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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(hua)學成(cheng)分和組織特點(dian)

 Monel 400 合金(jin)(jin)的(de)化(hua)學成(cheng)分主要由(you)30%Cu和(he)65%Ni加上(shang)少量的(de)Fe(1%～2%)所組成(cheng)。組織(zhi)(zhi)結構為典型單相(xiang)奧氏體(ti)(ti)組織(zhi)(zhi)。由(you)于鎳和(he)銅可以任何(he)比例(li)互溶(rong)，故一般沒有金(jin)(jin)屬間相(xiang)析出。在金(jin)(jin)相(xiang)顯微鏡下非(fei)浸(jin)蝕條(tiao)(tiao)件(jian)觀(guan)(guan)察此合金(jin)(jin)的(de)組織(zhi)(zhi)，可見奧氏體(ti)(ti)基體(ti)(ti)上(shang)有非(fei)常彌散的(de)非(fei)金(jin)(jin)屬雜夾(jia)物(wu)(wu)，例(li)如硫化(hua)物(wu)(wu)和(he)硅(gui)酸鹽。在某(mou)些條(tiao)(tiao)件(jian)下，也可觀(guan)(guan)察到有碳化(hua)物(wu)(wu)存(cun)在。

二、耐蝕(shi)性(xing)能(neng)

 前(qian)面已經提(ti)到(dao)鎳銅合(he)(he)金(jin)較(jiao)(jiao)純(chun)(chun)鎳更耐(nai)還原性介質的(de)腐(fu)蝕，而(er)較(jiao)(jiao)純(chun)(chun)銅更耐(nai)氧化性介質的(de)腐(fu)蝕。Monel 400合(he)(he)金(jin)也不例外，由于Monel 400合(he)(he)金(jin)是(shi)呈單相奧氏體組織，因此(ci)，此(ci)合(he)(he)金(jin)不存在(zai)由于復相合(he)(he)金(jin)不同相間(jian)電(dian)偶反應而(er)引起的(de)腐(fu)蝕。

1. 大氣腐蝕

 在大氣中，Monel 400 合金(jin)(jin)具有極(ji)高的耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)，屬于極(ji)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)的合金(jin)(jin)。

2. 水腐蝕

  目前許(xu)多(duo)工業(ye)(ye)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)，例如不(bu)(bu)銹(xiu)鋼和(he)鋁合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)等，在(zai)工業(ye)(ye)水(shui)(shui)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)所遇到最為頭疼(teng)的(de)(de)問(wen)題(ti)就(jiu)是(shi)點(dian)蝕(shi)和(he)應(ying)力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。即(ji)使它們(men)耐(nai)一(yi)(yi)(yi)般腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能非常好，但是(shi)一(yi)(yi)(yi)旦(dan)遇到水(shui)(shui)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)，選擇不(bu)(bu)銹(xiu)鋼和(he)鋁合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)時(shi)就(jiu)要慎(shen)重對(dui)(dui)待(dai)。但是(shi)，Monel 400 合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)在(zai)多(duo)少水(shui)(shui)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)情況(kuang)下，不(bu)(bu)僅耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)極佳，而(er)且點(dian)蝕(shi)、應(ying)力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)等也很少發(fa)現。在(zai)天然水(shui)(shui)和(he)蒸餾(liu)水(shui)(shui)中，Monel 400合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)是(shi)極耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)，腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速率一(yi)(yi)(yi)般 小(xiao)于0.025mm/a(包括(kuo)不(bu)(bu)同(tong)(tong)溫度(du)、不(bu)(bu)同(tong)(tong)流速和(he)充入(ru)空氣的(de)(de)許(xu)多(duo)苛刻(ke)的(de)(de)條件）在(zai)酸性(xing)含氧化(hua)性(xing)鹽類(lei)的(de)(de)礦漿水(shui)(shui)中，對(dui)(dui)Monel 400 合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)會加(jia)重，但仍屬(shu)于耐(nai)蝕(shi)材料之列(lie)。在(zai)核反應(ying)堆高純(chun)水(shui)(shui)條件下，Monel 400 合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速率比普通的(de)(de)Ni-Cr合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)0Cr15Ni75Fe和(he)含鈮不(bu)(bu)銹(xiu)鋼0Cr18Ni11Nb高出2～3倍。

  在(zai)(zai)(zai)(zai)蒸汽和(he)(he)(he)水共存的條件(jian)下(xia)(xia)，例如在(zai)(zai)(zai)(zai)冷凝器中，如果有(you)二氧(yang)化碳(tan)和(he)(he)(he)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)存在(zai)(zai)(zai)(zai)，Monel 400合(he)金(jin)在(zai)(zai)(zai)(zai)氣(qi)(qi)(qi)相中將有(you)明顯的腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。試驗(yan)表明，氣(qi)(qi)(qi)相中含有(you)70%二氧(yang)化碳(tan)和(he)(he)(he)30%空(kong)氣(qi)(qi)(qi)，71℃的蒸汽冷凝時，Monel 400 合(he)金(jin)的腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速率(lv)可(ke)達(da)1.5mm/a，當氣(qi)(qi)(qi)相中的二氧(yang)化碳(tan)和(he)(he)(he)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)的比例有(you)變化時，此(ci)合(he)金(jin)的腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速率(lv)則有(you)所降低，在(zai)(zai)(zai)(zai)天然和(he)(he)(he)人造(zao)海(hai)水中，Monel 400合(he)金(jin)有(you)優良的耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)。在(zai)(zai)(zai)(zai)有(you)空(kong)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)-磨(mo)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)條件(jian)下(xia)(xia)，此(ci)合(he)金(jin)的耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)更為(wei)優越。因此(ci)，它可(ke)以(yi)制(zhi)造(zao)螺旋槳和(he)(he)(he)軸、泵軸、冷凝器傳熱(re)管和(he)(he)(he)葉輪等。在(zai)(zai)(zai)(zai)海(hai)水中，Monel 400 合(he)金(jin)的另一個重要用途是制(zhi)造(zao)采油(you)平臺飛(fei)濺區(qu)防海(hai)水腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的結構部(bu)件(jian)。Monel 400 合(he)金(jin)在(zai)(zai)(zai)(zai)強攪動，有(you)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)存在(zai)(zai)(zai)(zai)的海(hai)水中，其腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速率(lv)一般(ban)不超過0.026mm/a。但(dan)是在(zai)(zai)(zai)(zai)靜止的海(hai)水中，Monel 400 合(he)金(jin)易產(chan)生(sheng)點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)，而此(ci)種(zhong)點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)擴展確很慢，幾年后其深度(du)也不會(hui)超過1.3mm。

3. 高溫腐蝕

   在(zai)空氣(qi)和氧中的試(shi)驗表明，Monel 400 合(he)金(jin)的抗氧化能力要低于純鎳(nie)(nie)。此時(shi)，合(he)金(jin)表面氧化膜的外層含有(you)CuO和Cu2O,而內層富鎳(nie)(nie)，基本(ben)上市純氧化鎳(nie)(nie)。Monel 400 合(he)金(jin)在(zai)空氣(qi)中連(lian)續工作的溫度一般認為是(shi)在(zai)600℃左(zuo)右。

  在高溫(wen)蒸(zheng)汽(qi)中(zhong)，（無論是(shi)干的(de)還是(shi)濕的(de)蒸(zheng)汽(qi)），Monel400合(he)金(jin)的(de)使(shi)用溫(wen)度(du)(du)要(yao)低于(yu)485℃。在高流速的(de)蒸(zheng)汽(qi)中(zhong)，Monel 400 合(he)金(jin)的(de)耐沖蝕性也很好。受應(ying)力的(de)Monel 400 合(he)金(jin)在溫(wen)度(du)(du)高于(yu)455℃蒸(zheng)汽(qi)中(zhong)會產(chan)生沿晶脆化(hua)，此(ci)種現象(xiang)尤以474℃和(he)500℃尤為明(ming)顯。這也是(shi)確定此(ci)合(he)金(jin)用于(yu)蒸(zheng)汽(qi)中(zhong)上限溫(wen)度(du)(du)的(de)主要(yao)依據。在150～250℃干蒸(zheng)汽(qi)中(zhong)，試驗(yan)1000～1150 小時，Monel 400 合(he)金(jin)的(de)腐蝕率為≤0.026mm/a。

4. 氨

由于Monel 400 合金鎳含(han)量高，故(gu)可耐(nai)585℃以下無水(shui)氨和氮化條件下的腐蝕。

5. 硫

 與(yu)鎳(nie)相似，Monel 400 合(he)金在熔融硫和(he)(he)焊硫介質中由于(yu)易(yi)形(xing)成(cheng)低(di)熔點(dian)的硫化鎳(nie)而(er)受到腐蝕。其使用溫度一般不高于(yu)320℃和(he)(he)370℃。前者是Monel 400 合(he)金對于(yu)還原性(xing)硫和(he)(he)硫化物（液態硫和(he)(he)蒸(zheng)汽，硫化氫）而(er)言(yan)，而(er)后者是Monel 400 合(he)金用于(yu)氧化性(xing)硫化物（如二氧化硫）中而(er)言(yan)。

三、力(li)學性能

四、焊接性能(neng)

  Monel 400 合(he)金焊(han)(han)接(jie)性能良好，它可采用下述方法與匹配的焊(han)(han)絲焊(han)(han)條進行焊(han)(han)接(jie)。

  TIG 和 MIG 法，可(ke)用 Monel 60 焊絲；

  手工電(dian)弧焊(han)(han)法，可用 Monel 190 焊(han)(han)條；

  埋弧(hu)焊，可用 Monel 60 填(tian)絲(si) 和 Incofax 5 埋弧(hu)焊劑 。

  當與碳鋼(gang)和低合金(jin)鋼(gang)焊接時，可用 Monel 190 焊條(tiao)。

五、冷熱加(jia)工性(xing)能

Monel 400 合(he)金高(gao)溫(wen)下變形抗(kang)力(li)小，故(gu)(gu)易于(yu)熱加(jia)(jia)工和熱成型。適宜(yi)的(de)(de)(de)(de)熱加(jia)(jia)工的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度為650～1177℃。對于(yu)苛刻的(de)(de)(de)(de)熱變形條件，建議在 927～1177℃間(jian)熱加(jia)(jia)工。對于(yu)輕微(wei)(wei)變形，則可在649℃下進(jin)行。溫(wen)度較低時的(de)(de)(de)(de)熱加(jia)(jia)工，可得(de)到較高(gao)的(de)(de)(de)(de)強度和較微(wei)(wei)細的(de)(de)(de)(de)晶粒。此合(he)金由于(yu)具(ju)有(you)奧氏體(ti)組織(zhi)和高(gao)的(de)(de)(de)(de)塑(su)、韌性以及低的(de)(de)(de)(de)冷加(jia)(jia)工硬化(hua)傾向，故(gu)(gu)極易冷加(jia)(jia)工變形和成型。其冷加(jia)(jia)工硬化(hua)傾向高(gao)于(yu)碳鋼，但遠(yuan)比一(yi)般鉻鎳奧氏體(ti)不銹鋼低。

六、熱處理(li)工藝

為了(le)(le)獲得(de)強度(du)、塑性(xing)(xing)與耐蝕性(xing)(xing)的(de)良(liang)好配合(he)(he)，Monel 400 合(he)(he)金一般(ban)需要(yao)進(jin)行(xing)熱(re)處(chu)理。試驗表明，隨(sui)(sui)熱(re)處(chu)理溫度(du)升高，此合(he)(he)金的(de)強度(du)降低，塑性(xing)(xing)、韌性(xing)(xing)增加(jia)。Monel 400 合(he)(he)金的(de)固(gu)溶(rong)（退火(huo)）溫度(du)一般(ban)選(xuan)在871～982℃，消(xiao)除(chu)應力熱(re)處(chu)理（即消(xiao)除(chu)殘余應力，又可導致合(he)(he)金的(de)再結晶）可在538～566℃間進(jin)行(xing)。為了(le)(le)耐應力腐蝕，消(xiao)除(chu)應力熱(re)處(chu)理也(ye)可以在538～649℃間進(jin)行(xing)。隨(sui)(sui)著(zhu)熱(re)處(chu)理的(de)溫度(du)不(bu)同，Monel 400 合(he)(he)金的(de)晶粒尺寸不(bu)同。

七(qi)、材料應用

Monel 400 合金是鎳基耐蝕合金中(zhong)用量較大的一種(zhong)(zhong)，它主要應用于(yu)化學和石(shi)化工(gong)(gong)業及海(hai)洋開發中(zhong)，制(zhi)造各種(zhong)(zhong)換熱設備、鍋爐水加熱器、石(shi)油(you)和化工(gong)(gong)（包括(kuo)核化工(gong)(gong)）用管(guan)(guan)線(xian)、容器、塔、槽、反應釜、彈性部件(jian)以及泵、閥、軸等。由于(yu)Monel 400 合金具有優良(liang)的冷(leng)、熱加工(gong)(gong)性能，因此(ci)，此(ci)合金的冶金產(chan)(chan)品(pin)(pin)品(pin)(pin)種(zhong)(zhong)、規格齊全，可生產(chan)(chan)板、管(guan)(guan)（包括(kuo)焊管(guan)(guan)）、絲(si)、帶(dai)、棒材、鍛件(jian)等產(chan)(chan)品(pin)(pin)。