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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(he)組織特點

 Monel 400 合金的(de)化(hua)學成分(fen)主要由(you)30%Cu和(he)65%Ni加上少量的(de)Fe(1%～2%)所組(zu)成。組(zu)織結構為(wei)典型單相(xiang)(xiang)奧氏(shi)體組(zu)織。由(you)于鎳(nie)和(he)銅(tong)可(ke)以任何比例互(hu)溶，故一(yi)般沒有(you)金屬間相(xiang)(xiang)析出。在金相(xiang)(xiang)顯微(wei)鏡下非浸蝕條件觀(guan)察此合金的(de)組(zu)織，可(ke)見奧氏(shi)體基體上有(you)非常彌散的(de)非金屬雜夾物，例如硫(liu)化(hua)物和(he)硅(gui)酸(suan)鹽。在某些條件下，也可(ke)觀(guan)察到有(you)碳(tan)化(hua)物存在。

二、耐蝕性能(neng)

 前面已經提到鎳銅合(he)金(jin)(jin)較純鎳更耐(nai)還原(yuan)性介質(zhi)的腐(fu)蝕(shi)，而(er)較純銅更耐(nai)氧(yang)化性介質(zhi)的腐(fu)蝕(shi)。Monel 400合(he)金(jin)(jin)也不例外，由于Monel 400合(he)金(jin)(jin)是(shi)呈單相(xiang)奧氏體組(zu)織，因此，此合(he)金(jin)(jin)不存在由于復相(xiang)合(he)金(jin)(jin)不同(tong)相(xiang)間(jian)電偶(ou)反應而(er)引起(qi)的腐(fu)蝕(shi)。

1. 大氣腐蝕

 在大(da)氣(qi)中(zhong)，Monel 400 合金(jin)具有極(ji)高的(de)耐(nai)腐蝕(shi)性，屬于極(ji)耐(nai)腐蝕(shi)的(de)合金(jin)。

2. 水腐蝕

  目前許(xu)多工(gong)(gong)業合(he)(he)(he)金，例如不(bu)(bu)銹鋼和(he)鋁合(he)(he)(he)金等(deng)，在工(gong)(gong)業水(shui)(shui)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)所遇到最為頭疼的(de)(de)問題(ti)就是點(dian)蝕(shi)和(he)應(ying)力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。即使它們耐(nai)(nai)一般(ban)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)能非常好，但(dan)是一旦遇到水(shui)(shui)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)，選擇不(bu)(bu)銹鋼和(he)鋁合(he)(he)(he)金時就要慎(shen)重對待(dai)。但(dan)是，Monel 400 合(he)(he)(he)金在多少水(shui)(shui)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)情況下，不(bu)(bu)僅(jin)耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)極佳，而且點(dian)蝕(shi)、應(ying)力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)等(deng)也很少發現。在天然(ran)水(shui)(shui)和(he)蒸餾水(shui)(shui)中，Monel 400合(he)(he)(he)金是極耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)，腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率一般(ban) 小于0.025mm/a(包括不(bu)(bu)同溫度、不(bu)(bu)同流(liu)速(su)和(he)充入空(kong)氣的(de)(de)許(xu)多苛刻的(de)(de)條件(jian)）在酸性(xing)(xing)含(han)氧化性(xing)(xing)鹽類的(de)(de)礦漿水(shui)(shui)中，對Monel 400 合(he)(he)(he)金的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)會加重，但(dan)仍屬(shu)于耐(nai)(nai)蝕(shi)材料之(zhi)列(lie)。在核反應(ying)堆高純水(shui)(shui)條件(jian)下，Monel 400 合(he)(he)(he)金腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率比普通的(de)(de)Ni-Cr合(he)(he)(he)金0Cr15Ni75Fe和(he)含(han)鈮不(bu)(bu)銹鋼0Cr18Ni11Nb高出2～3倍。

  在(zai)(zai)(zai)蒸(zheng)汽和(he)(he)(he)水(shui)(shui)共(gong)存(cun)(cun)的(de)(de)條件(jian)下(xia)，例如在(zai)(zai)(zai)冷凝器中(zhong)(zhong)，如果有(you)二(er)氧化碳和(he)(he)(he)空(kong)(kong)氣(qi)存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)，Monel 400合(he)(he)金在(zai)(zai)(zai)氣(qi)相(xiang)中(zhong)(zhong)將有(you)明顯(xian)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)。試驗表明，氣(qi)相(xiang)中(zhong)(zhong)含(han)有(you)70%二(er)氧化碳和(he)(he)(he)30%空(kong)(kong)氣(qi)，71℃的(de)(de)蒸(zheng)汽冷凝時，Monel 400 合(he)(he)金的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)可達1.5mm/a，當氣(qi)相(xiang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)二(er)氧化碳和(he)(he)(he)空(kong)(kong)氣(qi)的(de)(de)比(bi)例有(you)變化時，此合(he)(he)金的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)則有(you)所降低，在(zai)(zai)(zai)天然和(he)(he)(he)人(ren)造(zao)海(hai)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)，Monel 400合(he)(he)金有(you)優良的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性。在(zai)(zai)(zai)有(you)空(kong)(kong)蝕(shi)(shi)-磨蝕(shi)(shi)條件(jian)下(xia)，此合(he)(he)金的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性更為優越。因(yin)此，它可以(yi)制造(zao)螺旋槳和(he)(he)(he)軸、泵(beng)軸、冷凝器傳熱管和(he)(he)(he)葉輪等。在(zai)(zai)(zai)海(hai)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)，Monel 400 合(he)(he)金的(de)(de)另一個重要用(yong)途是制造(zao)采油平臺飛濺區防(fang)海(hai)水(shui)(shui)腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)結(jie)構部件(jian)。Monel 400 合(he)(he)金在(zai)(zai)(zai)強攪動，有(you)空(kong)(kong)氣(qi)存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)的(de)(de)海(hai)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)，其腐(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)一般不(bu)超過0.026mm/a。但是在(zai)(zai)(zai)靜止的(de)(de)海(hai)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)，Monel 400 合(he)(he)金易(yi)產生點(dian)蝕(shi)(shi)，而此種點(dian)蝕(shi)(shi)擴展(zhan)確很慢，幾年后其深(shen)度也不(bu)會超過1.3mm。

3. 高溫腐蝕

   在空氣和(he)氧(yang)(yang)中的試驗表(biao)明，Monel 400 合(he)金的抗(kang)氧(yang)(yang)化能力要(yao)低于(yu)純鎳。此時，合(he)金表(biao)面(mian)氧(yang)(yang)化膜(mo)的外層含有CuO和(he)Cu2O,而內(nei)層富鎳，基(ji)本上市純氧(yang)(yang)化鎳。Monel 400 合(he)金在空氣中連續(xu)工作的溫度一般認為(wei)是在600℃左(zuo)右(you)。

  在(zai)高(gao)(gao)溫(wen)蒸(zheng)汽(qi)(qi)(qi)中(zhong)，（無論(lun)是干的(de)還是濕(shi)的(de)蒸(zheng)汽(qi)(qi)(qi)），Monel400合(he)金的(de)使(shi)用(yong)(yong)溫(wen)度(du)要低于485℃。在(zai)高(gao)(gao)流速的(de)蒸(zheng)汽(qi)(qi)(qi)中(zhong)，Monel 400 合(he)金的(de)耐沖蝕(shi)(shi)性也很好。受應力的(de)Monel 400 合(he)金在(zai)溫(wen)度(du)高(gao)(gao)于455℃蒸(zheng)汽(qi)(qi)(qi)中(zhong)會產(chan)生(sheng)沿晶脆(cui)化，此種現(xian)象尤(you)以474℃和500℃尤(you)為明(ming)顯。這(zhe)也是確定此合(he)金用(yong)(yong)于蒸(zheng)汽(qi)(qi)(qi)中(zhong)上限(xian)溫(wen)度(du)的(de)主要依據。在(zai)150～250℃干蒸(zheng)汽(qi)(qi)(qi)中(zhong)，試驗1000～1150 小時，Monel 400 合(he)金的(de)腐蝕(shi)(shi)率(lv)為≤0.026mm/a。

4. 氨

由于Monel 400 合(he)金(jin)鎳含量高，故可耐(nai)585℃以下(xia)無水氨和氮化(hua)條件(jian)下(xia)的腐蝕(shi)。

5. 硫

 與鎳相(xiang)似，Monel 400 合金在熔融硫(liu)和焊硫(liu)介質中(zhong)由(you)于(yu)(yu)易形(xing)成低熔點的硫(liu)化鎳而(er)受到腐蝕。其使(shi)用(yong)溫度一般不高于(yu)(yu)320℃和370℃。前(qian)者是Monel 400 合金對于(yu)(yu)還原(yuan)性硫(liu)和硫(liu)化物(wu)（液態硫(liu)和蒸汽，硫(liu)化氫）而(er)言，而(er)后者是Monel 400 合金用(yong)于(yu)(yu)氧(yang)化性硫(liu)化物(wu)（如二氧(yang)化硫(liu)）中(zhong)而(er)言。

三、力(li)學性能

四、焊接性能

  Monel 400 合(he)金焊接(jie)性能良(liang)好(hao)，它可采用下(xia)述方法與匹配的焊絲焊條(tiao)進行焊接(jie)。

  TIG 和(he) MIG 法，可用 Monel 60 焊絲(si)；

  手(shou)工(gong)電弧焊(han)法，可用 Monel 190 焊(han)條；

  埋弧焊(han)，可用 Monel 60 填(tian)絲(si) 和 Incofax 5 埋弧焊(han)劑 。

  當(dang)與碳鋼(gang)和低(di)合金(jin)鋼(gang)焊接(jie)時，可用(yong) Monel 190 焊條。

五、冷熱(re)加工性能

Monel 400 合金高溫(wen)下(xia)變形(xing)抗力小(xiao)，故易(yi)于熱(re)(re)加(jia)(jia)(jia)工和(he)熱(re)(re)成(cheng)型。適(shi)宜的(de)(de)熱(re)(re)加(jia)(jia)(jia)工的(de)(de)溫(wen)度為(wei)650～1177℃。對于苛(ke)刻的(de)(de)熱(re)(re)變形(xing)條件，建議在 927～1177℃間熱(re)(re)加(jia)(jia)(jia)工。對于輕微變形(xing)，則可在649℃下(xia)進行(xing)。溫(wen)度較(jiao)(jiao)低(di)(di)時的(de)(de)熱(re)(re)加(jia)(jia)(jia)工，可得到較(jiao)(jiao)高的(de)(de)強度和(he)較(jiao)(jiao)微細的(de)(de)晶粒。此合金由于具有奧(ao)氏體(ti)組(zu)織和(he)高的(de)(de)塑(su)、韌性以(yi)及低(di)(di)的(de)(de)冷加(jia)(jia)(jia)工硬化(hua)傾向(xiang)，故極易(yi)冷加(jia)(jia)(jia)工變形(xing)和(he)成(cheng)型。其(qi)冷加(jia)(jia)(jia)工硬化(hua)傾向(xiang)高于碳鋼(gang)，但遠比一般(ban)鉻鎳奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)低(di)(di)。

六、熱處理工(gong)藝(yi)

為了獲得強度(du)、塑性(xing)與耐蝕(shi)性(xing)的(de)良好(hao)配合(he)，Monel 400 合(he)金(jin)一(yi)(yi)般需要進(jin)行熱處(chu)(chu)理(li)(li)。試驗表明，隨(sui)熱處(chu)(chu)理(li)(li)溫(wen)度(du)升(sheng)高，此合(he)金(jin)的(de)強度(du)降低(di)，塑性(xing)、韌性(xing)增加(jia)。Monel 400 合(he)金(jin)的(de)固溶(rong)（退火）溫(wen)度(du)一(yi)(yi)般選在871～982℃，消(xiao)(xiao)除(chu)應力熱處(chu)(chu)理(li)(li)（即消(xiao)(xiao)除(chu)殘余應力，又可(ke)導致合(he)金(jin)的(de)再結晶）可(ke)在538～566℃間進(jin)行。為了耐應力腐蝕(shi)，消(xiao)(xiao)除(chu)應力熱處(chu)(chu)理(li)(li)也可(ke)以在538～649℃間進(jin)行。隨(sui)著熱處(chu)(chu)理(li)(li)的(de)溫(wen)度(du)不同(tong)，Monel 400 合(he)金(jin)的(de)晶粒尺寸不同(tong)。

七、材料應用

Monel 400 合(he)金是鎳基(ji)耐(nai)蝕(shi)合(he)金中(zhong)用量較大的(de)(de)一種，它主要應用于(yu)(yu)化學和石(shi)化工(gong)(gong)業(ye)及海洋開發(fa)中(zhong)，制造各種換熱(re)設備、鍋爐水加熱(re)器(qi)、石(shi)油和化工(gong)(gong)（包括核(he)化工(gong)(gong)）用管線(xian)、容器(qi)、塔、槽、反應釜、彈性部件以及泵(beng)、閥、軸等。由(you)于(yu)(yu)Monel 400 合(he)金具有優良的(de)(de)冷、熱(re)加工(gong)(gong)性能，因此，此合(he)金的(de)(de)冶(ye)金產(chan)(chan)品品種、規格(ge)齊全，可生(sheng)產(chan)(chan)板、管（包括焊管）、絲、帶、棒材、鍛件等產(chan)(chan)品。