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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(xue)成分和組織特點(dian)

 Monel 400 合(he)金(jin)(jin)(jin)的化(hua)學(xue)成(cheng)分主要(yao)由30%Cu和65%Ni加(jia)上少量(liang)的Fe(1%～2%)所組成(cheng)。組織(zhi)結構為典(dian)型(xing)單(dan)相(xiang)(xiang)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)組織(zhi)。由于鎳和銅(tong)可(ke)以任何比(bi)例互溶，故一般沒有金(jin)(jin)(jin)屬間(jian)相(xiang)(xiang)析出。在金(jin)(jin)(jin)相(xiang)(xiang)顯微(wei)鏡下(xia)非(fei)(fei)浸蝕(shi)條件觀察此合(he)金(jin)(jin)(jin)的組織(zhi)，可(ke)見奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)基體(ti)(ti)上有非(fei)(fei)常彌散的非(fei)(fei)金(jin)(jin)(jin)屬雜夾物(wu)(wu)(wu)，例如硫化(hua)物(wu)(wu)(wu)和硅酸鹽。在某些條件下(xia)，也可(ke)觀察到有碳化(hua)物(wu)(wu)(wu)存在。

二、耐蝕性能

 前面已(yi)經提到鎳(nie)銅合(he)金較(jiao)純(chun)鎳(nie)更(geng)耐(nai)還原性(xing)(xing)介(jie)質的(de)腐蝕，而較(jiao)純(chun)銅更(geng)耐(nai)氧化(hua)性(xing)(xing)介(jie)質的(de)腐蝕。Monel 400合(he)金也不(bu)(bu)例外(wai)，由于(yu)Monel 400合(he)金是呈單相(xiang)(xiang)奧氏體組織，因(yin)此，此合(he)金不(bu)(bu)存在由于(yu)復(fu)相(xiang)(xiang)合(he)金不(bu)(bu)同相(xiang)(xiang)間電偶(ou)反應而引起(qi)的(de)腐蝕。

1. 大氣腐蝕

 在大氣中，Monel 400 合(he)金具有極高的(de)耐腐蝕(shi)(shi)性，屬于極耐腐蝕(shi)(shi)的(de)合(he)金。

2. 水腐蝕

  目(mu)前許多工業合(he)(he)(he)金(jin)，例如不(bu)銹(xiu)鋼和(he)(he)鋁(lv)合(he)(he)(he)金(jin)等，在工業水(shui)(shui)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)所遇(yu)到最為頭疼(teng)的(de)問題就(jiu)是點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)和(he)(he)應(ying)力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。即(ji)使它(ta)們耐(nai)一(yi)般腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)能非常好，但(dan)(dan)是一(yi)旦遇(yu)到水(shui)(shui)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)，選(xuan)擇不(bu)銹(xiu)鋼和(he)(he)鋁(lv)合(he)(he)(he)金(jin)時就(jiu)要(yao)慎(shen)重(zhong)對待(dai)。但(dan)(dan)是，Monel 400 合(he)(he)(he)金(jin)在多少(shao)水(shui)(shui)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)情況下，不(bu)僅耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)極(ji)(ji)佳，而且點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)、應(ying)力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)等也(ye)很少(shao)發現(xian)。在天然水(shui)(shui)和(he)(he)蒸餾水(shui)(shui)中，Monel 400合(he)(he)(he)金(jin)是極(ji)(ji)耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)，腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速率一(yi)般 小(xiao)于(yu)0.025mm/a(包括不(bu)同溫度、不(bu)同流速和(he)(he)充入空(kong)氣的(de)許多苛刻(ke)的(de)條件(jian)）在酸(suan)性(xing)(xing)含(han)氧化性(xing)(xing)鹽類(lei)的(de)礦(kuang)漿(jiang)水(shui)(shui)中，對Monel 400 合(he)(he)(he)金(jin)的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)會加重(zhong)，但(dan)(dan)仍屬于(yu)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)材料之列(lie)。在核反應(ying)堆高純水(shui)(shui)條件(jian)下，Monel 400 合(he)(he)(he)金(jin)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速率比(bi)普通的(de)Ni-Cr合(he)(he)(he)金(jin)0Cr15Ni75Fe和(he)(he)含(han)鈮不(bu)銹(xiu)鋼0Cr18Ni11Nb高出2～3倍(bei)。

  在(zai)(zai)蒸(zheng)汽和(he)水共存(cun)的(de)條件(jian)下，例如(ru)在(zai)(zai)冷(leng)凝(ning)器中(zhong)(zhong)(zhong)，如(ru)果(guo)有(you)(you)(you)二(er)氧化(hua)(hua)碳和(he)空(kong)氣(qi)(qi)存(cun)在(zai)(zai)，Monel 400合(he)金(jin)(jin)(jin)在(zai)(zai)氣(qi)(qi)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)將(jiang)有(you)(you)(you)明顯的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。試驗表明，氣(qi)(qi)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)含有(you)(you)(you)70%二(er)氧化(hua)(hua)碳和(he)30%空(kong)氣(qi)(qi)，71℃的(de)蒸(zheng)汽冷(leng)凝(ning)時，Monel 400 合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率(lv)(lv)可(ke)達1.5mm/a，當氣(qi)(qi)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)二(er)氧化(hua)(hua)碳和(he)空(kong)氣(qi)(qi)的(de)比例有(you)(you)(you)變化(hua)(hua)時，此合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率(lv)(lv)則有(you)(you)(you)所降低(di)，在(zai)(zai)天然和(he)人造(zao)(zao)海(hai)水中(zhong)(zhong)(zhong)，Monel 400合(he)金(jin)(jin)(jin)有(you)(you)(you)優良的(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)性。在(zai)(zai)有(you)(you)(you)空(kong)蝕(shi)(shi)(shi)-磨蝕(shi)(shi)(shi)條件(jian)下，此合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)性更為優越(yue)。因(yin)此，它(ta)可(ke)以制造(zao)(zao)螺旋槳和(he)軸、泵軸、冷(leng)凝(ning)器傳熱管和(he)葉(xie)輪(lun)等。在(zai)(zai)海(hai)水中(zhong)(zhong)(zhong)，Monel 400 合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)另(ling)一個重要(yao)用(yong)途是制造(zao)(zao)采(cai)油平臺飛濺區防海(hai)水腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)結(jie)構部件(jian)。Monel 400 合(he)金(jin)(jin)(jin)在(zai)(zai)強攪(jiao)動，有(you)(you)(you)空(kong)氣(qi)(qi)存(cun)在(zai)(zai)的(de)海(hai)水中(zhong)(zhong)(zhong)，其腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率(lv)(lv)一般不超(chao)過0.026mm/a。但是在(zai)(zai)靜止的(de)海(hai)水中(zhong)(zhong)(zhong)，Monel 400 合(he)金(jin)(jin)(jin)易產(chan)生(sheng)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)，而此種點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)擴(kuo)展確很慢，幾年后其深(shen)度(du)也(ye)不會超(chao)過1.3mm。

3. 高溫腐蝕

   在(zai)空氣(qi)和(he)氧(yang)中(zhong)的(de)試驗表明，Monel 400 合金(jin)的(de)抗氧(yang)化能力要(yao)低(di)于純鎳。此時，合金(jin)表面氧(yang)化膜(mo)的(de)外層含有CuO和(he)Cu2O,而內層富鎳，基本(ben)上(shang)市純氧(yang)化鎳。Monel 400 合金(jin)在(zai)空氣(qi)中(zhong)連續工作的(de)溫度(du)一般認為是在(zai)600℃左右(you)。

  在(zai)高(gao)溫蒸(zheng)(zheng)汽(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)，（無論是(shi)干的(de)(de)還是(shi)濕的(de)(de)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)），Monel400合(he)(he)(he)金(jin)的(de)(de)使用(yong)溫度(du)要低于485℃。在(zai)高(gao)流速(su)的(de)(de)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)，Monel 400 合(he)(he)(he)金(jin)的(de)(de)耐沖蝕性也很好。受應力的(de)(de)Monel 400 合(he)(he)(he)金(jin)在(zai)溫度(du)高(gao)于455℃蒸(zheng)(zheng)汽(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)會產生沿晶脆化，此種現象尤以(yi)474℃和500℃尤為(wei)明顯。這也是(shi)確(que)定此合(he)(he)(he)金(jin)用(yong)于蒸(zheng)(zheng)汽(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)上限(xian)溫度(du)的(de)(de)主要依據。在(zai)150～250℃干蒸(zheng)(zheng)汽(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)，試(shi)驗1000～1150 小(xiao)時，Monel 400 合(he)(he)(he)金(jin)的(de)(de)腐蝕率為(wei)≤0.026mm/a。

4. 氨

由于(yu)Monel 400 合金鎳含量(liang)高，故可耐585℃以下無水氨(an)和氮(dan)化(hua)條件下的(de)腐蝕。

5. 硫(liu)

 與鎳相似，Monel 400 合(he)金(jin)在熔融硫和(he)(he)焊硫介質(zhi)中由于(yu)易形成低(di)熔點(dian)的硫化(hua)鎳而(er)(er)受到腐蝕。其使用溫(wen)度一(yi)般不(bu)高于(yu)320℃和(he)(he)370℃。前者是(shi)Monel 400 合(he)金(jin)對于(yu)還原性硫和(he)(he)硫化(hua)物（液(ye)態硫和(he)(he)蒸汽，硫化(hua)氫）而(er)(er)言(yan)，而(er)(er)后(hou)者是(shi)Monel 400 合(he)金(jin)用于(yu)氧(yang)化(hua)性硫化(hua)物（如二氧(yang)化(hua)硫）中而(er)(er)言(yan)。

三、力(li)學性能

四、焊接(jie)性能

  Monel 400 合金焊(han)接(jie)性能良好，它可采用下述方法與(yu)匹(pi)配(pei)的焊(han)絲(si)焊(han)條進(jin)行(xing)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 填絲 和 Incofax 5 埋(mai)弧(hu)焊劑 。

  當與碳鋼(gang)和低合金鋼(gang)焊(han)接(jie)時(shi)，可(ke)用 Monel 190 焊(han)條。

五(wu)、冷熱加工性能(neng)

Monel 400 合金(jin)高(gao)溫(wen)下變(bian)(bian)形抗(kang)力小，故易于熱加(jia)(jia)(jia)工(gong)和熱成(cheng)型(xing)。適宜(yi)的(de)(de)(de)熱加(jia)(jia)(jia)工(gong)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)為(wei)650～1177℃。對(dui)于苛刻的(de)(de)(de)熱變(bian)(bian)形條件，建議在 927～1177℃間熱加(jia)(jia)(jia)工(gong)。對(dui)于輕微變(bian)(bian)形，則可在649℃下進行。溫(wen)度(du)(du)較低(di)時的(de)(de)(de)熱加(jia)(jia)(jia)工(gong)，可得到較高(gao)的(de)(de)(de)強度(du)(du)和較微細的(de)(de)(de)晶粒(li)。此合金(jin)由于具有奧氏(shi)體組織和高(gao)的(de)(de)(de)塑、韌性以及(ji)低(di)的(de)(de)(de)冷加(jia)(jia)(jia)工(gong)硬(ying)化傾(qing)向(xiang)，故極易冷加(jia)(jia)(jia)工(gong)變(bian)(bian)形和成(cheng)型(xing)。其(qi)冷加(jia)(jia)(jia)工(gong)硬(ying)化傾(qing)向(xiang)高(gao)于碳(tan)鋼(gang)(gang)，但遠比(bi)一般鉻鎳(nie)奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)低(di)。

六、熱處(chu)理工藝

為了獲得強度(du)、塑(su)性(xing)(xing)與(yu)耐蝕性(xing)(xing)的良好(hao)配合(he)(he)(he)(he)，Monel 400 合(he)(he)(he)(he)金(jin)一般需要進(jin)行熱(re)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)。試驗表明，隨熱(re)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)溫度(du)升高(gao)，此合(he)(he)(he)(he)金(jin)的強度(du)降低，塑(su)性(xing)(xing)、韌性(xing)(xing)增(zeng)加(jia)。Monel 400 合(he)(he)(he)(he)金(jin)的固溶（退(tui)火）溫度(du)一般選(xuan)在(zai)871～982℃，消(xiao)除(chu)(chu)應(ying)力(li)熱(re)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)（即消(xiao)除(chu)(chu)殘余應(ying)力(li)，又可導致合(he)(he)(he)(he)金(jin)的再結晶）可在(zai)538～566℃間進(jin)行。為了耐應(ying)力(li)腐(fu)蝕，消(xiao)除(chu)(chu)應(ying)力(li)熱(re)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)也(ye)可以在(zai)538～649℃間進(jin)行。隨著(zhu)熱(re)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)的溫度(du)不(bu)同(tong)，Monel 400 合(he)(he)(he)(he)金(jin)的晶粒尺寸不(bu)同(tong)。

七、材料應用

Monel 400 合(he)金(jin)是鎳基耐蝕合(he)金(jin)中(zhong)用(yong)(yong)量(liang)較大的一種，它主要應用(yong)(yong)于化學和(he)石(shi)化工(gong)(gong)業及海洋開發中(zhong)，制造各種換熱設備、鍋爐水(shui)加熱器(qi)、石(shi)油(you)和(he)化工(gong)(gong)（包(bao)括核化工(gong)(gong)）用(yong)(yong)管線、容器(qi)、塔(ta)、槽、反(fan)應釜、彈性部件(jian)以及泵、閥、軸(zhou)等。由于Monel 400 合(he)金(jin)具有優良的冷、熱加工(gong)(gong)性能，因此，此合(he)金(jin)的冶(ye)金(jin)產(chan)(chan)品品種、規格(ge)齊(qi)全，可生產(chan)(chan)板、管（包(bao)括焊管）、絲、帶、棒(bang)材、鍛(duan)件(jian)等產(chan)(chan)品。