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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、化學成分和組織特點(dian)

 Monel 400 合金(jin)的化(hua)學(xue)成分主要由(you)(you)30%Cu和(he)65%Ni加(jia)上(shang)少量的Fe(1%～2%)所組成。組織結構(gou)為典型單相奧氏體組織。由(you)(you)于鎳和(he)銅可以(yi)任何比例(li)互溶，故一(yi)般(ban)沒有(you)金(jin)屬間相析出。在(zai)金(jin)相顯微鏡下非(fei)浸蝕(shi)條件觀(guan)察(cha)此合金(jin)的組織，可見奧氏體基體上(shang)有(you)非(fei)常彌散(san)的非(fei)金(jin)屬雜夾物，例(li)如硫化(hua)物和(he)硅酸鹽。在(zai)某些條件下，也可觀(guan)察(cha)到有(you)碳化(hua)物存(cun)在(zai)。

二、耐蝕性能

 前(qian)面已經提到鎳銅(tong)合金較(jiao)純鎳更耐還原性介(jie)質(zhi)的腐蝕(shi)(shi)，而較(jiao)純銅(tong)更耐氧化性介(jie)質(zhi)的腐蝕(shi)(shi)。Monel 400合金也不(bu)例外，由于Monel 400合金是呈單相奧(ao)氏體組(zu)織，因此，此合金不(bu)存(cun)在由于復相合金不(bu)同相間電偶反應而引(yin)起的腐蝕(shi)(shi)。

1. 大氣腐蝕

 在大氣(qi)中，Monel 400 合金具(ju)有極高(gao)的耐腐(fu)蝕性，屬于極耐腐(fu)蝕的合金。

2. 水腐蝕

  目前許多工業合(he)金(jin)(jin)，例如不(bu)銹(xiu)鋼(gang)和(he)(he)鋁合(he)金(jin)(jin)等，在(zai)工業水(shui)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)所遇到最為頭疼的問題(ti)就是(shi)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)和(he)(he)應力腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。即使它們耐(nai)一般(ban)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)能非常好，但(dan)是(shi)一旦遇到水(shui)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，選(xuan)擇不(bu)銹(xiu)鋼(gang)和(he)(he)鋁合(he)金(jin)(jin)時就要慎重對待。但(dan)是(shi)，Monel 400 合(he)金(jin)(jin)在(zai)多少水(shui)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)情況下(xia)，不(bu)僅耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)極佳(jia)，而且點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)、應力腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)等也很(hen)少發現(xian)。在(zai)天(tian)然水(shui)和(he)(he)蒸餾水(shui)中(zhong)，Monel 400合(he)金(jin)(jin)是(shi)極耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率一般(ban) 小于0.025mm/a(包括(kuo)不(bu)同(tong)溫度、不(bu)同(tong)流速和(he)(he)充入空(kong)氣的許多苛刻的條件）在(zai)酸性(xing)含(han)氧化性(xing)鹽類的礦(kuang)漿水(shui)中(zhong)，對Monel 400 合(he)金(jin)(jin)的腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)會加重，但(dan)仍(reng)屬于耐(nai)蝕(shi)(shi)材料之列。在(zai)核反應堆高純水(shui)條件下(xia)，Monel 400 合(he)金(jin)(jin)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率比(bi)普通的Ni-Cr合(he)金(jin)(jin)0Cr15Ni75Fe和(he)(he)含(han)鈮不(bu)銹(xiu)鋼(gang)0Cr18Ni11Nb高出(chu)2～3倍(bei)。

  在(zai)(zai)(zai)蒸(zheng)汽和(he)(he)水(shui)(shui)(shui)共存(cun)(cun)的(de)(de)條件(jian)下，例(li)如在(zai)(zai)(zai)冷凝(ning)器中(zhong)，如果有(you)二(er)氧(yang)化碳(tan)和(he)(he)空(kong)氣存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)，Monel 400合(he)金(jin)(jin)在(zai)(zai)(zai)氣相(xiang)(xiang)中(zhong)將有(you)明顯(xian)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。試(shi)驗(yan)表明，氣相(xiang)(xiang)中(zhong)含有(you)70%二(er)氧(yang)化碳(tan)和(he)(he)30%空(kong)氣，71℃的(de)(de)蒸(zheng)汽冷凝(ning)時，Monel 400 合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)可達1.5mm/a，當氣相(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)(de)二(er)氧(yang)化碳(tan)和(he)(he)空(kong)氣的(de)(de)比例(li)有(you)變化時，此(ci)合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)則有(you)所降低，在(zai)(zai)(zai)天然(ran)和(he)(he)人造海(hai)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)，Monel 400合(he)金(jin)(jin)有(you)優良的(de)(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)性。在(zai)(zai)(zai)有(you)空(kong)蝕(shi)(shi)(shi)-磨(mo)蝕(shi)(shi)(shi)條件(jian)下，此(ci)合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)性更為優越。因此(ci)，它可以(yi)制(zhi)(zhi)造螺旋槳和(he)(he)軸(zhou)、泵(beng)軸(zhou)、冷凝(ning)器傳熱(re)管(guan)和(he)(he)葉(xie)輪(lun)等。在(zai)(zai)(zai)海(hai)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)，Monel 400 合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)另一(yi)個重要用途是制(zhi)(zhi)造采油(you)平臺飛濺區防海(hai)水(shui)(shui)(shui)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)結構部件(jian)。Monel 400 合(he)金(jin)(jin)在(zai)(zai)(zai)強攪動，有(you)空(kong)氣存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)的(de)(de)海(hai)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)，其(qi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)一(yi)般不超過0.026mm/a。但是在(zai)(zai)(zai)靜止的(de)(de)海(hai)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)，Monel 400 合(he)金(jin)(jin)易(yi)產生點蝕(shi)(shi)(shi)，而此(ci)種(zhong)點蝕(shi)(shi)(shi)擴(kuo)展確很(hen)慢(man)，幾年后其(qi)深(shen)度也不會超過1.3mm。

3. 高溫腐蝕

   在空氣(qi)和(he)(he)氧(yang)中的(de)試驗表明，Monel 400 合金的(de)抗氧(yang)化(hua)能力要低于純(chun)鎳。此時，合金表面氧(yang)化(hua)膜的(de)外層(ceng)含有CuO和(he)(he)Cu2O,而(er)內層(ceng)富鎳，基(ji)本上市純(chun)氧(yang)化(hua)鎳。Monel 400 合金在空氣(qi)中連續工作的(de)溫(wen)度(du)一般(ban)認為是在600℃左右。

  在高溫蒸(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)中，（無論是(shi)干(gan)的(de)(de)(de)還(huan)是(shi)濕(shi)的(de)(de)(de)蒸(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)），Monel400合(he)金的(de)(de)(de)使用溫度要低于(yu)485℃。在高流(liu)速的(de)(de)(de)蒸(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)中，Monel 400 合(he)金的(de)(de)(de)耐沖蝕性(xing)也很好。受應力的(de)(de)(de)Monel 400 合(he)金在溫度高于(yu)455℃蒸(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)中會產生沿晶脆化(hua)，此種現象尤(you)以474℃和500℃尤(you)為(wei)(wei)明顯。這也是(shi)確定此合(he)金用于(yu)蒸(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)中上(shang)限溫度的(de)(de)(de)主要依據(ju)。在150～250℃干(gan)蒸(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)中，試驗1000～1150 小時，Monel 400 合(he)金的(de)(de)(de)腐蝕率為(wei)(wei)≤0.026mm/a。

4. 氨

由于Monel 400 合(he)金鎳含量高，故可耐585℃以下(xia)無水氨和氮(dan)化條件下(xia)的腐蝕。

5. 硫

 與鎳(nie)相似，Monel 400 合(he)金(jin)(jin)在熔融硫(liu)(liu)和焊硫(liu)(liu)介質中由于(yu)(yu)易形成(cheng)低熔點的硫(liu)(liu)化(hua)鎳(nie)而(er)受到腐蝕。其(qi)使用(yong)溫度一般不高于(yu)(yu)320℃和370℃。前者是(shi)(shi)Monel 400 合(he)金(jin)(jin)對于(yu)(yu)還(huan)原性(xing)(xing)硫(liu)(liu)和硫(liu)(liu)化(hua)物（液態硫(liu)(liu)和蒸(zheng)汽，硫(liu)(liu)化(hua)氫）而(er)言，而(er)后(hou)者是(shi)(shi)Monel 400 合(he)金(jin)(jin)用(yong)于(yu)(yu)氧化(hua)性(xing)(xing)硫(liu)(liu)化(hua)物（如二氧化(hua)硫(liu)(liu)）中而(er)言。

三、力學性能

四、焊接性能

  Monel 400 合金焊(han)(han)接性能良好(hao)，它可采用下述方法與匹配的焊(han)(han)絲焊(han)(han)條(tiao)進行(xing)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；

  埋弧焊(han)，可用 Monel 60 填絲 和 Incofax 5 埋弧焊(han)劑 。

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

五(wu)、冷(leng)熱加工(gong)性能

Monel 400 合金高(gao)溫下變形(xing)(xing)(xing)抗力小，故(gu)易于(yu)熱加工(gong)和(he)熱成(cheng)型。適宜的(de)(de)(de)熱加工(gong)的(de)(de)(de)溫度(du)為650～1177℃。對于(yu)苛刻的(de)(de)(de)熱變形(xing)(xing)(xing)條件，建議在(zai) 927～1177℃間熱加工(gong)。對于(yu)輕(qing)微變形(xing)(xing)(xing)，則可在(zai)649℃下進行(xing)。溫度(du)較(jiao)低(di)時的(de)(de)(de)熱加工(gong)，可得到(dao)較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)和(he)較(jiao)微細的(de)(de)(de)晶粒。此合金由于(yu)具有奧(ao)氏(shi)體組(zu)織和(he)高(gao)的(de)(de)(de)塑、韌性(xing)以及低(di)的(de)(de)(de)冷加工(gong)硬化傾向，故(gu)極易冷加工(gong)變形(xing)(xing)(xing)和(he)成(cheng)型。其冷加工(gong)硬化傾向高(gao)于(yu)碳鋼，但遠(yuan)比(bi)一般鉻鎳奧(ao)氏(shi)體不銹鋼低(di)。

六、熱(re)處理工藝

為了獲得(de)強(qiang)度(du)(du)、塑性(xing)與耐蝕性(xing)的(de)(de)良好配合(he)，Monel 400 合(he)金一(yi)般需要進行熱(re)(re)(re)處(chu)理。試驗表明(ming)，隨熱(re)(re)(re)處(chu)理溫度(du)(du)升高(gao)，此合(he)金的(de)(de)強(qiang)度(du)(du)降(jiang)低，塑性(xing)、韌(ren)性(xing)增加。Monel 400 合(he)金的(de)(de)固(gu)溶(rong)（退火）溫度(du)(du)一(yi)般選(xuan)在(zai)871～982℃，消(xiao)(xiao)除應(ying)力(li)(li)熱(re)(re)(re)處(chu)理（即消(xiao)(xiao)除殘余應(ying)力(li)(li)，又可(ke)導致合(he)金的(de)(de)再結(jie)晶(jing)）可(ke)在(zai)538～566℃間進行。為了耐應(ying)力(li)(li)腐蝕，消(xiao)(xiao)除應(ying)力(li)(li)熱(re)(re)(re)處(chu)理也可(ke)以在(zai)538～649℃間進行。隨著熱(re)(re)(re)處(chu)理的(de)(de)溫度(du)(du)不(bu)同(tong)，Monel 400 合(he)金的(de)(de)晶(jing)粒尺寸(cun)不(bu)同(tong)。

七(qi)、材料應用

Monel 400 合(he)金(jin)(jin)是鎳基耐蝕合(he)金(jin)(jin)中(zhong)用量較大的一種，它主(zhu)要(yao)應(ying)用于(yu)化學和(he)石化工業及(ji)海洋開發中(zhong)，制造(zao)各種換(huan)熱設(she)備、鍋爐水(shui)加熱器(qi)、石油和(he)化工（包(bao)括核化工）用管(guan)線、容器(qi)、塔(ta)、槽(cao)、反應(ying)釜、彈性部件以及(ji)泵(beng)、閥(fa)、軸(zhou)等(deng)。由于(yu)Monel 400 合(he)金(jin)(jin)具有優良的冷(leng)、熱加工性能，因此(ci)，此(ci)合(he)金(jin)(jin)的冶金(jin)(jin)產品(pin)品(pin)種、規格齊全，可生產板、管(guan)（包(bao)括焊管(guan)）、絲、帶、棒(bang)材、鍛件等(deng)產品(pin)。