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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(cheng)分和組(zu)織特點(dian)

 Monel 400 合(he)金(jin)(jin)的(de)化學成分主要由30%Cu和65%Ni加上(shang)少量的(de)Fe(1%～2%)所組成。組織結構為典(dian)型單相(xiang)奧(ao)氏(shi)體(ti)組織。由于鎳(nie)和銅可(ke)以任何比例互溶，故一般(ban)沒有(you)金(jin)(jin)屬(shu)間相(xiang)析(xi)出。在金(jin)(jin)相(xiang)顯(xian)微鏡下(xia)非浸蝕(shi)條件(jian)觀察(cha)此(ci)合(he)金(jin)(jin)的(de)組織，可(ke)見奧(ao)氏(shi)體(ti)基(ji)體(ti)上(shang)有(you)非常彌散的(de)非金(jin)(jin)屬(shu)雜夾物，例如硫化物和硅酸鹽。在某(mou)些條件(jian)下(xia)，也可(ke)觀察(cha)到有(you)碳(tan)化物存在。

二、耐(nai)蝕性能

 前(qian)面已經提到鎳(nie)銅(tong)合(he)金較(jiao)純鎳(nie)更耐還原(yuan)性介質(zhi)的腐蝕(shi)，而較(jiao)純銅(tong)更耐氧(yang)化(hua)性介質(zhi)的腐蝕(shi)。Monel 400合(he)金也不(bu)例外，由于(yu)Monel 400合(he)金是(shi)呈(cheng)單相奧氏體組織，因(yin)此，此合(he)金不(bu)存在(zai)由于(yu)復(fu)相合(he)金不(bu)同(tong)相間電偶反應而引(yin)起的腐蝕(shi)。

1. 大氣腐蝕

 在大氣中，Monel 400 合(he)金具有極(ji)高的耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性，屬于極(ji)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)的合(he)金。

2. 水(shui)腐蝕

  目前許多(duo)工業(ye)合(he)金(jin)(jin)(jin)，例如不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)和(he)(he)(he)鋁(lv)合(he)金(jin)(jin)(jin)等，在(zai)工業(ye)水(shui)(shui)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)所(suo)遇到最為頭疼的(de)(de)問題(ti)就是點蝕(shi)(shi)(shi)和(he)(he)(he)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。即使(shi)它們耐(nai)一(yi)般腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性能(neng)非常(chang)好，但是一(yi)旦遇到水(shui)(shui)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，選擇(ze)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)和(he)(he)(he)鋁(lv)合(he)金(jin)(jin)(jin)時就要(yao)慎重對(dui)待。但是，Monel 400 合(he)金(jin)(jin)(jin)在(zai)多(duo)少水(shui)(shui)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)情況下，不(bu)(bu)僅耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性極佳，而且點蝕(shi)(shi)(shi)、應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)等也很少發現。在(zai)天(tian)然水(shui)(shui)和(he)(he)(he)蒸餾水(shui)(shui)中，Monel 400合(he)金(jin)(jin)(jin)是極耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率一(yi)般 小(xiao)于0.025mm/a(包括不(bu)(bu)同溫度、不(bu)(bu)同流速和(he)(he)(he)充入(ru)空氣的(de)(de)許多(duo)苛(ke)刻的(de)(de)條件）在(zai)酸性含氧化性鹽類的(de)(de)礦漿水(shui)(shui)中，對(dui)Monel 400 合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)會加重，但仍屬于耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)材料之列。在(zai)核反應(ying)(ying)堆高純(chun)水(shui)(shui)條件下，Monel 400 合(he)金(jin)(jin)(jin)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率比普(pu)通的(de)(de)Ni-Cr合(he)金(jin)(jin)(jin)0Cr15Ni75Fe和(he)(he)(he)含鈮(ni)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)0Cr18Ni11Nb高出2～3倍。

  在(zai)(zai)蒸汽和水(shui)(shui)(shui)共存的(de)(de)條件(jian)下，例如在(zai)(zai)冷凝(ning)器(qi)(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，如果有(you)二氧(yang)化(hua)碳(tan)和空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)存在(zai)(zai)，Monel 400合金(jin)(jin)在(zai)(zai)氣(qi)(qi)(qi)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)將有(you)明顯的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。試驗表明，氣(qi)(qi)(qi)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)含有(you)70%二氧(yang)化(hua)碳(tan)和30%空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)，71℃的(de)(de)蒸汽冷凝(ning)時，Monel 400 合金(jin)(jin)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率(lv)(lv)可達1.5mm/a，當氣(qi)(qi)(qi)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)二氧(yang)化(hua)碳(tan)和空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)比例有(you)變化(hua)時，此(ci)合金(jin)(jin)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率(lv)(lv)則有(you)所(suo)降低，在(zai)(zai)天(tian)然和人造海(hai)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，Monel 400合金(jin)(jin)有(you)優良的(de)(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)。在(zai)(zai)有(you)空(kong)(kong)蝕(shi)(shi)(shi)-磨蝕(shi)(shi)(shi)條件(jian)下，此(ci)合金(jin)(jin)的(de)(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)更為優越。因此(ci)，它可以制(zhi)造螺旋槳(jiang)和軸(zhou)、泵軸(zhou)、冷凝(ning)器(qi)(qi)傳熱管和葉輪(lun)等(deng)。在(zai)(zai)海(hai)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，Monel 400 合金(jin)(jin)的(de)(de)另一(yi)個重(zhong)要(yao)用(yong)途是制(zhi)造采(cai)油平臺飛濺區防海(hai)水(shui)(shui)(shui)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)結(jie)構部件(jian)。Monel 400 合金(jin)(jin)在(zai)(zai)強攪動，有(you)空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)存在(zai)(zai)的(de)(de)海(hai)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，其(qi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率(lv)(lv)一(yi)般不超過0.026mm/a。但是在(zai)(zai)靜(jing)止的(de)(de)海(hai)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，Monel 400 合金(jin)(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(qi)深度也不會超過1.3mm。

3. 高溫腐蝕

   在空氣和(he)氧(yang)中的(de)(de)試驗(yan)表明，Monel 400 合(he)金的(de)(de)抗氧(yang)化能力要低于純鎳(nie)。此時，合(he)金表面氧(yang)化膜的(de)(de)外層含(han)有CuO和(he)Cu2O,而內層富鎳(nie)，基本上市純氧(yang)化鎳(nie)。Monel 400 合(he)金在空氣中連續(xu)工作的(de)(de)溫度一般認為是(shi)在600℃左(zuo)右。

  在高溫(wen)(wen)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)中(zhong)，（無(wu)論是干的還是濕的蒸(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)），Monel400合(he)金的使用溫(wen)(wen)度要低于485℃。在高流速的蒸(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)中(zhong)，Monel 400 合(he)金的耐(nai)沖蝕(shi)(shi)性也(ye)很好。受應(ying)力的Monel 400 合(he)金在溫(wen)(wen)度高于455℃蒸(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)中(zhong)會(hui)產生沿晶脆化，此種現象(xiang)尤(you)以474℃和500℃尤(you)為明顯。這(zhe)也(ye)是確定此合(he)金用于蒸(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)中(zhong)上限溫(wen)(wen)度的主要依據(ju)。在150～250℃干蒸(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)中(zhong)，試(shi)驗1000～1150 小時，Monel 400 合(he)金的腐(fu)蝕(shi)(shi)率為≤0.026mm/a。

4. 氨

由于Monel 400 合金鎳含量(liang)高，故可(ke)耐(nai)585℃以下(xia)無水氨和(he)氮化條件下(xia)的腐(fu)蝕。

5. 硫

 與鎳相(xiang)似，Monel 400 合(he)金在(zai)熔融硫(liu)和焊(han)硫(liu)介質中(zhong)由(you)于(yu)(yu)易形成低熔點的(de)硫(liu)化(hua)(hua)鎳而(er)(er)受(shou)到腐蝕。其(qi)使用溫度(du)一般不高(gao)于(yu)(yu)320℃和370℃。前者是Monel 400 合(he)金對于(yu)(yu)還原性(xing)硫(liu)和硫(liu)化(hua)(hua)物（液(ye)態硫(liu)和蒸汽，硫(liu)化(hua)(hua)氫）而(er)(er)言，而(er)(er)后者是Monel 400 合(he)金用于(yu)(yu)氧化(hua)(hua)性(xing)硫(liu)化(hua)(hua)物（如(ru)二氧化(hua)(hua)硫(liu)）中(zhong)而(er)(er)言。

三、力學(xue)性能

四、焊接(jie)性能

  Monel 400 合(he)金焊(han)接(jie)性(xing)能良好，它可(ke)采用下述方法與匹(pi)配的焊(han)絲焊(han)條進(jin)行焊(han)接(jie)。

  TIG 和(he) MIG 法，可(ke)用 Monel 60 焊(han)絲；

  手工(gong)電弧焊法，可用 Monel 190 焊條；

  埋弧焊，可(ke)用 Monel 60 填絲 和 Incofax 5 埋弧焊劑 。

  當與碳鋼和(he)低合金鋼焊接(jie)時，可用 Monel 190 焊條。

五、冷熱加工性能

Monel 400 合金高(gao)(gao)溫下(xia)(xia)變形抗(kang)力小，故易于(yu)熱(re)(re)加工和(he)(he)(he)熱(re)(re)成型(xing)。適宜的(de)(de)熱(re)(re)加工的(de)(de)溫度為650～1177℃。對(dui)于(yu)苛刻的(de)(de)熱(re)(re)變形條件，建(jian)議在 927～1177℃間熱(re)(re)加工。對(dui)于(yu)輕微(wei)變形，則可在649℃下(xia)(xia)進行。溫度較(jiao)低時(shi)的(de)(de)熱(re)(re)加工，可得到較(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)強度和(he)(he)(he)較(jiao)微(wei)細的(de)(de)晶粒。此合金由于(yu)具(ju)有奧氏體組(zu)織和(he)(he)(he)高(gao)(gao)的(de)(de)塑、韌性以(yi)及低的(de)(de)冷加工硬化傾(qing)向，故極易冷加工變形和(he)(he)(he)成型(xing)。其冷加工硬化傾(qing)向高(gao)(gao)于(yu)碳鋼(gang)，但遠比(bi)一般鉻鎳奧氏體不銹鋼(gang)低。

六、熱處理工(gong)藝

為了獲得(de)強度(du)、塑性與耐蝕性的(de)良好配(pei)合(he)(he)，Monel 400 合(he)(he)金一般需要進(jin)(jin)(jin)行(xing)熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)。試驗表(biao)明，隨(sui)熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)溫度(du)升高，此合(he)(he)金的(de)強度(du)降低，塑性、韌性增加。Monel 400 合(he)(he)金的(de)固溶（退火）溫度(du)一般選在(zai)871～982℃，消除應力(li)熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)（即消除殘余應力(li)，又可(ke)導致合(he)(he)金的(de)再結晶）可(ke)在(zai)538～566℃間(jian)進(jin)(jin)(jin)行(xing)。為了耐應力(li)腐蝕，消除應力(li)熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)也可(ke)以在(zai)538～649℃間(jian)進(jin)(jin)(jin)行(xing)。隨(sui)著熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)的(de)溫度(du)不同，Monel 400 合(he)(he)金的(de)晶粒尺(chi)寸不同。

七、材(cai)料應(ying)用

Monel 400 合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)是鎳基耐(nai)蝕合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)中用量較(jiao)大的一(yi)種，它主要應(ying)用于化學和石(shi)化工業及海洋開發中，制造(zao)各種換熱設備、鍋(guo)爐水(shui)加(jia)熱器(qi)、石(shi)油和化工（包(bao)括核化工）用管(guan)線、容器(qi)、塔、槽、反應(ying)釜、彈性(xing)部件(jian)以及泵(beng)、閥、軸等(deng)。由于Monel 400 合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)具有優良的冷(leng)、熱加(jia)工性(xing)能，因此，此合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的冶(ye)金(jin)(jin)(jin)產品(pin)品(pin)種、規格齊全，可生產板、管(guan)（包(bao)括焊(han)管(guan)）、絲、帶、棒(bang)材(cai)、鍛件(jian)等(deng)產品(pin)。