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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(fen)和組(zu)織特點

 Monel 400 合金(jin)的化學成(cheng)分主(zhu)要由(you)30%Cu和65%Ni加上(shang)少量的Fe(1%～2%)所組成(cheng)。組織結(jie)構為典型單相(xiang)奧氏(shi)體組織。由(you)于鎳和銅可以任(ren)何(he)比例互溶，故(gu)一般沒有(you)金(jin)屬間(jian)相(xiang)析出。在金(jin)相(xiang)顯微鏡下非浸蝕(shi)條件(jian)觀察(cha)此合金(jin)的組織，可見奧氏(shi)體基體上(shang)有(you)非常(chang)彌散(san)的非金(jin)屬雜(za)夾物，例如(ru)硫化物和硅酸鹽。在某些條件(jian)下，也可觀察(cha)到(dao)有(you)碳化物存(cun)在。

二、耐(nai)蝕(shi)性(xing)能

 前(qian)面(mian)已(yi)經(jing)提(ti)到鎳銅合(he)金(jin)(jin)(jin)較(jiao)純鎳更耐還(huan)原(yuan)性介(jie)質(zhi)的(de)腐(fu)蝕，而較(jiao)純銅更耐氧(yang)化性介(jie)質(zhi)的(de)腐(fu)蝕。Monel 400合(he)金(jin)(jin)(jin)也(ye)不例外，由于(yu)Monel 400合(he)金(jin)(jin)(jin)是呈單相(xiang)奧氏體組織，因此，此合(he)金(jin)(jin)(jin)不存在由于(yu)復(fu)相(xiang)合(he)金(jin)(jin)(jin)不同相(xiang)間電偶(ou)反應而引起的(de)腐(fu)蝕。

1. 大氣腐蝕

 在大氣中，Monel 400 合(he)金具有極高的耐腐(fu)蝕性，屬于極耐腐(fu)蝕的合(he)金。

2. 水腐蝕

  目前許(xu)多(duo)(duo)工業(ye)合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)，例如不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)和(he)鋁合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)等(deng)，在工業(ye)水(shui)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)所遇到(dao)最為(wei)頭疼(teng)的(de)問題就(jiu)是(shi)點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)和(he)應力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。即使它(ta)們耐(nai)一般腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性能非常好(hao)，但是(shi)一旦遇到(dao)水(shui)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)，選擇不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)和(he)鋁合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)時就(jiu)要慎重對待(dai)。但是(shi)，Monel 400 合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)在多(duo)(duo)少水(shui)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)情況下，不(bu)(bu)僅耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性極佳，而且點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)、應力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)等(deng)也很(hen)少發(fa)現。在天然水(shui)和(he)蒸餾水(shui)中(zhong)，Monel 400合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)是(shi)極耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)，腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速率(lv)一般 小于0.025mm/a(包括不(bu)(bu)同溫(wen)度、不(bu)(bu)同流(liu)速和(he)充入空氣的(de)許(xu)多(duo)(duo)苛刻的(de)條(tiao)件）在酸(suan)性含(han)(han)氧(yang)化(hua)性鹽類的(de)礦漿(jiang)水(shui)中(zhong)，對Monel 400 合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)會加(jia)重，但仍屬(shu)于耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)材料之列(lie)。在核反應堆高純水(shui)條(tiao)件下，Monel 400 合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速率(lv)比(bi)普通的(de)Ni-Cr合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)0Cr15Ni75Fe和(he)含(han)(han)鈮不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)0Cr18Ni11Nb高出2～3倍(bei)。

  在(zai)(zai)(zai)蒸(zheng)汽和(he)水(shui)(shui)(shui)共存的(de)(de)(de)條(tiao)件下(xia)，例如(ru)在(zai)(zai)(zai)冷(leng)凝(ning)器中，如(ru)果有二氧(yang)化碳和(he)空(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)存在(zai)(zai)(zai)，Monel 400合金(jin)(jin)在(zai)(zai)(zai)氣(qi)(qi)相(xiang)中將有明顯的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)。試驗表明，氣(qi)(qi)相(xiang)中含有70%二氧(yang)化碳和(he)30%空(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)，71℃的(de)(de)(de)蒸(zheng)汽冷(leng)凝(ning)時，Monel 400 合金(jin)(jin)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)速率可達1.5mm/a，當氣(qi)(qi)相(xiang)中的(de)(de)(de)二氧(yang)化碳和(he)空(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)的(de)(de)(de)比例有變(bian)化時，此合金(jin)(jin)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)速率則有所降低，在(zai)(zai)(zai)天(tian)然和(he)人造海(hai)水(shui)(shui)(shui)中，Monel 400合金(jin)(jin)有優良的(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性。在(zai)(zai)(zai)有空(kong)(kong)(kong)蝕(shi)-磨蝕(shi)條(tiao)件下(xia)，此合金(jin)(jin)的(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性更為(wei)優越(yue)。因此，它可以(yi)制造螺旋槳和(he)軸、泵(beng)軸、冷(leng)凝(ning)器傳熱管和(he)葉輪等。在(zai)(zai)(zai)海(hai)水(shui)(shui)(shui)中，Monel 400 合金(jin)(jin)的(de)(de)(de)另一個重(zhong)要(yao)用途是制造采(cai)油平臺飛濺(jian)區(qu)防海(hai)水(shui)(shui)(shui)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)結構部件。Monel 400 合金(jin)(jin)在(zai)(zai)(zai)強攪(jiao)動(dong)，有空(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)存在(zai)(zai)(zai)的(de)(de)(de)海(hai)水(shui)(shui)(shui)中，其腐(fu)蝕(shi)速率一般不超過0.026mm/a。但是在(zai)(zai)(zai)靜止的(de)(de)(de)海(hai)水(shui)(shui)(shui)中，Monel 400 合金(jin)(jin)易產生點蝕(shi)，而此種點蝕(shi)擴展確很慢，幾年后其深度也不會超過1.3mm。

3. 高溫腐(fu)蝕

   在空氣和氧中的(de)試驗表明，Monel 400 合金的(de)抗(kang)氧化(hua)能力要低于純鎳。此時，合金表面氧化(hua)膜的(de)外層含有CuO和Cu2O,而內(nei)層富鎳，基本上(shang)市純氧化(hua)鎳。Monel 400 合金在空氣中連續工(gong)作(zuo)的(de)溫度一(yi)般認(ren)為是在600℃左右(you)。

  在(zai)高(gao)溫(wen)蒸汽中，（無論是干的(de)(de)(de)(de)(de)還(huan)是濕的(de)(de)(de)(de)(de)蒸汽），Monel400合(he)金的(de)(de)(de)(de)(de)使用(yong)溫(wen)度要(yao)低于485℃。在(zai)高(gao)流速的(de)(de)(de)(de)(de)蒸汽中，Monel 400 合(he)金的(de)(de)(de)(de)(de)耐沖蝕性也(ye)很好。受應(ying)力的(de)(de)(de)(de)(de)Monel 400 合(he)金在(zai)溫(wen)度高(gao)于455℃蒸汽中會產生沿晶脆化，此種現象尤(you)以474℃和500℃尤(you)為(wei)(wei)明顯。這(zhe)也(ye)是確定此合(he)金用(yong)于蒸汽中上限溫(wen)度的(de)(de)(de)(de)(de)主要(yao)依據(ju)。在(zai)150～250℃干蒸汽中，試驗(yan)1000～1150 小時，Monel 400 合(he)金的(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕率為(wei)(wei)≤0.026mm/a。

4. 氨

由于Monel 400 合金鎳(nie)含量高，故可耐585℃以下(xia)無水氨(an)和氮化條件下(xia)的(de)腐蝕(shi)。

5. 硫

 與(yu)鎳相似(si)，Monel 400 合(he)金(jin)在熔融硫(liu)和焊硫(liu)介質中由(you)于(yu)(yu)(yu)易(yi)形成低熔點的硫(liu)化(hua)(hua)鎳而(er)(er)受到(dao)腐蝕。其使用溫度一般不高于(yu)(yu)(yu)320℃和370℃。前者是Monel 400 合(he)金(jin)對于(yu)(yu)(yu)還(huan)原性(xing)硫(liu)和硫(liu)化(hua)(hua)物（液態硫(liu)和蒸(zheng)汽，硫(liu)化(hua)(hua)氫(qing)）而(er)(er)言，而(er)(er)后者是Monel 400 合(he)金(jin)用于(yu)(yu)(yu)氧(yang)化(hua)(hua)性(xing)硫(liu)化(hua)(hua)物（如二(er)氧(yang)化(hua)(hua)硫(liu)）中而(er)(er)言。

三、力學性能

四(si)、焊接(jie)性能

  Monel 400 合金焊(han)接(jie)性能良好(hao)，它(ta)可采用下述(shu)方法(fa)與匹配(pei)的焊(han)絲焊(han)條進(jin)行焊(han)接(jie)。

  TIG 和 MIG 法，可用(yong) Monel 60 焊絲；

  手工電弧焊法，可用(yong) Monel 190 焊條；

  埋(mai)弧(hu)焊，可用 Monel 60 填(tian)絲 和 Incofax 5 埋(mai)弧(hu)焊劑 。

  當與碳(tan)鋼(gang)和(he)低合金鋼(gang)焊接時，可用 Monel 190 焊條。

五、冷(leng)熱加工性能

Monel 400 合金(jin)高溫(wen)下(xia)(xia)變形抗力小，故易于(yu)(yu)熱(re)加(jia)工(gong)(gong)(gong)和(he)(he)(he)熱(re)成型。適宜的(de)熱(re)加(jia)工(gong)(gong)(gong)的(de)溫(wen)度(du)為650～1177℃。對于(yu)(yu)苛刻的(de)熱(re)變形條件(jian)，建議在 927～1177℃間熱(re)加(jia)工(gong)(gong)(gong)。對于(yu)(yu)輕微變形，則可(ke)在649℃下(xia)(xia)進行。溫(wen)度(du)較低時(shi)的(de)熱(re)加(jia)工(gong)(gong)(gong)，可(ke)得到較高的(de)強度(du)和(he)(he)(he)較微細(xi)的(de)晶粒。此合金(jin)由于(yu)(yu)具有(you)奧(ao)(ao)氏體組(zu)織(zhi)和(he)(he)(he)高的(de)塑、韌性以及低的(de)冷(leng)加(jia)工(gong)(gong)(gong)硬化傾(qing)向(xiang)，故極易冷(leng)加(jia)工(gong)(gong)(gong)變形和(he)(he)(he)成型。其(qi)冷(leng)加(jia)工(gong)(gong)(gong)硬化傾(qing)向(xiang)高于(yu)(yu)碳鋼，但遠(yuan)比一般鉻鎳奧(ao)(ao)氏體不銹鋼低。

六、熱處理工藝

為(wei)了獲(huo)得(de)強度(du)(du)、塑性(xing)(xing)與耐蝕性(xing)(xing)的(de)良好(hao)配合(he)，Monel 400 合(he)金(jin)(jin)一般(ban)需要進行熱(re)處(chu)(chu)理(li)。試驗(yan)表明，隨(sui)熱(re)處(chu)(chu)理(li)溫(wen)度(du)(du)升高，此合(he)金(jin)(jin)的(de)強度(du)(du)降(jiang)低，塑性(xing)(xing)、韌(ren)性(xing)(xing)增加。Monel 400 合(he)金(jin)(jin)的(de)固溶（退(tui)火）溫(wen)度(du)(du)一般(ban)選在871～982℃，消除(chu)應(ying)(ying)(ying)(ying)力熱(re)處(chu)(chu)理(li)（即消除(chu)殘余應(ying)(ying)(ying)(ying)力，又可導(dao)致(zhi)合(he)金(jin)(jin)的(de)再結晶）可在538～566℃間進行。為(wei)了耐應(ying)(ying)(ying)(ying)力腐(fu)蝕，消除(chu)應(ying)(ying)(ying)(ying)力熱(re)處(chu)(chu)理(li)也可以(yi)在538～649℃間進行。隨(sui)著熱(re)處(chu)(chu)理(li)的(de)溫(wen)度(du)(du)不(bu)同(tong)(tong)，Monel 400 合(he)金(jin)(jin)的(de)晶粒尺寸不(bu)同(tong)(tong)。

七、材料應用

Monel 400 合金(jin)是鎳基(ji)耐(nai)蝕合金(jin)中用(yong)量較大的(de)一種，它主要(yao)應用(yong)于化學和石化工業及海洋開發中，制造各種換熱設備、鍋爐水(shui)加熱器、石油和化工（包(bao)括核(he)化工）用(yong)管(guan)線、容(rong)器、塔、槽、反應釜(fu)、彈性(xing)部件以及泵、閥、軸等(deng)。由于Monel 400 合金(jin)具(ju)有(you)優良的(de)冷、熱加工性(xing)能，因此(ci)，此(ci)合金(jin)的(de)冶金(jin)產(chan)品(pin)品(pin)種、規格齊全，可生產(chan)板、管(guan)（包(bao)括焊(han)管(guan)）、絲(si)、帶、棒材、鍛件等(deng)產(chan)品(pin)。