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蒙乃爾合金|Monel alloy

蒙乃爾(er)合金是(shi)一種(zhong)沉淀硬化(hua)的鎳銅鋁(lv)合金, 有優異的耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)能和(he)(he)更高強度和(he)(he)硬度,性(xing)能超越(yue)其他(ta)鎳銅合金。添加了鈦(tai)和(he)(he)鋁(lv)元素,K500拉伸(shen)強度提升為K400合金的兩倍(bei),屈服(fu)強度是(shi)400合金的三倍(bei)。這種(zhong)高強度可以一直保持至649℃,而當溫(wen)度低至-240℃時,該材料仍具(ju)延展性(xing)和(he)(he)韌性(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、化學成分和組織特點(dian)


 Monel 400 合(he)(he)金的化學成分主要由30%Cu和65%Ni加上(shang)少量的Fe(1%~2%)所組(zu)(zu)(zu)成。組(zu)(zu)(zu)織結構為典型單相(xiang)(xiang)奧氏體(ti)組(zu)(zu)(zu)織。由于鎳(nie)和銅可以任何比(bi)例互溶,故一般沒有金屬(shu)間相(xiang)(xiang)析出(chu)。在金相(xiang)(xiang)顯微鏡(jing)下非浸蝕條(tiao)件(jian)觀察(cha)此合(he)(he)金的組(zu)(zu)(zu)織,可見奧氏體(ti)基體(ti)上(shang)有非常彌散(san)的非金屬(shu)雜(za)夾物,例如硫化物和硅酸鹽。在某些條(tiao)件(jian)下,也可觀察(cha)到有碳化物存在。


400合金 化學成分_副本.jpg


二(er)、耐蝕性(xing)能


 前面已(yi)經提到鎳銅(tong)合金較純鎳更耐還原(yuan)性介質的腐蝕(shi),而較純銅(tong)更耐氧化性介質的腐蝕(shi)。Monel 400合金也不例外,由于Monel 400合金是(shi)呈單相(xiang)奧(ao)氏(shi)體組織,因此,此合金不存在(zai)由于復(fu)相(xiang)合金不同相(xiang)間電偶(ou)反應而引起的腐蝕(shi)。


1. 大氣腐蝕(shi)


 在大氣中(zhong),Monel 400 合(he)金具有極(ji)高的耐(nai)腐(fu)蝕性,屬于(yu)極(ji)耐(nai)腐(fu)蝕的合(he)金。


2. 水腐蝕


  目(mu)前(qian)許(xu)多(duo)(duo)工(gong)(gong)業合(he)金(jin)(jin),例如不(bu)銹鋼和(he)(he)(he)鋁合(he)金(jin)(jin)等,在(zai)(zai)工(gong)(gong)業水(shui)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)所遇到(dao)最(zui)為頭疼的問題就是點(dian)蝕(shi)(shi)和(he)(he)(he)應(ying)力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。即(ji)使它們耐(nai)(nai)(nai)一(yi)般腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)能非常好,但(dan)是一(yi)旦(dan)遇到(dao)水(shui)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi),選擇不(bu)銹鋼和(he)(he)(he)鋁合(he)金(jin)(jin)時就要(yao)慎重對待(dai)。但(dan)是,Monel 400 合(he)金(jin)(jin)在(zai)(zai)多(duo)(duo)少水(shui)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)情況下,不(bu)僅耐(nai)(nai)(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)極(ji)佳,而且(qie)點(dian)蝕(shi)(shi)、應(ying)力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)等也很少發(fa)現。在(zai)(zai)天然水(shui)和(he)(he)(he)蒸(zheng)餾水(shui)中(zhong),Monel 400合(he)金(jin)(jin)是極(ji)耐(nai)(nai)(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi),腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率一(yi)般 小于0.025mm/a(包(bao)括不(bu)同溫度(du)、不(bu)同流速(su)和(he)(he)(he)充入空(kong)氣的許(xu)多(duo)(duo)苛刻(ke)的條(tiao)件(jian))在(zai)(zai)酸性(xing)含氧化性(xing)鹽類的礦漿水(shui)中(zhong),對Monel 400 合(he)金(jin)(jin)的腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)會加(jia)重,但(dan)仍屬于耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)(shi)材料之(zhi)列。在(zai)(zai)核反應(ying)堆高純水(shui)條(tiao)件(jian)下,Monel 400 合(he)金(jin)(jin)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率比普通的Ni-Cr合(he)金(jin)(jin)0Cr15Ni75Fe和(he)(he)(he)含鈮不(bu)銹鋼0Cr18Ni11Nb高出2~3倍。


  在(zai)(zai)(zai)(zai)蒸汽(qi)和水(shui)(shui)共(gong)存(cun)的(de)(de)(de)(de)(de)條件下,例(li)如(ru)(ru)在(zai)(zai)(zai)(zai)冷(leng)凝(ning)器中(zhong)(zhong)(zhong),如(ru)(ru)果有(you)(you)二(er)(er)氧化(hua)碳(tan)和空氣(qi)(qi)存(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai),Monel 400合(he)金(jin)在(zai)(zai)(zai)(zai)氣(qi)(qi)相中(zhong)(zhong)(zhong)將有(you)(you)明(ming)顯(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。試驗表明(ming),氣(qi)(qi)相中(zhong)(zhong)(zhong)含有(you)(you)70%二(er)(er)氧化(hua)碳(tan)和30%空氣(qi)(qi),71℃的(de)(de)(de)(de)(de)蒸汽(qi)冷(leng)凝(ning)時,Monel 400 合(he)金(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)可(ke)達1.5mm/a,當(dang)氣(qi)(qi)相中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)二(er)(er)氧化(hua)碳(tan)和空氣(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)比例(li)有(you)(you)變化(hua)時,此(ci)合(he)金(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)則(ze)有(you)(you)所降低,在(zai)(zai)(zai)(zai)天然和人造(zao)(zao)海(hai)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong),Monel 400合(he)金(jin)有(you)(you)優良(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐蝕(shi)(shi)性。在(zai)(zai)(zai)(zai)有(you)(you)空蝕(shi)(shi)-磨(mo)蝕(shi)(shi)條件下,此(ci)合(he)金(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)耐蝕(shi)(shi)性更為優越。因此(ci),它可(ke)以制(zhi)造(zao)(zao)螺旋槳和軸、泵(beng)軸、冷(leng)凝(ning)器傳熱(re)管(guan)和葉(xie)輪等。在(zai)(zai)(zai)(zai)海(hai)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong),Monel 400 合(he)金(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)另一(yi)(yi)個重要用途是制(zhi)造(zao)(zao)采油平(ping)臺飛濺區防海(hai)水(shui)(shui)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)構部件。Monel 400 合(he)金(jin)在(zai)(zai)(zai)(zai)強(qiang)攪動(dong),有(you)(you)空氣(qi)(qi)存(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)海(hai)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong),其(qi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)一(yi)(yi)般不超過(guo)0.026mm/a。但是在(zai)(zai)(zai)(zai)靜止的(de)(de)(de)(de)(de)海(hai)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong),Monel 400 合(he)金(jin)易產(chan)生點(dian)蝕(shi)(shi),而此(ci)種點(dian)蝕(shi)(shi)擴展(zhan)確很(hen)慢,幾年后(hou)其(qi)深(shen)度也不會超過(guo)1.3mm。


3. 高溫(wen)腐蝕


   在(zai)空氣和氧(yang)(yang)中的(de)試驗表明(ming),Monel 400 合(he)(he)金(jin)的(de)抗氧(yang)(yang)化能力(li)要(yao)低于(yu)純鎳。此時,合(he)(he)金(jin)表面氧(yang)(yang)化膜的(de)外層含有CuO和Cu2O,而內層富鎳,基本(ben)上市純氧(yang)(yang)化鎳。Monel 400 合(he)(he)金(jin)在(zai)空氣中連續工作的(de)溫度一般認為是在(zai)600℃左右。


  在高溫(wen)蒸汽(qi)中,(無論(lun)是干的(de)(de)還是濕的(de)(de)蒸汽(qi)),Monel400合(he)(he)金(jin)的(de)(de)使用溫(wen)度(du)要(yao)低于(yu)(yu)485℃。在高流速的(de)(de)蒸汽(qi)中,Monel 400 合(he)(he)金(jin)的(de)(de)耐沖蝕性也(ye)很好。受應力的(de)(de)Monel 400 合(he)(he)金(jin)在溫(wen)度(du)高于(yu)(yu)455℃蒸汽(qi)中會產生(sheng)沿晶脆化,此種現象尤以474℃和500℃尤為明(ming)顯。這(zhe)也(ye)是確(que)定此合(he)(he)金(jin)用于(yu)(yu)蒸汽(qi)中上限溫(wen)度(du)的(de)(de)主要(yao)依據。在150~250℃干蒸汽(qi)中,試驗1000~1150 小時,Monel 400 合(he)(he)金(jin)的(de)(de)腐(fu)蝕率為≤0.026mm/a。


4. 氨


由于Monel 400 合金鎳含量(liang)高,故可耐585℃以下無(wu)水氨和氮化條件下的腐蝕。


5. 硫


 與(yu)鎳相似,Monel 400 合(he)金(jin)在熔(rong)融(rong)硫(liu)和(he)(he)焊(han)硫(liu)介質中(zhong)由于易形成低熔(rong)點的硫(liu)化(hua)鎳而(er)(er)受到腐(fu)蝕。其使(shi)用溫度一般不高于320℃和(he)(he)370℃。前者(zhe)是Monel 400 合(he)金(jin)對于還原(yuan)性(xing)硫(liu)和(he)(he)硫(liu)化(hua)物(wu)(液(ye)態硫(liu)和(he)(he)蒸汽,硫(liu)化(hua)氫)而(er)(er)言,而(er)(er)后者(zhe)是Monel 400 合(he)金(jin)用于氧化(hua)性(xing)硫(liu)化(hua)物(wu)(如二氧化(hua)硫(liu))中(zhong)而(er)(er)言。



三、力(li)學性能


400合金力學性能_副本.jpg


四、焊接性能(neng)


  Monel 400 合金焊接性(xing)能良(liang)好(hao),它可(ke)采用下述方法與(yu)匹配(pei)的焊絲焊條進行焊接。


  TIG 和 MIG 法(fa),可用 Monel 60 焊絲;


  手工(gong)電弧焊法,可用 Monel 190 焊條(tiao);


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


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



五(wu)、冷熱加(jia)工性能


Monel 400 合金高(gao)(gao)溫下(xia)(xia)變形抗力小,故(gu)易(yi)于(yu)(yu)熱(re)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)和(he)(he)熱(re)成型。適宜的(de)(de)熱(re)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)的(de)(de)溫度為650~1177℃。對于(yu)(yu)苛刻的(de)(de)熱(re)變形條件,建議在 927~1177℃間(jian)熱(re)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)。對于(yu)(yu)輕微變形,則可在649℃下(xia)(xia)進行。溫度較低(di)時(shi)的(de)(de)熱(re)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong),可得(de)到較高(gao)(gao)的(de)(de)強度和(he)(he)較微細的(de)(de)晶粒。此(ci)合金由于(yu)(yu)具(ju)有奧氏體組織和(he)(he)高(gao)(gao)的(de)(de)塑、韌性以(yi)及低(di)的(de)(de)冷(leng)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)硬化傾向,故(gu)極易(yi)冷(leng)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)變形和(he)(he)成型。其冷(leng)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)硬化傾向高(gao)(gao)于(yu)(yu)碳鋼,但遠(yuan)比一(yi)般(ban)鉻鎳奧氏體不銹(xiu)鋼低(di)。



六、熱處理工(gong)藝


為了獲得強度(du)、塑性與(yu)耐蝕性的良好配(pei)合,Monel 400 合金(jin)一般(ban)需要(yao)進(jin)行(xing)熱處(chu)理。試驗表明,隨熱處(chu)理溫度(du)升高,此(ci)合金(jin)的強度(du)降低,塑性、韌性增加。Monel 400 合金(jin)的固溶(退火)溫度(du)一般(ban)選在871~982℃,消除(chu)應力(li)熱處(chu)理(即消除(chu)殘(can)余應力(li),又(you)可導致合金(jin)的再結晶(jing))可在538~566℃間(jian)進(jin)行(xing)。為了耐應力(li)腐蝕,消除(chu)應力(li)熱處(chu)理也可以在538~649℃間(jian)進(jin)行(xing)。隨著熱處(chu)理的溫度(du)不同(tong),Monel 400 合金(jin)的晶(jing)粒(li)尺寸不同(tong)。


七(qi)、材料應用


Monel 400 合(he)金是鎳基耐蝕合(he)金中用(yong)量較大(da)的一種,它主(zhu)要應(ying)用(yong)于化(hua)學和石(shi)化(hua)工(gong)業及海洋開發中,制造各種換熱(re)設備(bei)、鍋爐水加熱(re)器(qi)(qi)、石(shi)油(you)和化(hua)工(gong)(包(bao)括(kuo)核化(hua)工(gong))用(yong)管線(xian)、容器(qi)(qi)、塔、槽、反應(ying)釜、彈性(xing)部件以及泵、閥、軸等。由于Monel 400 合(he)金具(ju)有優良的冷、熱(re)加工(gong)性(xing)能,因此(ci)(ci),此(ci)(ci)合(he)金的冶金產(chan)品品種、規格(ge)齊全,可生產(chan)板(ban)、管(包(bao)括(kuo)焊管)、絲、帶、棒材(cai)、鍛(duan)件等產(chan)品。