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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)和組織特點

 Monel 400 合金(jin)(jin)(jin)的(de)化(hua)學成(cheng)分主要(yao)由30%Cu和65%Ni加上少(shao)量的(de)Fe(1%～2%)所組(zu)成(cheng)。組(zu)織(zhi)(zhi)結(jie)構為典型(xing)單(dan)相(xiang)奧(ao)氏體(ti)組(zu)織(zhi)(zhi)。由于(yu)鎳和銅可以(yi)任何(he)比例(li)互(hu)溶，故一般(ban)沒(mei)有(you)金(jin)(jin)(jin)屬間相(xiang)析出。在金(jin)(jin)(jin)相(xiang)顯微(wei)鏡(jing)下非浸(jin)蝕條(tiao)件(jian)觀察此(ci)合金(jin)(jin)(jin)的(de)組(zu)織(zhi)(zhi)，可見奧(ao)氏體(ti)基(ji)體(ti)上有(you)非常彌散(san)的(de)非金(jin)(jin)(jin)屬雜(za)夾物(wu)，例(li)如硫(liu)化(hua)物(wu)和硅(gui)酸鹽(yan)。在某些條(tiao)件(jian)下，也可觀察到(dao)有(you)碳化(hua)物(wu)存在。

二、耐蝕(shi)性能

 前面已經提到鎳(nie)銅合金較(jiao)純鎳(nie)更耐(nai)還原性介(jie)(jie)質的腐(fu)蝕，而較(jiao)純銅更耐(nai)氧化性介(jie)(jie)質的腐(fu)蝕。Monel 400合金也不例(li)外，由(you)于Monel 400合金是呈單相奧氏體(ti)組織，因此，此合金不存在(zai)由(you)于復(fu)相合金不同相間電偶反應而引起的腐(fu)蝕。

1. 大(da)氣腐蝕(shi)

 在大(da)氣中(zhong)，Monel 400 合金(jin)具有(you)極高的耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性，屬(shu)于極耐(nai)腐(fu)蝕(shi)的合金(jin)。

2. 水(shui)腐(fu)蝕

  目前許多(duo)工(gong)業合(he)(he)(he)金，例如不(bu)銹(xiu)鋼(gang)和鋁(lv)合(he)(he)(he)金等(deng)，在(zai)工(gong)業水(shui)(shui)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)所遇(yu)到最為頭疼(teng)的(de)(de)問題就是(shi)點蝕(shi)(shi)和應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。即使它們耐一(yi)般腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能非常好(hao)，但是(shi)一(yi)旦遇(yu)到水(shui)(shui)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，選擇不(bu)銹(xiu)鋼(gang)和鋁(lv)合(he)(he)(he)金時就要(yao)慎重對(dui)待。但是(shi)，Monel 400 合(he)(he)(he)金在(zai)多(duo)少水(shui)(shui)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)情況下，不(bu)僅耐腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)極(ji)佳，而且點蝕(shi)(shi)、應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)等(deng)也很(hen)少發現。在(zai)天然(ran)水(shui)(shui)和蒸餾(liu)水(shui)(shui)中(zhong)，Monel 400合(he)(he)(he)金是(shi)極(ji)耐腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)一(yi)般 小于0.025mm/a(包(bao)括不(bu)同(tong)溫度、不(bu)同(tong)流速和充(chong)入(ru)空氣的(de)(de)許多(duo)苛刻的(de)(de)條件）在(zai)酸性(xing)(xing)含氧化性(xing)(xing)鹽類的(de)(de)礦漿(jiang)水(shui)(shui)中(zhong)，對(dui)Monel 400 合(he)(he)(he)金的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)會加(jia)重，但仍屬于耐蝕(shi)(shi)材(cai)料之(zhi)列。在(zai)核反應(ying)堆高(gao)(gao)純水(shui)(shui)條件下，Monel 400 合(he)(he)(he)金腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速率(lv)比普通的(de)(de)Ni-Cr合(he)(he)(he)金0Cr15Ni75Fe和含鈮不(bu)銹(xiu)鋼(gang)0Cr18Ni11Nb高(gao)(gao)出2～3倍。

  在(zai)蒸汽和水(shui)(shui)共存(cun)的(de)(de)條(tiao)件下，例如(ru)在(zai)冷凝器(qi)中(zhong)(zhong)，如(ru)果有(you)二氧化碳(tan)和空(kong)(kong)氣(qi)存(cun)在(zai)，Monel 400合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)在(zai)氣(qi)相(xiang)中(zhong)(zhong)將(jiang)有(you)明顯的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)。試驗表明，氣(qi)相(xiang)中(zhong)(zhong)含(han)有(you)70%二氧化碳(tan)和30%空(kong)(kong)氣(qi)，71℃的(de)(de)蒸汽冷凝時(shi)，Monel 400 合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)速率(lv)(lv)可(ke)達1.5mm/a，當氣(qi)相(xiang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)二氧化碳(tan)和空(kong)(kong)氣(qi)的(de)(de)比例有(you)變化時(shi)，此(ci)(ci)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)速率(lv)(lv)則有(you)所(suo)降低(di)，在(zai)天然和人造(zao)海(hai)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)，Monel 400合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)有(you)優(you)良的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性。在(zai)有(you)空(kong)(kong)蝕(shi)(shi)-磨(mo)蝕(shi)(shi)條(tiao)件下，此(ci)(ci)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性更為優(you)越。因此(ci)(ci)，它(ta)可(ke)以制造(zao)螺旋槳(jiang)和軸(zhou)、泵軸(zhou)、冷凝器(qi)傳熱管和葉輪等。在(zai)海(hai)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)，Monel 400 合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)另一(yi)個(ge)重要(yao)用途是制造(zao)采油平臺飛濺區(qu)防海(hai)水(shui)(shui)腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)結構部件。Monel 400 合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)在(zai)強攪動，有(you)空(kong)(kong)氣(qi)存(cun)在(zai)的(de)(de)海(hai)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)，其(qi)腐蝕(shi)(shi)速率(lv)(lv)一(yi)般不超過(guo)0.026mm/a。但是在(zai)靜(jing)止的(de)(de)海(hai)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)，Monel 400 合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)易產生點蝕(shi)(shi)，而此(ci)(ci)種(zhong)點蝕(shi)(shi)擴(kuo)展確很慢，幾(ji)年后其(qi)深度也不會超過(guo)1.3mm。

3. 高(gao)溫腐(fu)蝕

   在空氣和(he)氧中的(de)試驗表(biao)明，Monel 400 合(he)金的(de)抗氧化(hua)能力要低于純鎳。此時，合(he)金表(biao)面氧化(hua)膜(mo)的(de)外層含(han)有CuO和(he)Cu2O,而內(nei)層富鎳，基本(ben)上市純氧化(hua)鎳。Monel 400 合(he)金在空氣中連續工作(zuo)的(de)溫度(du)一般認為是(shi)在600℃左(zuo)右。

  在(zai)高(gao)(gao)溫(wen)蒸(zheng)汽(qi)中，（無論是(shi)干的(de)還是(shi)濕的(de)蒸(zheng)汽(qi)），Monel400合(he)金(jin)的(de)使用溫(wen)度要低于(yu)(yu)485℃。在(zai)高(gao)(gao)流速的(de)蒸(zheng)汽(qi)中，Monel 400 合(he)金(jin)的(de)耐沖蝕性(xing)也很好。受應力的(de)Monel 400 合(he)金(jin)在(zai)溫(wen)度高(gao)(gao)于(yu)(yu)455℃蒸(zheng)汽(qi)中會產生(sheng)沿晶脆(cui)化，此(ci)種現象尤以474℃和500℃尤為(wei)明顯(xian)。這也是(shi)確定此(ci)合(he)金(jin)用于(yu)(yu)蒸(zheng)汽(qi)中上(shang)限溫(wen)度的(de)主要依據(ju)。在(zai)150～250℃干蒸(zheng)汽(qi)中，試驗1000～1150 小時(shi)，Monel 400 合(he)金(jin)的(de)腐蝕率(lv)為(wei)≤0.026mm/a。

4. 氨(an)

由(you)于Monel 400 合金鎳(nie)含(han)量高，故可耐585℃以(yi)下無水氨(an)和氮化條件下的(de)腐蝕(shi)。

5. 硫(liu)

 與鎳相似，Monel 400 合(he)金(jin)在熔融硫(liu)和(he)焊硫(liu)介質中由于(yu)易(yi)形成低熔點的硫(liu)化(hua)鎳而受到腐蝕。其使(shi)用溫度一般(ban)不高(gao)于(yu)320℃和(he)370℃。前(qian)者(zhe)是Monel 400 合(he)金(jin)對于(yu)還(huan)原性硫(liu)和(he)硫(liu)化(hua)物（液(ye)態硫(liu)和(he)蒸(zheng)汽，硫(liu)化(hua)氫）而言(yan)，而后者(zhe)是Monel 400 合(he)金(jin)用于(yu)氧化(hua)性硫(liu)化(hua)物（如(ru)二氧化(hua)硫(liu)）中而言(yan)。

三、力學性能(neng)

四(si)、焊接性能

  Monel 400 合金焊(han)接性能良好(hao)，它可采(cai)用下(xia)述方法與匹配的(de)焊(han)絲(si)焊(han)條(tiao)進行焊(han)接。

  TIG 和 MIG 法(fa)，可用(yong) Monel 60 焊(han)絲；

  手工電弧焊(han)法，可用(yong) Monel 190 焊(han)條；

  埋(mai)(mai)弧焊(han)，可用(yong) Monel 60 填絲 和 Incofax 5 埋(mai)(mai)弧焊(han)劑 。

  當與(yu)碳鋼和(he)低(di)合金鋼焊(han)接時，可用 Monel 190 焊(han)條(tiao)。

五、冷熱加工性能(neng)

Monel 400 合金(jin)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)下(xia)變(bian)形抗力小，故(gu)易于(yu)(yu)(yu)熱加(jia)(jia)工和(he)熱成(cheng)型(xing)。適宜的(de)(de)熱加(jia)(jia)工的(de)(de)溫(wen)度為650～1177℃。對于(yu)(yu)(yu)苛刻(ke)的(de)(de)熱變(bian)形條件，建議(yi)在(zai) 927～1177℃間熱加(jia)(jia)工。對于(yu)(yu)(yu)輕微變(bian)形，則(ze)可(ke)(ke)在(zai)649℃下(xia)進行。溫(wen)度較(jiao)低(di)(di)時(shi)的(de)(de)熱加(jia)(jia)工，可(ke)(ke)得到(dao)較(jiao)高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)強度和(he)較(jiao)微細的(de)(de)晶粒。此合金(jin)由于(yu)(yu)(yu)具有奧(ao)氏體(ti)組織和(he)高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)塑(su)、韌性以及低(di)(di)的(de)(de)冷(leng)加(jia)(jia)工硬(ying)化傾向，故(gu)極易冷(leng)加(jia)(jia)工變(bian)形和(he)成(cheng)型(xing)。其冷(leng)加(jia)(jia)工硬(ying)化傾向高(gao)(gao)(gao)于(yu)(yu)(yu)碳鋼，但遠比一(yi)般鉻鎳奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼低(di)(di)。

六、熱處理工藝

為了獲得強(qiang)度(du)、塑性(xing)與耐蝕性(xing)的(de)(de)良好配合，Monel 400 合金一(yi)般需(xu)要進(jin)行熱(re)(re)(re)處(chu)(chu)理(li)。試驗表(biao)明，隨熱(re)(re)(re)處(chu)(chu)理(li)溫度(du)升高，此合金的(de)(de)強(qiang)度(du)降低(di)，塑性(xing)、韌性(xing)增加。Monel 400 合金的(de)(de)固溶（退火）溫度(du)一(yi)般選在(zai)871～982℃，消除應(ying)力熱(re)(re)(re)處(chu)(chu)理(li)（即消除殘余應(ying)力，又可(ke)導致(zhi)合金的(de)(de)再結晶）可(ke)在(zai)538～566℃間進(jin)行。為了耐應(ying)力腐蝕，消除應(ying)力熱(re)(re)(re)處(chu)(chu)理(li)也可(ke)以(yi)在(zai)538～649℃間進(jin)行。隨著熱(re)(re)(re)處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)溫度(du)不同(tong)，Monel 400 合金的(de)(de)晶粒尺寸不同(tong)。

七、材料(liao)應用(yong)

Monel 400 合(he)(he)金(jin)是鎳基耐(nai)蝕合(he)(he)金(jin)中用(yong)量較大(da)的(de)一種(zhong)(zhong)，它主(zhu)要應用(yong)于化(hua)學(xue)和石化(hua)工(gong)(gong)業及(ji)海洋開發中，制(zhi)造各種(zhong)(zhong)換熱設備、鍋爐(lu)水加熱器、石油和化(hua)工(gong)(gong)（包括核(he)化(hua)工(gong)(gong)）用(yong)管(guan)線、容器、塔、槽、反應釜、彈性部(bu)件以及(ji)泵(beng)、閥、軸等。由(you)于Monel 400 合(he)(he)金(jin)具(ju)有優良(liang)的(de)冷、熱加工(gong)(gong)性能，因此(ci)，此(ci)合(he)(he)金(jin)的(de)冶金(jin)產品品種(zhong)(zhong)、規格(ge)齊全(quan)，可(ke)生產板、管(guan)（包括焊管(guan)）、絲、帶、棒材、鍛件等產品。