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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、化學成分和組織(zhi)特點

 Monel 400 合(he)金的化學(xue)成分主要由(you)30%Cu和(he)(he)65%Ni加上(shang)少量的Fe(1%～2%)所組(zu)(zu)(zu)成。組(zu)(zu)(zu)織結構(gou)為典(dian)型單相奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)組(zu)(zu)(zu)織。由(you)于鎳和(he)(he)銅可以任(ren)何比例(li)互溶(rong)，故一(yi)般沒有金屬間相析出。在(zai)(zai)金相顯微鏡下非浸(jin)蝕條(tiao)件觀察此合(he)金的組(zu)(zu)(zu)織，可見奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)基體(ti)(ti)上(shang)有非常彌(mi)散(san)的非金屬雜夾物，例(li)如硫化物和(he)(he)硅酸鹽。在(zai)(zai)某些條(tiao)件下，也可觀察到有碳(tan)化物存(cun)在(zai)(zai)。

二、耐蝕性能

 前面(mian)已經提到(dao)鎳(nie)銅合(he)金較(jiao)純鎳(nie)更耐還原性介質的腐(fu)蝕(shi)，而較(jiao)純銅更耐氧化性介質的腐(fu)蝕(shi)。Monel 400合(he)金也不(bu)例外(wai)，由于(yu)Monel 400合(he)金是(shi)呈(cheng)單(dan)相奧(ao)氏體(ti)組織，因此，此合(he)金不(bu)存在由于(yu)復相合(he)金不(bu)同相間電偶(ou)反應而引起的腐(fu)蝕(shi)。

1. 大氣腐蝕

 在大氣中，Monel 400 合(he)金具(ju)有極(ji)高的耐腐(fu)蝕(shi)性，屬于(yu)極(ji)耐腐(fu)蝕(shi)的合(he)金。

2. 水腐蝕

  目前許多(duo)工(gong)業(ye)合金(jin)(jin)(jin)，例如不(bu)銹(xiu)鋼(gang)和(he)(he)(he)鋁合金(jin)(jin)(jin)等(deng)，在工(gong)業(ye)水腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)所遇到最為(wei)頭疼的(de)問題(ti)就是點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)和(he)(he)(he)應(ying)力(li)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。即使它們(men)耐(nai)一般(ban)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)能非常(chang)好，但是一旦遇到水腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)，選(xuan)擇不(bu)銹(xiu)鋼(gang)和(he)(he)(he)鋁合金(jin)(jin)(jin)時就要慎(shen)重對待(dai)。但是，Monel 400 合金(jin)(jin)(jin)在多(duo)少水腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)情況下，不(bu)僅耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)極佳，而且(qie)點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)、應(ying)力(li)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)等(deng)也很少發現(xian)。在天然水和(he)(he)(he)蒸(zheng)餾水中(zhong)，Monel 400合金(jin)(jin)(jin)是極耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)，腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速率一般(ban) 小于0.025mm/a(包括(kuo)不(bu)同(tong)溫度、不(bu)同(tong)流速和(he)(he)(he)充(chong)入空氣的(de)許多(duo)苛(ke)刻的(de)條件）在酸(suan)性(xing)含氧化性(xing)鹽(yan)類(lei)的(de)礦漿水中(zhong)，對Monel 400 合金(jin)(jin)(jin)的(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)會(hui)加重，但仍屬于耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)材料之列。在核反應(ying)堆高純水條件下，Monel 400 合金(jin)(jin)(jin)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速率比普通的(de)Ni-Cr合金(jin)(jin)(jin)0Cr15Ni75Fe和(he)(he)(he)含鈮(ni)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)0Cr18Ni11Nb高出2～3倍。

  在(zai)(zai)蒸(zheng)汽(qi)和(he)水共存(cun)的(de)(de)條件(jian)下(xia)，例如(ru)在(zai)(zai)冷(leng)凝(ning)器中(zhong)(zhong)，如(ru)果有(you)二(er)氧化碳(tan)和(he)空(kong)(kong)氣存(cun)在(zai)(zai)，Monel 400合(he)金(jin)(jin)(jin)在(zai)(zai)氣相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)將有(you)明顯的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)。試驗表明，氣相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)含有(you)70%二(er)氧化碳(tan)和(he)30%空(kong)(kong)氣，71℃的(de)(de)蒸(zheng)汽(qi)冷(leng)凝(ning)時(shi)(shi)，Monel 400 合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)可(ke)達1.5mm/a，當氣相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)二(er)氧化碳(tan)和(he)空(kong)(kong)氣的(de)(de)比例有(you)變(bian)化時(shi)(shi)，此合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)則有(you)所降(jiang)低，在(zai)(zai)天然(ran)和(he)人造(zao)海(hai)水中(zhong)(zhong)，Monel 400合(he)金(jin)(jin)(jin)有(you)優良的(de)(de)耐蝕(shi)(shi)性。在(zai)(zai)有(you)空(kong)(kong)蝕(shi)(shi)-磨蝕(shi)(shi)條件(jian)下(xia)，此合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)耐蝕(shi)(shi)性更為優越。因此，它可(ke)以制造(zao)螺旋槳(jiang)和(he)軸(zhou)、泵軸(zhou)、冷(leng)凝(ning)器傳熱(re)管和(he)葉輪等。在(zai)(zai)海(hai)水中(zhong)(zhong)，Monel 400 合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)另一(yi)個重(zhong)要(yao)用途(tu)是制造(zao)采油平(ping)臺飛濺區防海(hai)水腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)結構部件(jian)。Monel 400 合(he)金(jin)(jin)(jin)在(zai)(zai)強攪(jiao)動(dong)，有(you)空(kong)(kong)氣存(cun)在(zai)(zai)的(de)(de)海(hai)水中(zhong)(zhong)，其腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)一(yi)般不(bu)超過0.026mm/a。但是在(zai)(zai)靜止(zhi)的(de)(de)海(hai)水中(zhong)(zhong)，Monel 400 合(he)金(jin)(jin)(jin)易產生(sheng)點(dian)蝕(shi)(shi)，而此種點(dian)蝕(shi)(shi)擴(kuo)展(zhan)確很慢，幾年后其深(shen)度(du)也不(bu)會超過1.3mm。

3. 高溫腐蝕

   在(zai)空氣和氧(yang)(yang)中的(de)試(shi)驗表明，Monel 400 合(he)金(jin)的(de)抗氧(yang)(yang)化(hua)能力要低于(yu)純(chun)(chun)鎳。此時，合(he)金(jin)表面(mian)氧(yang)(yang)化(hua)膜(mo)的(de)外層含(han)有CuO和Cu2O,而(er)內層富鎳，基本(ben)上市純(chun)(chun)氧(yang)(yang)化(hua)鎳。Monel 400 合(he)金(jin)在(zai)空氣中連續工作的(de)溫度一(yi)般(ban)認為(wei)是(shi)在(zai)600℃左右。

  在(zai)(zai)高溫(wen)(wen)蒸(zheng)汽中，（無論是干的(de)(de)還是濕的(de)(de)蒸(zheng)汽），Monel400合(he)金(jin)的(de)(de)使用溫(wen)(wen)度(du)要低于485℃。在(zai)(zai)高流速(su)的(de)(de)蒸(zheng)汽中，Monel 400 合(he)金(jin)的(de)(de)耐沖蝕性(xing)也很好。受應力(li)的(de)(de)Monel 400 合(he)金(jin)在(zai)(zai)溫(wen)(wen)度(du)高于455℃蒸(zheng)汽中會產生沿(yan)晶脆化，此(ci)種現象尤以474℃和500℃尤為明顯。這也是確(que)定此(ci)合(he)金(jin)用于蒸(zheng)汽中上限溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)主要依據(ju)。在(zai)(zai)150～250℃干蒸(zheng)汽中，試驗1000～1150 小時，Monel 400 合(he)金(jin)的(de)(de)腐蝕率為≤0.026mm/a。

4. 氨

由于Monel 400 合金鎳含量高，故(gu)可耐(nai)585℃以下(xia)無(wu)水氨和氮化(hua)條件下(xia)的腐蝕(shi)。

5. 硫

 與鎳(nie)相似，Monel 400 合金(jin)在熔融硫(liu)(liu)和焊硫(liu)(liu)介質中(zhong)由于(yu)易(yi)形成低熔點的(de)硫(liu)(liu)化鎳(nie)而(er)(er)受到(dao)腐蝕。其(qi)使用溫(wen)度一般不高(gao)于(yu)320℃和370℃。前者是Monel 400 合金(jin)對于(yu)還原性硫(liu)(liu)和硫(liu)(liu)化物(wu)（液(ye)態硫(liu)(liu)和蒸(zheng)汽，硫(liu)(liu)化氫）而(er)(er)言(yan)，而(er)(er)后者是Monel 400 合金(jin)用于(yu)氧化性硫(liu)(liu)化物(wu)（如(ru)二氧化硫(liu)(liu)）中(zhong)而(er)(er)言(yan)。

三(san)、力(li)學性能

四、焊接性能

  Monel 400 合(he)金焊接性能良好(hao)，它可(ke)采用下(xia)述方法與匹配的焊絲焊條進(jin)行焊接。

  TIG 和 MIG 法，可用 Monel 60 焊絲；

  手工電弧(hu)焊法，可用 Monel 190 焊條；

  埋(mai)弧(hu)焊，可用(yong) Monel 60 填絲 和 Incofax 5 埋(mai)弧(hu)焊劑 。

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

五、冷熱加工性能

Monel 400 合(he)金(jin)高溫下變(bian)形抗力小，故易于熱加工(gong)和熱成型。適宜的(de)(de)(de)熱加工(gong)的(de)(de)(de)溫度為650～1177℃。對于苛刻的(de)(de)(de)熱變(bian)形條件，建議在 927～1177℃間(jian)熱加工(gong)。對于輕微變(bian)形，則可在649℃下進行。溫度較(jiao)(jiao)低(di)(di)時的(de)(de)(de)熱加工(gong)，可得到較(jiao)(jiao)高的(de)(de)(de)強(qiang)度和較(jiao)(jiao)微細的(de)(de)(de)晶粒。此合(he)金(jin)由(you)于具有奧氏體(ti)(ti)組織和高的(de)(de)(de)塑、韌性(xing)以(yi)及低(di)(di)的(de)(de)(de)冷(leng)加工(gong)硬化(hua)傾(qing)向(xiang)，故極易冷(leng)加工(gong)變(bian)形和成型。其冷(leng)加工(gong)硬化(hua)傾(qing)向(xiang)高于碳鋼，但(dan)遠(yuan)比一(yi)般鉻鎳奧氏體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼低(di)(di)。

六、熱(re)處(chu)理(li)工藝(yi)

為(wei)了(le)獲(huo)得(de)強度、塑性(xing)(xing)與(yu)耐蝕性(xing)(xing)的良好(hao)配合(he)，Monel 400 合(he)金一(yi)般需要(yao)進行熱(re)處理(li)。試驗表明(ming)，隨(sui)熱(re)處理(li)溫(wen)度升高，此合(he)金的強度降低，塑性(xing)(xing)、韌(ren)性(xing)(xing)增加。Monel 400 合(he)金的固溶（退火(huo)）溫(wen)度一(yi)般選在(zai)871～982℃，消(xiao)除(chu)應力熱(re)處理(li)（即消(xiao)除(chu)殘(can)余(yu)應力，又可(ke)(ke)導(dao)致合(he)金的再結晶）可(ke)(ke)在(zai)538～566℃間進行。為(wei)了(le)耐應力腐蝕，消(xiao)除(chu)應力熱(re)處理(li)也可(ke)(ke)以在(zai)538～649℃間進行。隨(sui)著(zhu)熱(re)處理(li)的溫(wen)度不同，Monel 400 合(he)金的晶粒尺(chi)寸不同。

七、材料應用

Monel 400 合(he)金是鎳基耐蝕合(he)金中用量(liang)較大(da)的一種(zhong)，它主(zhu)要應(ying)用于(yu)化(hua)學和(he)石(shi)(shi)化(hua)工業(ye)及(ji)海洋(yang)開發(fa)中，制造(zao)各種(zhong)換熱設備、鍋爐水(shui)加熱器(qi)、石(shi)(shi)油和(he)化(hua)工（包(bao)括核化(hua)工）用管線、容器(qi)、塔、槽、反應(ying)釜、彈性部件(jian)以及(ji)泵、閥、軸等。由于(yu)Monel 400 合(he)金具有(you)優良的冷、熱加工性能，因此，此合(he)金的冶金產(chan)品品種(zhong)、規格齊全，可生(sheng)產(chan)板、管（包(bao)括焊管）、絲、帶、棒(bang)材(cai)、鍛件(jian)等產(chan)品。