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                蒙乃尔合金|Monel alloy

                蒙◥乃尔合金是一种沉淀硬化的镍铜铝合金, 有□优异的耐腐蚀性能和更高强度和硬度,性能︻超越其他镍铜合金。添加了钛和铝元素,K500拉伸强度提升为K400合╳金的两倍,屈服强度是〇400合金的三倍。这种高强度可以一直保持至649℃,而当温度低至-240℃时,该材料仍具延展性和韧性♂。

                产品分类 / 用途

                Monel 400

                    Ni68Cu28Fe / Monel 400 合金是一种用量最大、用途最广、综合性能最佳的耐蚀镍铜合金。由于化学成分上的差异,它又可以有多种合金牌号,但是他们之间在耐蚀性上并没有显著差别。


                一、化学成分和组织特点


                 Monel 400 合金的化学成分主要由30%Cu和65%Ni加上少量的Fe(1%~2%)所组成。组织结构为典型单相奥氏体组织。由于镍和铜可以任何比例互溶,故一般没有金属间相析出。在金相显微镜下非浸蚀条件观察此合金的组织,可见奥氏体基体上有非常弥散∮的非金属杂夹物,例如硫化物和硅酸盐。在某些条件下,也可观察到有碳化物存在。


                400合金 化学成分_副本.jpg


                二、耐蚀性能


                 前面已经提到镍铜合〓金较纯镍更耐还原性介质的腐蚀,而较纯铜更耐氧々化性介质的腐蚀。Monel 400合金◥也不例外,由于Monel 400合金是呈单相奥∞氏体组织,因此,此合金不存在由于复相合金不同相间电偶反应而引起的腐蚀。


                1. 大气腐蚀


                 在大气中,Monel 400 合金具☆有极高的耐腐蚀性,属于极耐腐蚀的合金。


                2. 水腐蚀


                  目前许多工业合金,例如不锈钢和铝合∩金等,在工业水腐蚀所遇到最为头疼的问题就是点蚀和应力腐蚀。即使它们耐一般腐蚀性能非常好,但是一旦遇到水腐↘蚀,选择不锈钢和铝合金时就要∏慎重对待。但是,Monel 400 合金在多少水腐蚀情况下,不仅耐腐蚀性极佳,而且点蚀、应力腐蚀等也很少发现。在天然水和蒸馏水中,Monel 400合金是极耐腐蚀,腐蚀速率一般 小于0.025mm/a(包括不同温度、不同流速和充入空气的许多苛刻的条件)在酸性含氧化性盐类的矿浆水中,对Monel 400 合金的腐蚀会加重,但仍属于耐蚀材料之列。在核反应堆高纯水条件下,Monel 400 合金腐蚀速率比普通的Ni-Cr合金0Cr15Ni75Fe和含铌不锈钢0Cr18Ni11Nb高出2~3倍。


                  在蒸ζ 汽和水共存的条件下,例如在冷凝器中,如果有二氧化碳和空气存在,Monel 400合金在气相中将有明显的腐蚀。试验表明,气相中含有70%二氧化碳和30%空气,71℃的蒸汽冷凝时,Monel 400 合金的腐蚀速率可达1.5mm/a,当气相中的二☉氧化碳和空气的比例有变化时,此合金的腐蚀速率则有所降低,在天然和人造海水中,Monel 400合金有「优良的耐蚀性。在有空蚀-磨蚀条件下,此合金的耐蚀性更为优越。因此,它可以制造螺旋桨和轴、泵轴、冷凝器传▅热管和叶轮等。在海水中,Monel 400 合金的另一个重要用途是制造采油▓平台飞溅区防海水腐蚀的结构部件。Monel 400 合金在强搅动╲,有空气存在的海水∩中,其腐蚀速率一般不超过0.026mm/a。但是在静止的海水中,Monel 400 合金易产生点蚀,而此种点蚀扩展确很→慢,几年后其深度也★不会超过1.3mm。


                3. 高温腐蚀


                   在空气和氧中的试验表明,Monel 400 合金的抗氧化能』力要低于纯镍。此时,合金表面氧化膜的外层含有CuO和Cu2O,而内层富镍,基本上市纯氧化镍。Monel 400 合金在空气中连续工作的温度一般认为是在600℃左右。


                  在高︾温蒸汽中,(无论是干的还是湿的蒸汽),Monel400合金的使用温度要低于485℃。在高流速的蒸汽』中,Monel 400 合金的耐冲蚀性也很好。受应力的Monel 400 合金在温度高于455℃蒸汽中会产生沿晶Ψ 脆化,此种现象尤以474℃和500℃尤为明显。这也是确定此合金用于蒸汽中【上限温度的主要依据。在150~250℃干蒸汽中,试验1000~1150 小时,Monel 400 合金的腐蚀率△为≤0.026mm/a。


                4. 氨


                由于Monel 400 合金镍「含量高,故可耐585℃以下无水氨和氮化条件下的腐蚀。


                5. 硫


                 与镍相似,Monel 400 合金在熔融硫和〓焊硫介质中由于易形成㊣ 低熔点的硫化镍而受到腐蚀。其使用温度一般不高于320℃和370℃。前者是Monel 400 合金对于还原▆性硫和硫化物(液态硫和蒸汽,硫化氢)而言,而后者是Monel 400 合金【用于氧化性硫化物(如╲二氧化硫)中而言。



                三、力学性能


                400合金力学性能_副本.jpg


                四、焊接性能


                  Monel 400 合金焊接性能良好,它可↓采用下述方法与匹配的焊丝焊条进行焊接。


                  TIG 和 MIG 法,可用 Monel 60 焊丝;


                  手工电弧焊法,可用 Monel 190 焊条;


                  埋弧焊,可用 Monel 60 填丝 和 Incofax 5 埋弧焊剂 。


                  当与碳钢和低合金钢〖焊接时,可用 Monel 190 焊条。



                五、冷热加工性能


                Monel 400 合金高温下变形抗力小,故易于热加工和热成型。适宜的热※加工的温度为650~1177℃。对于苛刻的︾热变形条件,建议在 927~1177℃间热加工。对于轻微变形,则可在649℃下进行。温度较低时的热加工,可得到较高卐的强度和较微细的晶粒。此合金由于具有奥氏体组织和高的塑、韧性以及低的冷加工硬化倾向,故极易冷加工变形和成型Ψ ①。其冷加工硬化倾向高于碳钢,但◤远比一般铬镍奥氏体不锈钢低。



                六、热处理工艺


                为了获得强度、塑性与耐蚀性的良好配△合,Monel 400 合金一般需要进行热处理。试验表明,随热处理温○度升高,此合金的强〖度降低,塑性、韧性增加。Monel 400 合金的固溶(退火)温度一般选在871~982℃,消除应力热处理(即消除【残余应力,又可导致合金的再结晶)可在538~566℃间进行。为了耐应力腐蚀,消除应力热处理也可以在538~649℃间进行。随着热○处理的温度不同,Monel 400 合金的↓晶粒尺寸不同。


                七、材料应用


                Monel 400 合金是镍基耐蚀合金中用量较大的一种,它主要应用于化学和石化工业及海洋开发中,制造各种换热设〖备、锅炉水加热器、石油和化工(包括核化※工)用管线、容器、塔、槽、反应釜、弹性部件以及泵、阀、轴等。由于Monel 400 合金具有优良的◥冷、热加工性能,因此,此合金的冶金产品品种、规格齐全,可生产板、管(包括焊管)、丝、带、棒材、锻件等■产品。