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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。

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

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。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。