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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、化學成分和組織特(te)點(dian)

 Monel 400 合金(jin)(jin)(jin)的(de)化(hua)學(xue)成分主要由30%Cu和(he)65%Ni加上少(shao)量(liang)的(de)Fe(1%～2%)所組(zu)(zu)成。組(zu)(zu)織(zhi)結構為典(dian)型單相奧氏體(ti)組(zu)(zu)織(zhi)。由于鎳和(he)銅可以任何比例互溶(rong)，故一(yi)般(ban)沒有金(jin)(jin)(jin)屬(shu)間(jian)相析出。在金(jin)(jin)(jin)相顯微鏡下非(fei)浸蝕(shi)條(tiao)件觀察此合金(jin)(jin)(jin)的(de)組(zu)(zu)織(zhi)，可見奧氏體(ti)基(ji)體(ti)上有非(fei)常彌散的(de)非(fei)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)雜夾物(wu)，例如硫(liu)化(hua)物(wu)和(he)硅酸鹽。在某(mou)些條(tiao)件下，也可觀察到有碳(tan)化(hua)物(wu)存在。

二、耐蝕性能(neng)

 前(qian)面已經提(ti)到鎳銅合(he)(he)金較純鎳更(geng)耐還(huan)原性(xing)介質(zhi)的(de)(de)腐蝕，而較純銅更(geng)耐氧化性(xing)介質(zhi)的(de)(de)腐蝕。Monel 400合(he)(he)金也不例外(wai)，由于(yu)Monel 400合(he)(he)金是呈單相(xiang)(xiang)奧(ao)氏體組織，因此，此合(he)(he)金不存在由于(yu)復相(xiang)(xiang)合(he)(he)金不同相(xiang)(xiang)間電偶反(fan)應而引起的(de)(de)腐蝕。

1. 大氣腐蝕

 在大氣中(zhong)，Monel 400 合金具有極(ji)高的耐腐(fu)蝕性，屬(shu)于極(ji)耐腐(fu)蝕的合金。

2. 水腐蝕

  目前許多工業合(he)金(jin)，例如不銹(xiu)鋼和(he)(he)鋁合(he)金(jin)等，在工業水腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)所遇到最為(wei)頭疼(teng)的(de)(de)問題就(jiu)是(shi)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)和(he)(he)應力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。即使它們耐一般腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性能非(fei)常好，但(dan)(dan)是(shi)一旦遇到水腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，選擇(ze)不銹(xiu)鋼和(he)(he)鋁合(he)金(jin)時就(jiu)要(yao)慎重(zhong)對待(dai)。但(dan)(dan)是(shi)，Monel 400 合(he)金(jin)在多少水腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)情況下(xia)，不僅(jin)耐腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性極(ji)佳(jia)，而(er)且(qie)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)、應力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)等也很少發現。在天然水和(he)(he)蒸餾水中(zhong)，Monel 400合(he)金(jin)是(shi)極(ji)耐腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率(lv)一般 小于0.025mm/a(包括不同溫度、不同流速和(he)(he)充入(ru)空(kong)氣的(de)(de)許多苛刻(ke)的(de)(de)條件(jian)）在酸性含(han)氧化(hua)性鹽類(lei)的(de)(de)礦漿水中(zhong)，對Monel 400 合(he)金(jin)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)會加重(zhong)，但(dan)(dan)仍屬于耐蝕(shi)(shi)(shi)材料之列。在核反應堆高(gao)純水條件(jian)下(xia)，Monel 400 合(he)金(jin)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率(lv)比普通(tong)的(de)(de)Ni-Cr合(he)金(jin)0Cr15Ni75Fe和(he)(he)含(han)鈮不銹(xiu)鋼0Cr18Ni11Nb高(gao)出2～3倍(bei)。

  在(zai)(zai)蒸汽(qi)(qi)和(he)(he)水(shui)共存(cun)的(de)條件下，例(li)如在(zai)(zai)冷凝(ning)器(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，如果有二氧化碳和(he)(he)空(kong)(kong)氣(qi)(qi)存(cun)在(zai)(zai)，Monel 400合(he)(he)金(jin)在(zai)(zai)氣(qi)(qi)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)將有明(ming)顯的(de)腐蝕(shi)。試驗(yan)表明(ming)，氣(qi)(qi)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)含有70%二氧化碳和(he)(he)30%空(kong)(kong)氣(qi)(qi)，71℃的(de)蒸汽(qi)(qi)冷凝(ning)時(shi)，Monel 400 合(he)(he)金(jin)的(de)腐蝕(shi)速(su)率(lv)可達(da)1.5mm/a，當(dang)氣(qi)(qi)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)二氧化碳和(he)(he)空(kong)(kong)氣(qi)(qi)的(de)比例(li)有變(bian)化時(shi)，此(ci)合(he)(he)金(jin)的(de)腐蝕(shi)速(su)率(lv)則有所(suo)降(jiang)低，在(zai)(zai)天然和(he)(he)人造(zao)海水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，Monel 400合(he)(he)金(jin)有優良的(de)耐蝕(shi)性(xing)(xing)。在(zai)(zai)有空(kong)(kong)蝕(shi)-磨(mo)蝕(shi)條件下，此(ci)合(he)(he)金(jin)的(de)耐蝕(shi)性(xing)(xing)更為優越。因(yin)此(ci)，它可以(yi)制造(zao)螺(luo)旋(xuan)槳和(he)(he)軸、泵(beng)軸、冷凝(ning)器(qi)傳熱管和(he)(he)葉輪等。在(zai)(zai)海水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，Monel 400 合(he)(he)金(jin)的(de)另一個重(zhong)要用途是(shi)制造(zao)采油平(ping)臺(tai)飛濺區防海水(shui)腐蝕(shi)的(de)結構部件。Monel 400 合(he)(he)金(jin)在(zai)(zai)強攪動，有空(kong)(kong)氣(qi)(qi)存(cun)在(zai)(zai)的(de)海水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，其腐蝕(shi)速(su)率(lv)一般(ban)不超過0.026mm/a。但是(shi)在(zai)(zai)靜止的(de)海水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，Monel 400 合(he)(he)金(jin)易產(chan)生(sheng)點(dian)蝕(shi)，而此(ci)種點(dian)蝕(shi)擴展確(que)很慢(man)，幾年后其深度也不會(hui)超過1.3mm。

3. 高溫腐蝕

   在空氣和(he)氧(yang)(yang)中的試驗表(biao)(biao)明，Monel 400 合(he)金(jin)的抗氧(yang)(yang)化(hua)能(neng)力要低(di)于純(chun)鎳。此時，合(he)金(jin)表(biao)(biao)面氧(yang)(yang)化(hua)膜的外層含有CuO和(he)Cu2O,而內(nei)層富鎳，基本上市純(chun)氧(yang)(yang)化(hua)鎳。Monel 400 合(he)金(jin)在空氣中連續工作的溫(wen)度(du)一般認為是(shi)在600℃左(zuo)右。

  在(zai)高(gao)溫蒸(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)中，（無論(lun)是干的(de)(de)(de)還是濕的(de)(de)(de)蒸(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)），Monel400合金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)使用溫度(du)要低于(yu)485℃。在(zai)高(gao)流速(su)的(de)(de)(de)蒸(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)中，Monel 400 合金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)耐沖蝕性也很好(hao)。受應力的(de)(de)(de)Monel 400 合金(jin)(jin)(jin)在(zai)溫度(du)高(gao)于(yu)455℃蒸(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)中會產生沿晶脆化(hua)，此種現(xian)象尤以474℃和500℃尤為明顯。這也是確定此合金(jin)(jin)(jin)用于(yu)蒸(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)中上限溫度(du)的(de)(de)(de)主(zhu)要依據。在(zai)150～250℃干蒸(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)中，試驗1000～1150 小時，Monel 400 合金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)腐蝕率為≤0.026mm/a。

4. 氨(an)

由于Monel 400 合(he)金鎳含(han)量高，故可耐585℃以下(xia)無水氨和氮化條件下(xia)的腐蝕。

5. 硫

 與鎳(nie)相似，Monel 400 合(he)金在熔融硫(liu)(liu)和焊硫(liu)(liu)介(jie)質(zhi)中(zhong)由于易(yi)形(xing)成低熔點(dian)的硫(liu)(liu)化鎳(nie)而受到腐蝕。其(qi)使用溫(wen)度(du)一般不高于320℃和370℃。前者是(shi)Monel 400 合(he)金對于還原性硫(liu)(liu)和硫(liu)(liu)化物（液態硫(liu)(liu)和蒸(zheng)汽，硫(liu)(liu)化氫）而言，而后者是(shi)Monel 400 合(he)金用于氧(yang)化性硫(liu)(liu)化物（如(ru)二氧(yang)化硫(liu)(liu)）中(zhong)而言。

三、力學(xue)性(xing)能

四(si)、焊(han)接性(xing)能

  Monel 400 合金(jin)焊(han)接性(xing)能良好，它(ta)可采(cai)用下述方法與匹(pi)配的(de)焊(han)絲焊(han)條進行(xing)焊(han)接。

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

  手工電弧焊法，可用 Monel 190 焊條(tiao)；

  埋弧(hu)(hu)焊(han)，可(ke)用 Monel 60 填絲(si) 和(he) Incofax 5 埋弧(hu)(hu)焊(han)劑 。

  當與碳(tan)鋼(gang)和低(di)合金鋼(gang)焊(han)接時，可用 Monel 190 焊(han)條。

五、冷熱加工(gong)性能

Monel 400 合(he)金(jin)高(gao)(gao)溫(wen)下(xia)變(bian)形(xing)(xing)(xing)抗力小，故(gu)易(yi)于熱(re)加(jia)工(gong)和熱(re)成(cheng)型(xing)。適(shi)宜的(de)(de)熱(re)加(jia)工(gong)的(de)(de)溫(wen)度(du)為650～1177℃。對(dui)于苛刻的(de)(de)熱(re)變(bian)形(xing)(xing)(xing)條件(jian)，建議在 927～1177℃間(jian)熱(re)加(jia)工(gong)。對(dui)于輕微變(bian)形(xing)(xing)(xing)，則可(ke)在649℃下(xia)進(jin)行。溫(wen)度(du)較低時(shi)的(de)(de)熱(re)加(jia)工(gong)，可(ke)得到(dao)較高(gao)(gao)的(de)(de)強度(du)和較微細的(de)(de)晶(jing)粒。此合(he)金(jin)由(you)于具有奧氏體組織和高(gao)(gao)的(de)(de)塑、韌性以及低的(de)(de)冷(leng)(leng)加(jia)工(gong)硬化(hua)傾向，故(gu)極易(yi)冷(leng)(leng)加(jia)工(gong)變(bian)形(xing)(xing)(xing)和成(cheng)型(xing)。其冷(leng)(leng)加(jia)工(gong)硬化(hua)傾向高(gao)(gao)于碳鋼(gang)，但遠比一(yi)般鉻鎳奧氏體不銹鋼(gang)低。

六、熱處理(li)工藝(yi)

為了獲得強(qiang)度(du)、塑性(xing)與耐(nai)蝕(shi)性(xing)的(de)(de)良好配合(he)(he)，Monel 400 合(he)(he)金(jin)一般(ban)需要進(jin)行(xing)熱(re)處(chu)理(li)(li)(li)。試驗表明(ming)，隨(sui)熱(re)處(chu)理(li)(li)(li)溫度(du)升高(gao)，此(ci)合(he)(he)金(jin)的(de)(de)強(qiang)度(du)降低，塑性(xing)、韌性(xing)增加。Monel 400 合(he)(he)金(jin)的(de)(de)固溶（退火）溫度(du)一般(ban)選(xuan)在(zai)(zai)871～982℃，消除應力(li)熱(re)處(chu)理(li)(li)(li)（即消除殘余應力(li)，又可導致合(he)(he)金(jin)的(de)(de)再結晶）可在(zai)(zai)538～566℃間(jian)進(jin)行(xing)。為了耐(nai)應力(li)腐蝕(shi)，消除應力(li)熱(re)處(chu)理(li)(li)(li)也可以(yi)在(zai)(zai)538～649℃間(jian)進(jin)行(xing)。隨(sui)著熱(re)處(chu)理(li)(li)(li)的(de)(de)溫度(du)不同(tong)，Monel 400 合(he)(he)金(jin)的(de)(de)晶粒尺寸不同(tong)。

七、材料應用

Monel 400 合金是鎳基(ji)耐蝕合金中用(yong)量較大(da)的(de)一種(zhong)，它主要(yao)應用(yong)于化(hua)(hua)學和(he)石化(hua)(hua)工業及海(hai)洋開發中，制造各種(zhong)換熱設備、鍋爐水加熱器(qi)、石油和(he)化(hua)(hua)工（包(bao)括(kuo)(kuo)核(he)化(hua)(hua)工）用(yong)管(guan)線、容器(qi)、塔、槽(cao)、反應釜、彈性部(bu)件以及泵、閥、軸(zhou)等(deng)。由于Monel 400 合金具有優良(liang)的(de)冷、熱加工性能(neng)，因此，此合金的(de)冶金產(chan)品(pin)品(pin)種(zhong)、規格齊全，可生(sheng)產(chan)板、管(guan)（包(bao)括(kuo)(kuo)焊(han)管(guan)）、絲、帶、棒材、鍛件等(deng)產(chan)品(pin)。