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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)、化學成(cheng)分和組織特點

 Monel 400 合(he)金(jin)的(de)化學成(cheng)分主(zhu)要由(you)30%Cu和(he)(he)65%Ni加上(shang)少量(liang)的(de)Fe(1%～2%)所組(zu)(zu)(zu)成(cheng)。組(zu)(zu)(zu)織結構(gou)為典型單相(xiang)奧氏體組(zu)(zu)(zu)織。由(you)于鎳和(he)(he)銅可以任何比例(li)互溶，故一般(ban)沒有(you)(you)金(jin)屬(shu)間(jian)相(xiang)析出(chu)。在金(jin)相(xiang)顯微鏡(jing)下(xia)(xia)非浸蝕條(tiao)件觀察此合(he)金(jin)的(de)組(zu)(zu)(zu)織，可見(jian)奧氏體基體上(shang)有(you)(you)非常彌散的(de)非金(jin)屬(shu)雜夾物，例(li)如硫化物和(he)(he)硅酸鹽。在某些條(tiao)件下(xia)(xia)，也(ye)可觀察到有(you)(you)碳化物存在。

二、耐蝕性能(neng)

 前面已經提到鎳銅合(he)金較純(chun)鎳更耐還原(yuan)性(xing)介質的腐(fu)蝕(shi)，而較純(chun)銅更耐氧化(hua)性(xing)介質的腐(fu)蝕(shi)。Monel 400合(he)金也不(bu)例外，由于Monel 400合(he)金是呈單相(xiang)奧氏體組織，因此，此合(he)金不(bu)存在(zai)由于復相(xiang)合(he)金不(bu)同相(xiang)間電偶反應而引起的腐(fu)蝕(shi)。

1. 大氣腐蝕(shi)

 在大氣(qi)中，Monel 400 合(he)金具(ju)有極高的(de)耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)，屬于(yu)極耐(nai)腐蝕(shi)的(de)合(he)金。

2. 水腐(fu)蝕

  目前許(xu)多工業合金(jin)，例如不(bu)(bu)銹(xiu)鋼和(he)鋁(lv)合金(jin)等，在(zai)工業水(shui)(shui)腐蝕(shi)(shi)(shi)所遇到最(zui)為頭疼的問題就是點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)和(he)應力(li)腐蝕(shi)(shi)(shi)。即使(shi)它們耐一(yi)般腐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)能非常好，但(dan)是一(yi)旦遇到水(shui)(shui)腐蝕(shi)(shi)(shi)，選(xuan)擇不(bu)(bu)銹(xiu)鋼和(he)鋁(lv)合金(jin)時就要慎重對(dui)待。但(dan)是，Monel 400 合金(jin)在(zai)多少水(shui)(shui)腐蝕(shi)(shi)(shi)情況下，不(bu)(bu)僅耐腐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)極佳，而(er)且點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)、應力(li)腐蝕(shi)(shi)(shi)等也(ye)很少發(fa)現(xian)。在(zai)天然水(shui)(shui)和(he)蒸餾水(shui)(shui)中，Monel 400合金(jin)是極耐腐蝕(shi)(shi)(shi)，腐蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率一(yi)般 小于(yu)0.025mm/a(包(bao)括不(bu)(bu)同(tong)溫(wen)度、不(bu)(bu)同(tong)流速(su)和(he)充(chong)入空(kong)氣的許(xu)多苛(ke)刻(ke)的條件(jian)）在(zai)酸性(xing)含(han)氧化(hua)性(xing)鹽類(lei)的礦漿水(shui)(shui)中，對(dui)Monel 400 合金(jin)的腐蝕(shi)(shi)(shi)會加重，但(dan)仍(reng)屬于(yu)耐蝕(shi)(shi)(shi)材料之列。在(zai)核反應堆(dui)高純(chun)水(shui)(shui)條件(jian)下，Monel 400 合金(jin)腐蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率比普通的Ni-Cr合金(jin)0Cr15Ni75Fe和(he)含(han)鈮不(bu)(bu)銹(xiu)鋼0Cr18Ni11Nb高出2～3倍。

  在(zai)蒸(zheng)汽(qi)和(he)(he)水(shui)共存(cun)的(de)(de)(de)條件下(xia)(xia)，例(li)如在(zai)冷凝器中(zhong)，如果有(you)(you)(you)二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)和(he)(he)空(kong)(kong)氣(qi)存(cun)在(zai)，Monel 400合(he)(he)金(jin)在(zai)氣(qi)相中(zhong)將(jiang)有(you)(you)(you)明顯(xian)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。試驗(yan)表(biao)明，氣(qi)相中(zhong)含有(you)(you)(you)70%二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)和(he)(he)30%空(kong)(kong)氣(qi)，71℃的(de)(de)(de)蒸(zheng)汽(qi)冷凝時(shi)，Monel 400 合(he)(he)金(jin)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率可達1.5mm/a，當氣(qi)相中(zhong)的(de)(de)(de)二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)和(he)(he)空(kong)(kong)氣(qi)的(de)(de)(de)比例(li)有(you)(you)(you)變化(hua)時(shi)，此(ci)合(he)(he)金(jin)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率則有(you)(you)(you)所降(jiang)低，在(zai)天然和(he)(he)人造海水(shui)中(zhong)，Monel 400合(he)(he)金(jin)有(you)(you)(you)優(you)良的(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性。在(zai)有(you)(you)(you)空(kong)(kong)蝕(shi)(shi)(shi)-磨蝕(shi)(shi)(shi)條件下(xia)(xia)，此(ci)合(he)(he)金(jin)的(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性更為優(you)越(yue)。因此(ci)，它可以制造螺旋(xuan)槳和(he)(he)軸、泵軸、冷凝器傳(chuan)熱管和(he)(he)葉輪等。在(zai)海水(shui)中(zhong)，Monel 400 合(he)(he)金(jin)的(de)(de)(de)另一個重要用途是(shi)制造采油平臺(tai)飛濺區防海水(shui)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)結(jie)構部(bu)件。Monel 400 合(he)(he)金(jin)在(zai)強攪動(dong)，有(you)(you)(you)空(kong)(kong)氣(qi)存(cun)在(zai)的(de)(de)(de)海水(shui)中(zhong)，其腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率一般(ban)不超(chao)過0.026mm/a。但是(shi)在(zai)靜止的(de)(de)(de)海水(shui)中(zhong)，Monel 400 合(he)(he)金(jin)易產生點蝕(shi)(shi)(shi)，而此(ci)種點蝕(shi)(shi)(shi)擴展確很慢，幾年(nian)后其深度(du)也不會超(chao)過1.3mm。

3. 高(gao)溫(wen)腐蝕

   在(zai)空氣和氧中(zhong)的(de)試驗(yan)表(biao)明，Monel 400 合金的(de)抗氧化(hua)能力要(yao)低于純鎳(nie)(nie)(nie)。此時，合金表(biao)面氧化(hua)膜的(de)外(wai)層含有CuO和Cu2O,而內層富鎳(nie)(nie)(nie)，基本上市純氧化(hua)鎳(nie)(nie)(nie)。Monel 400 合金在(zai)空氣中(zhong)連續(xu)工作的(de)溫(wen)度(du)一般認為是在(zai)600℃左右。

  在高溫蒸汽中(zhong)，（無(wu)論是(shi)干的(de)(de)還是(shi)濕的(de)(de)蒸汽），Monel400合(he)(he)金(jin)的(de)(de)使用(yong)溫度(du)要低于485℃。在高流(liu)速(su)的(de)(de)蒸汽中(zhong)，Monel 400 合(he)(he)金(jin)的(de)(de)耐沖蝕性也(ye)很(hen)好。受應(ying)力的(de)(de)Monel 400 合(he)(he)金(jin)在溫度(du)高于455℃蒸汽中(zhong)會產生沿晶脆化，此(ci)種現象尤(you)以(yi)474℃和500℃尤(you)為(wei)明顯。這也(ye)是(shi)確定此(ci)合(he)(he)金(jin)用(yong)于蒸汽中(zhong)上限(xian)溫度(du)的(de)(de)主(zhu)要依據。在150～250℃干蒸汽中(zhong)，試驗1000～1150 小時，Monel 400 合(he)(he)金(jin)的(de)(de)腐蝕率為(wei)≤0.026mm/a。

4. 氨

由于Monel 400 合金鎳含量高，故可耐585℃以下無水(shui)氨和(he)氮化條(tiao)件下的腐蝕。

5. 硫

 與鎳相(xiang)似，Monel 400 合金(jin)在熔(rong)融硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)和(he)焊硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)介質中(zhong)由于(yu)(yu)易形成低(di)熔(rong)點的硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化鎳而受到腐蝕(shi)。其(qi)使用溫度一(yi)般不高于(yu)(yu)320℃和(he)370℃。前(qian)者是Monel 400 合金(jin)對于(yu)(yu)還原性硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)和(he)硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化物（液態硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)和(he)蒸汽，硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化氫）而言(yan)，而后者是Monel 400 合金(jin)用于(yu)(yu)氧化性硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)化物（如二氧化硫(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)）中(zhong)而言(yan)。

三(san)、力學(xue)性能(neng)

四、焊接性(xing)能

  Monel 400 合金(jin)焊(han)接性能(neng)良好，它可(ke)采用下述方法與匹配(pei)的(de)焊(han)絲焊(han)條進(jin)行焊(han)接。

  TIG 和 MIG 法，可用 Monel 60 焊絲；

  手工電弧(hu)焊法，可(ke)用(yong) Monel 190 焊條；

  埋弧(hu)焊，可用 Monel 60 填絲 和(he) Incofax 5 埋弧(hu)焊劑 。

  當(dang)與碳鋼(gang)和低合金鋼(gang)焊接(jie)時(shi)，可用(yong) Monel 190 焊條。

五、冷熱加(jia)工性能

Monel 400 合金高(gao)溫下變形抗力小，故易于(yu)熱(re)加(jia)工(gong)(gong)和熱(re)成型(xing)。適宜的熱(re)加(jia)工(gong)(gong)的溫度(du)為(wei)650～1177℃。對(dui)于(yu)苛刻的熱(re)變形條(tiao)件(jian)，建議在 927～1177℃間熱(re)加(jia)工(gong)(gong)。對(dui)于(yu)輕微變形，則可在649℃下進行(xing)。溫度(du)較(jiao)低時的熱(re)加(jia)工(gong)(gong)，可得到(dao)較(jiao)高(gao)的強度(du)和較(jiao)微細的晶粒(li)。此(ci)合金由(you)于(yu)具有奧(ao)氏體組織和高(gao)的塑(su)、韌性(xing)以及低的冷(leng)加(jia)工(gong)(gong)硬化傾(qing)向，故極易冷(leng)加(jia)工(gong)(gong)變形和成型(xing)。其(qi)冷(leng)加(jia)工(gong)(gong)硬化傾(qing)向高(gao)于(yu)碳鋼，但遠比一般鉻鎳奧(ao)氏體不(bu)銹鋼低。

六、熱(re)處(chu)理(li)工藝

為了(le)獲得強(qiang)度(du)(du)、塑性(xing)與(yu)耐蝕性(xing)的(de)良好(hao)配合(he)(he)(he)，Monel 400 合(he)(he)(he)金(jin)(jin)一般需要進(jin)行熱(re)處(chu)理(li)(li)(li)。試驗表明，隨熱(re)處(chu)理(li)(li)(li)溫度(du)(du)升高，此合(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)強(qiang)度(du)(du)降低，塑性(xing)、韌性(xing)增加。Monel 400 合(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)固溶（退火）溫度(du)(du)一般選在871～982℃，消(xiao)除(chu)應(ying)力(li)熱(re)處(chu)理(li)(li)(li)（即消(xiao)除(chu)殘余應(ying)力(li)，又可導致(zhi)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)再結晶）可在538～566℃間(jian)進(jin)行。為了(le)耐應(ying)力(li)腐蝕，消(xiao)除(chu)應(ying)力(li)熱(re)處(chu)理(li)(li)(li)也可以(yi)在538～649℃間(jian)進(jin)行。隨著熱(re)處(chu)理(li)(li)(li)的(de)溫度(du)(du)不同(tong)，Monel 400 合(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)晶粒尺寸不同(tong)。

七、材料應用

Monel 400 合金(jin)(jin)是鎳基耐(nai)蝕合金(jin)(jin)中用(yong)量(liang)較大的(de)(de)一種，它主要應用(yong)于化學和石化工(gong)業及(ji)海洋開發中，制造各種換熱設備(bei)、鍋爐水加熱器、石油(you)和化工(gong)（包括(kuo)核化工(gong)）用(yong)管線(xian)、容器、塔、槽、反(fan)應釜、彈性部件(jian)以及(ji)泵、閥、軸等。由(you)于Monel 400 合金(jin)(jin)具有優良的(de)(de)冷(leng)、熱加工(gong)性能(neng)，因(yin)此，此合金(jin)(jin)的(de)(de)冶金(jin)(jin)產品(pin)品(pin)種、規(gui)格齊(qi)全，可生產板、管（包括(kuo)焊管）、絲、帶(dai)、棒材、鍛件(jian)等產品(pin)。