽類的礦漿水中(zhong)，對(dui)(dui)Monel 400 合金的腐(fu)(fu)蝕會加重，但(dan)仍(reng)屬于耐(nai)蝕材料之列。在(zai)核反(fan)應(ying)(ying)堆(dui)高(gao)純水條(tiao)件下，Monel 400 合金腐(fu)(fu)蝕速率(lv)比普通(tong)的Ni-Cr合金0Cr15Ni75Fe和(he)(he)含(han)鈮(ni)不(bu)銹(xiu)鋼0Cr18Ni11Nb高(gao)出2～3倍。

  在(zai)(zai)蒸(zheng)汽和(he)(he)水(shui)共存的(de)(de)條(tiao)件下，例(li)如在(zai)(zai)冷凝(ning)(ning)器中(zhong)，如果(guo)有(you)二氧化碳(tan)(tan)和(he)(he)空(kong)氣存在(zai)(zai)，Monel 400合(he)(he)(he)金在(zai)(zai)氣相(xiang)中(zhong)將有(you)明(ming)顯的(de)(de)腐蝕(shi)。試驗表明(ming)，氣相(xiang)中(zhong)含有(you)70%二氧化碳(tan)(tan)和(he)(he)30%空(kong)氣，71℃的(de)(de)蒸(zheng)汽冷凝(ning)(ning)時，Monel 400 合(he)(he)(he)金的(de)(de)腐蝕(shi)速(su)(su)率(lv)可達1.5mm/a，當氣相(xiang)中(zhong)的(de)(de)二氧化碳(tan)(tan)和(he)(he)空(kong)氣的(de)(de)比例(li)有(you)變化時，此合(he)(he)(he)金的(de)(de)腐蝕(shi)速(su)(su)率(lv)則有(you)所降(jiang)低，在(zai)(zai)天然(ran)和(he)(he)人造海(hai)水(shui)中(zhong)，Monel 400合(he)(he)(he)金有(you)優良(liang)的(de)(de)耐蝕(shi)性。在(zai)(zai)有(you)空(kong)蝕(shi)-磨蝕(shi)條(tiao)件下，此合(he)(he)(he)金的(de)(de)耐蝕(shi)性更為(wei)優越。因此，它(ta)可以(yi)制(zhi)造螺(luo)旋(xuan)槳和(he)(he)軸、泵軸、冷凝(ning)(ning)器傳(chuan)熱管和(he)(he)葉輪等。在(zai)(zai)海(hai)水(shui)中(zhong)，Monel 400 合(he)(he)(he)金的(de)(de)另(ling)一(yi)個重要用途是制(zhi)造采(cai)油平臺飛濺區防海(hai)水(shui)腐蝕(shi)的(de)(de)結構部件。Monel 400 合(he)(he)(he)金在(zai)(zai)強攪動，有(you)空(kong)氣存在(zai)(zai)的(de)(de)海(hai)水(shui)中(zhong)，其(qi)腐蝕(shi)速(su)(su)率(lv)一(yi)般(ban)不超過(guo)0.026mm/a。但是在(zai)(zai)靜(jing)止(zhi)的(de)(de)海(hai)水(shui)中(zhong)，Monel 400 合(he)(he)(he)金易產生點蝕(shi)，而此種點蝕(shi)擴展確(que)很慢，幾年后其(qi)深度也不會超過(guo)1.3mm。

3. 高溫腐蝕(shi)

   在空氣和氧中的試驗表(biao)明，Monel 400 合金(jin)的抗(kang)氧化(hua)能力要(yao)低(di)于純(chun)鎳。此時，合金(jin)表(biao)面氧化(hua)膜的外層含有CuO和Cu2O,而內層富鎳，基本(ben)上市(shi)純(chun)氧化(hua)鎳。Monel 400 合金(jin)在空氣中連(lian)續工作的溫度一般認為(wei)是在600℃左右。

  在高溫(wen)蒸(zheng)汽中，（無(wu)論是干的(de)還(huan)是濕的(de)蒸(zheng)汽），Monel400合金的(de)使用溫(wen)度(du)(du)要低于(yu)485℃。在高流(liu)速的(de)蒸(zheng)汽中，Monel 400 合金的(de)耐沖蝕性也很(hen)好。受應(ying)力的(de)Monel 400 合金在溫(wen)度(du)(du)高于(yu)455℃蒸(zheng)汽中會產生沿晶脆化，此種現象(xiang)尤以474℃和(he)500℃尤為明顯(xian)。這也是確定此合金用于(yu)蒸(zheng)汽中上限溫(wen)度(du)(du)的(de)主(zhu)要依據(ju)。在150～250℃干蒸(zheng)汽中，試驗1000～1150 小時，Monel 400 合金的(de)腐蝕率(lv)為≤0.026mm/a。

4. 氨(an)

由于Monel 400 合金鎳含量高，故可耐585℃以(yi)下無水氨和氮化(hua)條件下的腐蝕。

5. 硫

 與(yu)鎳(nie)相(xiang)似，Monel 400 合(he)金在熔融硫和(he)焊硫介質中由于(yu)(yu)易形成低(di)熔點的硫化(hua)(hua)鎳(nie)而(er)受到腐蝕(shi)。其使用(yong)溫度一般不高(gao)于(yu)(yu)320℃和(he)370℃。前者是Monel 400 合(he)金對于(yu)(yu)還原性(xing)硫和(he)硫化(hua)(hua)物（液(ye)態硫和(he)蒸汽(qi)，硫化(hua)(hua)氫）而(er)言，而(er)后(hou)者是Monel 400 合(he)金用(yong)于(yu)(yu)氧化(hua)(hua)性(xing)硫化(hua)(hua)物（如二氧化(hua)(hua)硫）中而(er)言。

三、力學(xue)性能

四、焊接性能(neng)

  Monel 400 合金焊接(jie)性能良(liang)好，它可采用下述方法與匹配的焊絲焊條進(jin)行焊接(jie)。

  TIG 和(he) MIG 法，可(ke)用 Monel 60 焊(han)絲；

  手工電(dian)弧焊法，可(ke)用 Monel 190 焊條；

  埋弧焊，可用 Monel 60 填絲 和 Incofax 5 埋弧焊劑 。

  當與碳(tan)鋼和低合(he)金鋼焊接時，可(ke)用 Monel 190 焊條。

五、冷熱加(jia)工性能

Monel 400 合(he)金高(gao)溫(wen)(wen)下變(bian)形(xing)(xing)抗(kang)力小(xiao)，故易于(yu)(yu)熱加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)和(he)熱成型。適宜的熱加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)的溫(wen)(wen)度(du)(du)為(wei)650～1177℃。對(dui)于(yu)(yu)苛刻的熱變(bian)形(xing)(xing)條件，建議在 927～1177℃間熱加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)。對(dui)于(yu)(yu)輕(qing)微(wei)變(bian)形(xing)(xing)，則可(ke)在649℃下進行。溫(wen)(wen)度(du)(du)較低(di)時的熱加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)，可(ke)得到較高(gao)的強度(du)(du)和(he)較微(wei)細的晶粒。此合(he)金由于(yu)(yu)具(ju)有奧氏體組織和(he)高(gao)的塑(su)、韌性以及低(di)的冷加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)硬化傾向，故極易冷加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)變(bian)形(xing)(xing)和(he)成型。其(qi)冷加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)硬化傾向高(gao)于(yu)(yu)碳鋼(gang)，但(dan)遠(yuan)比(bi)一般鉻鎳奧氏體不銹鋼(gang)低(di)。

六、熱處理工(gong)藝(yi)

為(wei)了獲得強度(du)(du)、塑性與(yu)耐(nai)蝕性的(de)良好配(pei)合(he)，Monel 400 合(he)金(jin)一般需要進行熱(re)(re)處(chu)(chu)(chu)理。試驗表明，隨熱(re)(re)處(chu)(chu)(chu)理溫度(du)(du)升高，此合(he)金(jin)的(de)強度(du)(du)降(jiang)低，塑性、韌性增加。Monel 400 合(he)金(jin)的(de)固(gu)溶（退火(huo)）溫度(du)(du)一般選在(zai)871～982℃，消(xiao)除(chu)(chu)應(ying)力(li)熱(re)(re)處(chu)(chu)(chu)理（即消(xiao)除(chu)(chu)殘余應(ying)力(li)，又可導致合(he)金(jin)的(de)再結晶）可在(zai)538～566℃間進行。為(wei)了耐(nai)應(ying)力(li)腐蝕，消(xiao)除(chu)(chu)應(ying)力(li)熱(re)(re)處(chu)(chu)(chu)理也(ye)可以在(zai)538～649℃間進行。隨著熱(re)(re)處(chu)(chu)(chu)理的(de)溫度(du)(du)不同(tong)，Monel 400 合(he)金(jin)的(de)晶粒尺寸不同(tong)。

七、材(cai)料應用

Monel 400 合金是鎳基耐(nai)蝕合金中(zhong)用量較大的一種，它主(zhu)要應用于(yu)(yu)化(hua)(hua)學和石化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)業及(ji)海洋開發中(zhong)，制造(zao)各種換熱設備、鍋爐(lu)水(shui)加(jia)熱器、石油和化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)（包括(kuo)(kuo)核化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)）用管(guan)線、容器、塔、槽、反(fan)應釜、彈性(xing)部件以(yi)及(ji)泵、閥、軸等(deng)(deng)。由于(yu)(yu)Monel 400 合金具(ju)有優良(liang)的冷、熱加(jia)工(gong)(gong)(gong)性(xing)能，因此，此合金的冶(ye)金產(chan)品品種、規格(ge)齊(qi)全，可生產(chan)板、管(guan)（包括(kuo)(kuo)焊(han)管(guan)）、絲、帶、棒材、鍛件等(deng)(deng)產(chan)品。