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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)學成(cheng)分和組(zu)織特(te)點(dian)

 Monel 400 合金的(de)化(hua)學成分(fen)主要由30%Cu和(he)(he)65%Ni加上少量的(de)Fe(1%～2%)所組(zu)(zu)成。組(zu)(zu)織(zhi)結構為典(dian)型單相(xiang)奧氏體(ti)組(zu)(zu)織(zhi)。由于鎳和(he)(he)銅可(ke)以任何(he)比例(li)互溶，故一(yi)般(ban)沒有金屬(shu)間相(xiang)析出。在金相(xiang)顯微鏡下(xia)非浸(jin)蝕條(tiao)件(jian)觀(guan)察此(ci)合金的(de)組(zu)(zu)織(zhi)，可(ke)見奧氏體(ti)基體(ti)上有非常(chang)彌散的(de)非金屬(shu)雜夾(jia)物(wu)，例(li)如硫(liu)化(hua)物(wu)和(he)(he)硅酸鹽。在某些(xie)條(tiao)件(jian)下(xia)，也可(ke)觀(guan)察到有碳化(hua)物(wu)存(cun)在。

二、耐(nai)蝕性(xing)能

 前面已經提(ti)到鎳銅(tong)合金(jin)(jin)較純鎳更(geng)耐還原性介(jie)質(zhi)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)，而較純銅(tong)更(geng)耐氧化性介(jie)質(zhi)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)。Monel 400合金(jin)(jin)也不(bu)(bu)例外，由(you)于Monel 400合金(jin)(jin)是呈單相奧氏體組織，因此(ci)，此(ci)合金(jin)(jin)不(bu)(bu)存在由(you)于復相合金(jin)(jin)不(bu)(bu)同(tong)相間電偶反(fan)應而引(yin)起的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)。

1. 大氣腐蝕

 在大氣中，Monel 400 合金具(ju)有極(ji)高(gao)的(de)耐腐(fu)蝕性，屬(shu)于極(ji)耐腐(fu)蝕的(de)合金。

2. 水腐蝕

  目前許多(duo)工(gong)(gong)業合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)，例如不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼和(he)(he)(he)鋁合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)等(deng)，在工(gong)(gong)業水(shui)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)所遇到最為頭疼的問題就是(shi)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)和(he)(he)(he)應力腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。即使(shi)它們耐(nai)一般腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)能非(fei)常好，但(dan)是(shi)一旦(dan)遇到水(shui)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)，選擇不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼和(he)(he)(he)鋁合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)時就要慎重對待。但(dan)是(shi)，Monel 400 合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)在多(duo)少水(shui)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)情況下，不(bu)(bu)(bu)僅(jin)耐(nai)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)極佳，而且點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)、應力腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)等(deng)也很少發現。在天然水(shui)和(he)(he)(he)蒸餾(liu)水(shui)中，Monel 400合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)是(shi)極耐(nai)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)，腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)(su)率一般 小于(yu)0.025mm/a(包括不(bu)(bu)(bu)同(tong)溫度(du)、不(bu)(bu)(bu)同(tong)流(liu)速(su)(su)和(he)(he)(he)充入空氣的許多(duo)苛刻(ke)的條件）在酸性(xing)含氧化性(xing)鹽類(lei)的礦漿水(shui)中，對Monel 400 合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)的腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)會加重，但(dan)仍屬于(yu)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)材料(liao)之列(lie)。在核反應堆高純水(shui)條件下，Monel 400 合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)(su)率比普通的Ni-Cr合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)0Cr15Ni75Fe和(he)(he)(he)含鈮不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼0Cr18Ni11Nb高出2～3倍。

  在(zai)(zai)蒸汽和(he)(he)(he)水(shui)(shui)共(gong)存(cun)的(de)條件(jian)(jian)下，例如在(zai)(zai)冷凝器(qi)中(zhong)(zhong)，如果有(you)(you)二氧化(hua)(hua)碳和(he)(he)(he)空氣(qi)存(cun)在(zai)(zai)，Monel 400合(he)金(jin)在(zai)(zai)氣(qi)相中(zhong)(zhong)將有(you)(you)明顯的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。試驗(yan)表明，氣(qi)相中(zhong)(zhong)含(han)有(you)(you)70%二氧化(hua)(hua)碳和(he)(he)(he)30%空氣(qi)，71℃的(de)蒸汽冷凝時(shi)，Monel 400 合(he)金(jin)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)(su)率(lv)可達(da)1.5mm/a，當氣(qi)相中(zhong)(zhong)的(de)二氧化(hua)(hua)碳和(he)(he)(he)空氣(qi)的(de)比例有(you)(you)變化(hua)(hua)時(shi)，此(ci)合(he)金(jin)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)(su)率(lv)則有(you)(you)所降低，在(zai)(zai)天然和(he)(he)(he)人造(zao)海(hai)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)，Monel 400合(he)金(jin)有(you)(you)優(you)良的(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性。在(zai)(zai)有(you)(you)空蝕(shi)(shi)-磨(mo)蝕(shi)(shi)條件(jian)(jian)下，此(ci)合(he)金(jin)的(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性更為優(you)越。因此(ci)，它可以制造(zao)螺旋槳和(he)(he)(he)軸、泵軸、冷凝器(qi)傳熱管和(he)(he)(he)葉輪等。在(zai)(zai)海(hai)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)，Monel 400 合(he)金(jin)的(de)另一個重要用途(tu)是制造(zao)采油平(ping)臺飛濺區防海(hai)水(shui)(shui)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)結構(gou)部件(jian)(jian)。Monel 400 合(he)金(jin)在(zai)(zai)強(qiang)攪動，有(you)(you)空氣(qi)存(cun)在(zai)(zai)的(de)海(hai)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)，其腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)(su)率(lv)一般不超(chao)過(guo)0.026mm/a。但是在(zai)(zai)靜止的(de)海(hai)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)，Monel 400 合(he)金(jin)易產生(sheng)點(dian)蝕(shi)(shi)，而此(ci)種(zhong)點(dian)蝕(shi)(shi)擴展確(que)很慢，幾年后其深(shen)度也(ye)不會超(chao)過(guo)1.3mm。

3. 高(gao)溫(wen)腐蝕

   在(zai)空(kong)氣(qi)和氧中(zhong)的試驗(yan)表(biao)明(ming)，Monel 400 合金的抗(kang)氧化能(neng)力要低于純(chun)鎳。此時，合金表(biao)面氧化膜的外層(ceng)含有CuO和Cu2O,而(er)內層(ceng)富鎳，基本上市純(chun)氧化鎳。Monel 400 合金在(zai)空(kong)氣(qi)中(zhong)連續工作的溫(wen)度(du)一般認為是在(zai)600℃左(zuo)右。

  在高(gao)溫蒸(zheng)(zheng)汽(qi)中，（無論是(shi)干(gan)的(de)還是(shi)濕(shi)的(de)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)），Monel400合金(jin)(jin)的(de)使用溫度要低于(yu)485℃。在高(gao)流速的(de)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)中，Monel 400 合金(jin)(jin)的(de)耐沖蝕性也(ye)很好(hao)。受應(ying)力的(de)Monel 400 合金(jin)(jin)在溫度高(gao)于(yu)455℃蒸(zheng)(zheng)汽(qi)中會產生沿晶脆(cui)化，此(ci)種(zhong)現象尤(you)以474℃和(he)500℃尤(you)為明顯。這也(ye)是(shi)確定此(ci)合金(jin)(jin)用于(yu)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)中上限(xian)溫度的(de)主要依據。在150～250℃干(gan)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)中，試驗1000～1150 小時，Monel 400 合金(jin)(jin)的(de)腐蝕率為≤0.026mm/a。

4. 氨

由于(yu)Monel 400 合(he)金(jin)鎳(nie)含量高，故可(ke)耐585℃以下無水氨和氮化條件下的(de)腐蝕(shi)。

5. 硫(liu)

 與鎳相似(si)，Monel 400 合(he)金(jin)在熔融(rong)硫(liu)和焊(han)硫(liu)介質中由于易形成低熔點的硫(liu)化(hua)鎳而(er)受到(dao)腐(fu)蝕。其使用(yong)溫(wen)度(du)一般不高于320℃和370℃。前者是(shi)Monel 400 合(he)金(jin)對于還原性硫(liu)和硫(liu)化(hua)物(wu)（液(ye)態硫(liu)和蒸汽，硫(liu)化(hua)氫）而(er)言，而(er)后者是(shi)Monel 400 合(he)金(jin)用(yong)于氧化(hua)性硫(liu)化(hua)物(wu)（如二氧化(hua)硫(liu)）中而(er)言。

三(san)、力學性能

四(si)、焊接性(xing)能

  Monel 400 合金焊接(jie)性能良好，它可采用下述方法與匹配(pei)的焊絲焊條進行(xing)焊接(jie)。

  TIG 和 MIG 法，可用 Monel 60 焊絲；

  手工電弧焊法，可用(yong) Monel 190 焊條；

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

  當與(yu)碳鋼和(he)低合金鋼焊(han)接時，可(ke)用 Monel 190 焊(han)條(tiao)。

五(wu)、冷熱加工(gong)性(xing)能(neng)

Monel 400 合金高溫下變(bian)形抗力(li)小(xiao)，故(gu)(gu)易于(yu)(yu)熱(re)加工(gong)(gong)和(he)(he)熱(re)成(cheng)型。適宜(yi)的(de)(de)熱(re)加工(gong)(gong)的(de)(de)溫度為650～1177℃。對于(yu)(yu)苛刻(ke)的(de)(de)熱(re)變(bian)形條件，建議(yi)在 927～1177℃間熱(re)加工(gong)(gong)。對于(yu)(yu)輕(qing)微變(bian)形，則可在649℃下進行。溫度較低(di)(di)時的(de)(de)熱(re)加工(gong)(gong)，可得(de)到(dao)較高的(de)(de)強(qiang)度和(he)(he)較微細的(de)(de)晶粒。此(ci)合金由(you)于(yu)(yu)具有奧氏體組織和(he)(he)高的(de)(de)塑(su)、韌性以及(ji)低(di)(di)的(de)(de)冷加工(gong)(gong)硬化傾向(xiang)，故(gu)(gu)極易冷加工(gong)(gong)變(bian)形和(he)(he)成(cheng)型。其冷加工(gong)(gong)硬化傾向(xiang)高于(yu)(yu)碳鋼，但遠比一般鉻鎳奧氏體不銹(xiu)鋼低(di)(di)。

六、熱處理工藝

為(wei)了獲得強度(du)、塑性(xing)(xing)與耐蝕(shi)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)良(liang)好配合(he)，Monel 400 合(he)金(jin)(jin)一(yi)般需(xu)要進行(xing)(xing)熱(re)處(chu)理(li)。試驗表(biao)明，隨熱(re)處(chu)理(li)溫度(du)升高(gao)，此合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)強度(du)降低，塑性(xing)(xing)、韌性(xing)(xing)增加。Monel 400 合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)固溶（退火）溫度(du)一(yi)般選在871～982℃，消(xiao)除應力熱(re)處(chu)理(li)（即(ji)消(xiao)除殘余應力，又可導致合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)再結晶）可在538～566℃間進行(xing)(xing)。為(wei)了耐應力腐蝕(shi)，消(xiao)除應力熱(re)處(chu)理(li)也可以在538～649℃間進行(xing)(xing)。隨著(zhu)熱(re)處(chu)理(li)的(de)(de)(de)溫度(du)不同，Monel 400 合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)晶粒(li)尺(chi)寸不同。

七、材料(liao)應用

Monel 400 合(he)(he)(he)金(jin)是(shi)鎳(nie)基耐蝕(shi)合(he)(he)(he)金(jin)中(zhong)用量較大的(de)一種(zhong)，它主要應用于化(hua)學和石(shi)化(hua)工(gong)業(ye)及海洋開發中(zhong)，制造各種(zhong)換熱設備、鍋爐水加熱器(qi)(qi)、石(shi)油和化(hua)工(gong)（包括(kuo)核(he)化(hua)工(gong)）用管(guan)線、容器(qi)(qi)、塔、槽、反應釜、彈性部件(jian)以(yi)及泵、閥、軸等。由于Monel 400 合(he)(he)(he)金(jin)具(ju)有(you)優良(liang)的(de)冷(leng)、熱加工(gong)性能，因此，此合(he)(he)(he)金(jin)的(de)冶金(jin)產品品種(zhong)、規格齊全，可(ke)生(sheng)產板、管(guan)（包括(kuo)焊管(guan)）、絲(si)、帶(dai)、棒材、鍛件(jian)等產品。