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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)成分(fen)和組織(zhi)特(te)點

 Monel 400 合(he)(he)金的化學成(cheng)(cheng)分主要由30%Cu和65%Ni加上(shang)少量的Fe(1%～2%)所組(zu)(zu)(zu)成(cheng)(cheng)。組(zu)(zu)(zu)織結構為典型單相(xiang)奧(ao)氏(shi)體組(zu)(zu)(zu)織。由于鎳和銅可以任何比例(li)互(hu)溶，故一般沒有金屬間(jian)相(xiang)析(xi)出。在金相(xiang)顯微鏡下非(fei)(fei)浸蝕條件觀(guan)察此(ci)合(he)(he)金的組(zu)(zu)(zu)織，可見奧(ao)氏(shi)體基體上(shang)有非(fei)(fei)常彌散(san)的非(fei)(fei)金屬雜夾物，例(li)如(ru)硫化物和硅酸鹽。在某些條件下，也可觀(guan)察到有碳化物存在。

二、耐蝕性能(neng)

 前面已經提到(dao)鎳(nie)銅合(he)金(jin)(jin)較(jiao)純(chun)鎳(nie)更耐(nai)還原性介質的腐蝕，而較(jiao)純(chun)銅更耐(nai)氧化性介質的腐蝕。Monel 400合(he)金(jin)(jin)也不例外，由(you)于Monel 400合(he)金(jin)(jin)是(shi)呈單相奧氏(shi)體組織，因此(ci)(ci)，此(ci)(ci)合(he)金(jin)(jin)不存(cun)在(zai)由(you)于復相合(he)金(jin)(jin)不同相間電(dian)偶(ou)反應(ying)而引(yin)起(qi)的腐蝕。

1. 大氣腐(fu)蝕

 在大氣中，Monel 400 合金具(ju)有極高的耐腐(fu)蝕性，屬(shu)于極耐腐(fu)蝕的合金。

2. 水腐(fu)蝕

  目前許多工(gong)業合(he)(he)金(jin)(jin)，例如不(bu)(bu)銹鋼和(he)鋁(lv)合(he)(he)金(jin)(jin)等，在工(gong)業水腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)所(suo)遇(yu)到最(zui)為頭疼(teng)的(de)(de)問題就是點蝕(shi)(shi)和(he)應力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。即使它們耐(nai)(nai)一(yi)(yi)(yi)般(ban)(ban)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)非(fei)常好(hao)，但是一(yi)(yi)(yi)旦遇(yu)到水腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，選擇不(bu)(bu)銹鋼和(he)鋁(lv)合(he)(he)金(jin)(jin)時就要慎重(zhong)對待。但是，Monel 400 合(he)(he)金(jin)(jin)在多少水腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)情況(kuang)下，不(bu)(bu)僅耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)極(ji)佳，而且點蝕(shi)(shi)、應力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)等也很少發現(xian)。在天然(ran)水和(he)蒸餾(liu)水中，Monel 400合(he)(he)金(jin)(jin)是極(ji)耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)一(yi)(yi)(yi)般(ban)(ban) 小于(yu)0.025mm/a(包括不(bu)(bu)同(tong)溫(wen)度、不(bu)(bu)同(tong)流(liu)速和(he)充(chong)入空氣(qi)的(de)(de)許多苛(ke)刻(ke)的(de)(de)條(tiao)件(jian)）在酸性(xing)(xing)含(han)氧化性(xing)(xing)鹽(yan)類的(de)(de)礦(kuang)漿水中，對Monel 400 合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)會加重(zhong)，但仍屬于(yu)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)材料(liao)之(zhi)列。在核反應堆高(gao)純水條(tiao)件(jian)下，Monel 400 合(he)(he)金(jin)(jin)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)比普(pu)通(tong)的(de)(de)Ni-Cr合(he)(he)金(jin)(jin)0Cr15Ni75Fe和(he)含(han)鈮不(bu)(bu)銹鋼0Cr18Ni11Nb高(gao)出2～3倍。

  在(zai)蒸汽和(he)水共存的(de)(de)條(tiao)件下，例如在(zai)冷(leng)凝(ning)(ning)器(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)，如果有二(er)氧(yang)(yang)化(hua)碳和(he)空氣(qi)存在(zai)，Monel 400合(he)金(jin)(jin)在(zai)氣(qi)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)將有明顯的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)。試驗表明，氣(qi)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)含有70%二(er)氧(yang)(yang)化(hua)碳和(he)30%空氣(qi)，71℃的(de)(de)蒸汽冷(leng)凝(ning)(ning)時，Monel 400 合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)速率(lv)(lv)可達(da)1.5mm/a，當氣(qi)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)二(er)氧(yang)(yang)化(hua)碳和(he)空氣(qi)的(de)(de)比例有變化(hua)時，此(ci)合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)速率(lv)(lv)則(ze)有所(suo)降低，在(zai)天(tian)然和(he)人造海水中(zhong)(zhong)(zhong)，Monel 400合(he)金(jin)(jin)有優良的(de)(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)。在(zai)有空蝕(shi)(shi)(shi)-磨(mo)蝕(shi)(shi)(shi)條(tiao)件下，此(ci)合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)更(geng)為優越。因此(ci)，它可以制造螺旋(xuan)槳(jiang)和(he)軸、泵(beng)軸、冷(leng)凝(ning)(ning)器(qi)傳熱(re)管(guan)和(he)葉(xie)輪等。在(zai)海水中(zhong)(zhong)(zhong)，Monel 400 合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)另一(yi)個重要用途是制造采(cai)油平臺(tai)飛濺(jian)區防海水腐蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)結構部件。Monel 400 合(he)金(jin)(jin)在(zai)強(qiang)攪動，有空氣(qi)存在(zai)的(de)(de)海水中(zhong)(zhong)(zhong)，其腐蝕(shi)(shi)(shi)速率(lv)(lv)一(yi)般不(bu)超過0.026mm/a。但是在(zai)靜止的(de)(de)海水中(zhong)(zhong)(zhong)，Monel 400 合(he)金(jin)(jin)易(yi)產生點蝕(shi)(shi)(shi)，而此(ci)種點蝕(shi)(shi)(shi)擴展確(que)很(hen)慢(man)，幾年(nian)后(hou)其深(shen)度也(ye)不(bu)會超過1.3mm。

3. 高溫腐蝕

   在(zai)空(kong)氣(qi)和氧(yang)中的(de)(de)試驗(yan)表(biao)明，Monel 400 合金(jin)的(de)(de)抗氧(yang)化(hua)能力要低(di)于純(chun)鎳。此時，合金(jin)表(biao)面(mian)氧(yang)化(hua)膜(mo)的(de)(de)外層含有CuO和Cu2O,而內(nei)層富(fu)鎳，基本上市純(chun)氧(yang)化(hua)鎳。Monel 400 合金(jin)在(zai)空(kong)氣(qi)中連(lian)續工作的(de)(de)溫度一般認為是在(zai)600℃左(zuo)右(you)。

  在(zai)高(gao)溫蒸(zheng)汽中(zhong)，（無論是干(gan)的還是濕(shi)的蒸(zheng)汽），Monel400合金的使用溫度要(yao)低于485℃。在(zai)高(gao)流速的蒸(zheng)汽中(zhong)，Monel 400 合金的耐沖蝕性也很好。受應力(li)的Monel 400 合金在(zai)溫度高(gao)于455℃蒸(zheng)汽中(zhong)會產(chan)生(sheng)沿(yan)晶脆化，此(ci)種現象尤以474℃和500℃尤為明(ming)顯。這也是確定此(ci)合金用于蒸(zheng)汽中(zhong)上限(xian)溫度的主要(yao)依據。在(zai)150～250℃干(gan)蒸(zheng)汽中(zhong)，試驗1000～1150 小時，Monel 400 合金的腐(fu)蝕率為≤0.026mm/a。

4. 氨

由于Monel 400 合金(jin)鎳含量高，故(gu)可耐585℃以下(xia)無水氨和氮化條件下(xia)的腐蝕。

5. 硫(liu)

 與(yu)鎳(nie)相似，Monel 400 合(he)金(jin)在熔(rong)融硫(liu)和焊硫(liu)介質中由于(yu)易形成低(di)熔(rong)點的硫(liu)化鎳(nie)而(er)受到腐蝕。其使用(yong)溫度(du)一般不(bu)高于(yu)320℃和370℃。前者是(shi)Monel 400 合(he)金(jin)對于(yu)還原性硫(liu)和硫(liu)化物（液態硫(liu)和蒸汽，硫(liu)化氫）而(er)言(yan)(yan)，而(er)后者是(shi)Monel 400 合(he)金(jin)用(yong)于(yu)氧(yang)化性硫(liu)化物（如(ru)二氧(yang)化硫(liu)）中而(er)言(yan)(yan)。

三、力學性能

四、焊接(jie)性能

  Monel 400 合金焊(han)接(jie)性能良好，它可采用下述方法與匹配的(de)焊(han)絲焊(han)條(tiao)進行(xing)焊(han)接(jie)。

  TIG 和 MIG 法，可用 Monel 60 焊絲；

  手工電(dian)弧焊法(fa)，可用 Monel 190 焊條；

  埋弧焊，可用 Monel 60 填(tian)絲 和 Incofax 5 埋弧焊劑(ji) 。

  當(dang)與碳鋼和低合金(jin)鋼焊接時，可用 Monel 190 焊條(tiao)。

五、冷熱(re)加工(gong)性能

Monel 400 合金高(gao)溫(wen)下(xia)變形(xing)抗力小，故(gu)易于(yu)熱加(jia)工(gong)和(he)熱成(cheng)型。適宜的(de)熱加(jia)工(gong)的(de)溫(wen)度為650～1177℃。對于(yu)苛刻的(de)熱變形(xing)條件，建議在(zai) 927～1177℃間熱加(jia)工(gong)。對于(yu)輕微(wei)變形(xing)，則(ze)可(ke)在(zai)649℃下(xia)進行。溫(wen)度較(jiao)低時的(de)熱加(jia)工(gong)，可(ke)得到較(jiao)高(gao)的(de)強度和(he)較(jiao)微(wei)細的(de)晶粒。此合金由于(yu)具有(you)奧(ao)氏體(ti)組(zu)織和(he)高(gao)的(de)塑、韌性以及低的(de)冷加(jia)工(gong)硬化(hua)傾向，故(gu)極易冷加(jia)工(gong)變形(xing)和(he)成(cheng)型。其(qi)冷加(jia)工(gong)硬化(hua)傾向高(gao)于(yu)碳鋼(gang)，但(dan)遠比一般鉻鎳奧(ao)氏體(ti)不銹鋼(gang)低。

六、熱處理工藝

為了獲得強度、塑性(xing)與(yu)耐蝕性(xing)的(de)(de)良好配合(he)(he)，Monel 400 合(he)(he)金(jin)一般(ban)需要進行(xing)(xing)熱(re)(re)處理(li)。試驗(yan)表明，隨(sui)熱(re)(re)處理(li)溫(wen)度升高(gao)，此(ci)合(he)(he)金(jin)的(de)(de)強度降低，塑性(xing)、韌性(xing)增加(jia)。Monel 400 合(he)(he)金(jin)的(de)(de)固溶（退火）溫(wen)度一般(ban)選在(zai)871～982℃，消(xiao)(xiao)除(chu)應(ying)力(li)熱(re)(re)處理(li)（即(ji)消(xiao)(xiao)除(chu)殘余(yu)應(ying)力(li)，又可(ke)導致合(he)(he)金(jin)的(de)(de)再結晶）可(ke)在(zai)538～566℃間進行(xing)(xing)。為了耐應(ying)力(li)腐蝕，消(xiao)(xiao)除(chu)應(ying)力(li)熱(re)(re)處理(li)也可(ke)以(yi)在(zai)538～649℃間進行(xing)(xing)。隨(sui)著熱(re)(re)處理(li)的(de)(de)溫(wen)度不同，Monel 400 合(he)(he)金(jin)的(de)(de)晶粒尺寸不同。

七、材料(liao)應用(yong)

Monel 400 合(he)金(jin)(jin)是鎳基耐蝕合(he)金(jin)(jin)中(zhong)用(yong)量(liang)較大(da)的(de)一種(zhong)，它(ta)主要應用(yong)于(yu)化學和石(shi)化工(gong)業及(ji)海洋開發中(zhong)，制造各種(zhong)換(huan)熱設備、鍋爐水(shui)加熱器(qi)、石(shi)油和化工(gong)（包括(kuo)(kuo)核(he)化工(gong)）用(yong)管線、容(rong)器(qi)、塔、槽、反(fan)應釜、彈性部件(jian)以(yi)及(ji)泵、閥、軸等。由于(yu)Monel 400 合(he)金(jin)(jin)具(ju)有優良的(de)冷、熱加工(gong)性能，因此(ci)，此(ci)合(he)金(jin)(jin)的(de)冶金(jin)(jin)產品品種(zhong)、規格齊全(quan)，可生產板、管（包括(kuo)(kuo)焊(han)管）、絲、帶(dai)、棒材、鍛件(jian)等產品。