Monel400/UNS N04400蒙乃爾

1合金介紹 
1.1 概述
Monel 400屬于銅鎳耐腐蝕合金，是一種用量ZUI大、用途ZUI廣、綜合性能JI佳的耐蝕合金。此合金在氫氟酸和氟氣介質(zhì)中具有優(yōu)異的耐蝕性，對熱濃堿液也有優(yōu)良的耐蝕性。同時還耐中性溶液、水、海水、大氣、有機(jī)化合物等的腐蝕。該合金的一個重要特征是一般不產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋，切削性能良好。
2 應(yīng)用概況及特性
合金在氟氣、鹽酸、硫酸、氫氟酸以及它們的派生物中有JI優(yōu)秀的耐蝕性。同時在海水中比銅基合金更具耐蝕性酸介質(zhì)：在濃度小于85%的硫酸中都是耐蝕的。Monel400是可耐氫氟酸中為數(shù)JI少的重要材料之一。水腐蝕：Monel400合金在多數(shù)水腐蝕情況下，不僅耐蝕性JI佳，而且孔蝕、應(yīng)力腐蝕等也很少發(fā)現(xiàn)，腐蝕速度小于0.025mm/a。高溫腐蝕：在空氣中連續(xù)工作的ZUI高溫度一般在600℃左右，在高溫蒸汽中，腐蝕速度小于0.026mm/a。氨： 由于合金鎳含量高，故可耐585℃以下無水氨和氨化條件下的腐蝕。
1.3 材料牌號及相近牌號
Nr 2.4361
W.Nr 2.4360
UNS N04400
AWS 040
MONEL alloy400
NiCu30Fe
Nicorros
alloy400
ATI400
NAS NW400
1.5 材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
標(biāo)準(zhǔn)美國材料實(shí)驗(yàn)協(xié)會B127
美國機(jī)械工程協(xié)會SB127
美軍標(biāo)準(zhǔn)4544
聯(lián)邦或軍方標(biāo)準(zhǔn)QQ-N-281
執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：
ASTM B127
ASME SB-127
ASTM B163
ASME SB-163
ASTM B165
ASME SB-165
AMS 4730
ASTM B164
BS 3075 NA 13
BS 3076 NA 13
DTD 204B
ISO 15156-3
NACE MR 0175
QQ-N-281
1.6 化學(xué)成分
見表 1-1。

*為區(qū)分不同之處，為QQ-N-281所提供的材料如鉛、錫及鋅分別<0.003
7 熱處理制度
熱處理Monel400材料退火溫度一般在700~900℃，在825℃時效果ZUI宜。處理后快速空冷可以獲得很好的耐蝕性能。退火溫度和退火時間直接關(guān)系到材料的ZUI終晶粒尺寸，因此要仔細(xì)考慮退火參數(shù)。而且退火爐中氣體含硫量必須要低，以免使材料脆化。消除應(yīng)力熱處理一般在300℃的低溫下保溫1~3小時即可。對于管材，應(yīng)力消除熱處理溫度一般控制在550~650℃。任何熱處理之前材料表面的清潔必須重視。 
熱處理對Monel400銅鎳合金整個退火程序是在典型的華氏1400度至華氏1800度（攝氏760-980度）溫度范圍短時間內(nèi)進(jìn)行的。這樣做的目
是為了在鍛壓成型后軟化材料以保持物質(zhì)相對細(xì)小的顆粒。退火應(yīng)該在盡量沒有硫化物的大氣環(huán)境下進(jìn)行，原因是硫磺退火溫度范圍內(nèi)增加暴露時間會使材料脆化。低溫消除應(yīng)力可以用于冷變形材料，將其加熱至大約華氏575度（攝氏300度）并持續(xù)一至三個小時。大部分Monel400銅鎳合金在被投入使用之前均未經(jīng)過ZUI后熱處理，熱處理的目的是為增加材料的強(qiáng)度。處理冷成型Monel400銅鎳合金顯示出優(yōu)良的冷成型特性，這通常與鎳鉻不銹鋼有關(guān)。該合金與301或304合金相比，其加工硬化比率較低，可以用于多種拔制成型的加工中，在此過程中，回火間隙會出現(xiàn)相對較大的變形現(xiàn)象。
1.8 品種規(guī)格與供應(yīng)狀態(tài)
摘自ASTM B127、ASME SB-127、ASTM B163、ASME SB-163、ASTM B165、ASME SB-165、AMS 4730、ASTM B164。
1.8.1 主要規(guī)格
厚0. 5mm~4. 0mm 板材，30. 05mm~0. 8mm 帶材；外徑 4mm~20mm、壁厚 1. 0mm~2. 0mm管材； d0. 2mm~;10. 0mm絲材;D300mm棒材；各種直徑圓餅及不同直徑和壁厚的環(huán)形件;母合金鑄成圓形長棒,其直徑范圍為75mm~90mm,長度不小于250mm；不同形狀和尺寸的精密鑄件。
1.9.2供應(yīng)狀態(tài)
板、帶材和管材經(jīng)固溶處理+酸洗后供應(yīng)，帶材也可冷軋態(tài)供應(yīng)；絲材以硬態(tài)、或半硬態(tài)、或固溶+酸洗、或光亮固溶處理狀態(tài)成盤供應(yīng)，也可以直條供應(yīng)；棒材、餅材和環(huán)形件一般不經(jīng)熱處理供應(yīng)；母合金和精密鑄件以鑄態(tài)供應(yīng)。
2物理、彈性和化學(xué)性能

2. 1 熔化溫度范圍1300-1350 ℃
2. 2 抗拉強(qiáng)度：480Mpa
2.3 屈服強(qiáng)度：195Mpa
2.4 延伸率：35%
2.5硬度；HB135-179
2.6 密度p=8.9g/cm3
2.7電阻系數(shù)：51.0微歐姆-厘米
2.8 磁性：無
在退火條件下，該合金常常在室溫下具有適當(dāng)至輕微的磁性。超過居里溫度時，該材料不具備磁性。居里溫度受少量成分變化的影響，因此，某些材料在室溫下的熱度會是它們具有磁性，而其它材料則相反。
2.9 化學(xué)性能
2.9. 1抗腐蝕性能
抗腐蝕Monel400銅鎳合金在減弱環(huán)境下比商業(yè)通用的純鎳（UNSN02200）更抗腐蝕,在氧化條件下比精制銅合金更抗腐蝕。在適當(dāng)減弱的酸、中性或堿性溶液中，Monel400銅鎳合金也許會被考慮使用。該合金對大多數(shù)堿、鹽、有機(jī)物以及大氣條件均有抗腐蝕能力。雖然在高溫、高應(yīng)力以及高腐蝕濃度下該材料發(fā)生過腐蝕應(yīng)力裂變，但Monel400銅鎳合金可以考慮被使用在較冷的堿腐蝕條件下。該合金被用在弱酸如硫磺、氯化氫，特別是在不通風(fēng)及無氧化物的情況下。
Monel400銅鎳合金尤其可以抵抗氯化物應(yīng)力裂變腐蝕。其主要應(yīng)用環(huán)境是包括海水、鹽水在內(nèi)的各種水。
Monel400銅鎳合金在含硫氣體超過華氏700度（攝氏371度）時遭受侵蝕；當(dāng)融化硫酸超過大約華氏500度（攝氏260度）時可以對Monel400銅鎳合金造成侵蝕。常規(guī)特性Monel400銅鎳合金（UNSN04400）是一種柔軟的銅鎳合金，對各種腐蝕環(huán)境具有耐受能力。該合金經(jīng)常被點(diǎn)名在溫和的氧化環(huán)境、中性環(huán)境以及逐漸減弱的環(huán)境中使用。另外一個應(yīng)用領(lǐng)域是海洋環(huán)境以及其它非氧化氯化物溶液中。作為抗腐蝕材料，該合金已有悠久歷史，可以追溯到20世紀(jì)。當(dāng)時，它試圖被用做高銅含量的鎳金屬。金屬中的鎳銅含量大體相等，目前正式指定成為生產(chǎn)該合金的條件。作為商業(yè)通用的純鎳，Monel400銅鎳合金在退火條件下強(qiáng)度低，由于這個原因，須使用各種回火方法來增加材料的強(qiáng)度。
Monel400銅鎳合金在退火狀態(tài)下的強(qiáng)度低，因此，在軋制狀態(tài)下，它表現(xiàn)出較高程度的強(qiáng)度。400合金是延展性較好的抗腐蝕的銅鎳合金。400合金廣泛應(yīng)用于氧化、中性及還原狀態(tài)環(huán)境下，它還用于海下環(huán)境及不能氧化的氯化物溶液。
Monel400與腐蝕環(huán)境
Monel400屬可變形加工的鎳-銅系鎳基合金，具有很好的耐海水腐蝕和抗化學(xué)腐蝕性能，耐氯化物應(yīng)力腐蝕開裂性能強(qiáng)。該合金是為數(shù)不多的能使用在氟化物中的合金之一。在氫氟酸和氟氣介質(zhì)中具有很好的耐氧化物應(yīng)力裂變腐蝕，如海水、鹽水環(huán)境中。
在中等濃度的堿性和鹽溶液中，Monel 400也有FEICHANG好的抗腐蝕性能。
在較冷的的堿性環(huán)境下，該合金被用在弱酸如硫磺、氟化氫環(huán)境中。
酸介質(zhì)：Monel400在濃度小于85%的硫酸中都是耐蝕的。Monel400是可耐氫氟酸中為數(shù)JI少的重要材料之一。
水腐蝕：Monel400合金在多數(shù)水腐蝕情況下，不僅耐蝕性JI佳，而且孔蝕、應(yīng)力腐蝕等也很少發(fā)現(xiàn)，腐蝕速度小于0.025mm/a。
高溫腐蝕：Monel400在空氣中連續(xù)工作的ZUI高溫度一般在600℃左右，在高溫蒸汽中，腐蝕速度小于0.026mm/a。氨：由于Monel400合金鎳含量高，故可耐585℃以下無水氨和氨化條件下的腐蝕。
Monel400的耐腐蝕性能一般情況下比鎳銅更優(yōu)越,它比純鎳更耐還原性介質(zhì)的腐蝕，比純銅耐氧化性介質(zhì)的腐蝕，對硫酸、磷酸、碳的耐腐蝕性FEICHANG好。特別是耐氫氯酸的腐蝕，對熱濃堿也有優(yōu)良的耐腐蝕性。Monel400合金在氟氣、鹽酸、硫酸、氫氟酸以及它們的派生物中有JI優(yōu)秀的耐蝕性。同時在海水中比銅基合金更具耐蝕性
3 機(jī)械性能
機(jī)械特性下列圖表顯示的是Monel400銅鎳合金在典型室溫下的機(jī)械特性。ZUI小強(qiáng)度和ZUI柔性就是下表顯示的物體在退火條件下所具有的典型特性。

 （可聯(lián)系13472787990索取圖表）

在室溫下所有這些環(huán)境里--從100至240ft-lbs（135-325焦耳）--V型凹槽擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)的評估
短時間內(nèi)增溫特性下表所示為Monel400銅鎳合金在退火條件下、短時間高溫情況下的張力特性。當(dāng)溫度超過約華氏650度（攝氏343度）時，可以考慮材料抗蠕變腐蝕。

特定熱度室溫
熱膨脹直線平均值系數(shù)

制造與熱處理Monel400可以很容易地用傳統(tǒng)的工藝方法來制造。 
4.1、加熱在熱處理之前要確保Monel400表面潔凈，這點(diǎn)FEICHANG重要。如果在加熱過程中Monel400表面存在S、P、Pb或其他低熔點(diǎn)的金屬等污染物，則合金的性能可能會被削弱。污染物的來源主要有標(biāo)記筆痕跡、溫度指示漆、潤滑油脂和爐氣。其中爐氣的含硫量必須低。爐氣應(yīng)該是中性的，或有輕微的還原性，切不可讓爐氣在還原性和氧化性之間波動。爐中火焰不可以直接沖擊材料。 
4.2、熱加工Monel400可以在800~1200℃范圍內(nèi)進(jìn)行熱加工，但在925℃以下時只可以做輕微的鍛造。熱彎曲可以在1025~1200℃之間進(jìn)行。為了進(jìn)行熱加工要求裝爐熱處理時，則要把爐溫首先加熱到1200℃，然后把Monel400材料放入加熱。材料加熱要遵循一個準(zhǔn)則：每100mm厚加熱60分鐘。加熱時間一到，立刻取出材料進(jìn)行熱加工，如在熱加工過程中材料溫度下降到ZUI小熱加工溫度以下則要重新加熱。
4.3、冷加工的Monel400材料必須是退火狀態(tài)。因?yàn)樗哂斜忍间撋愿叩募庸び不剩猿尚窝b備要作適宜的改變。冷加工成形要做工序間退火處理。冷變形有時也用來改善機(jī)械性能。如果材料要用在如汞、潮濕暴露的氟化氫氣體等易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂的環(huán)境下，建議進(jìn)行消應(yīng)力熱處理。
4.4、除垢Monel400材料焊縫附近的氧化物和污點(diǎn)比不銹鋼材料的要緊密，在硝酸和氫氟酸混酸中酸洗之前可以用砂輪打磨，或在鹽浴中預(yù)處理。
4.5、機(jī)加工Monel400材料應(yīng)該在退火狀態(tài)下進(jìn)行機(jī)加工。冷成形和應(yīng)力消除后的材料更加容易加工，對此種材料的加工硬化要有足夠的認(rèn)識，
例如：
表面切削速度和碳鋼相比要小一些，刀具要連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，為避開表面硬化層，進(jìn)刀量要大等。機(jī)加工刀具應(yīng)該是鎳基合金和高合金不銹鋼專用刀具，刷焊縫要采用不銹鋼刷。制造和加工機(jī)械如：剪板機(jī)、壓力機(jī)、卷板機(jī)等要采取避免含鐵雜質(zhì)污染的措施。加工場地要清潔，并和碳鋼加工場地分開。
4.6、焊接Monel400銅鎳合金可用各種程序進(jìn)行焊接，其中包括氣鎢電弧、氣金屬電弧焊以及帶防護(hù)的氣金屬電弧焊接法。在進(jìn)行所有這些操作前，必須清理干凈要焊接的部位，避免潤滑劑和漆料等物質(zhì)使材料脆化。材料必須保持清潔以求ZUI好的焊接效果。
對Monel400銅鎳合金的焊接程序類似與奧氏體不銹鋼，既不需要預(yù)熱處理亦無須焊接后熱處理。焊接設(shè)計與奧氏體不銹鋼的焊接方法類似，只有兩點(diǎn)例外。
第一：需要調(diào)整金屬焊接溶液的本質(zhì)，使接口部分充分打開，能夠容納整根填充絲填充連接處。
第二：高熱傳導(dǎo)和材料純度使焊接穿透力與奧氏體不銹鋼相比要低
焊接Monel400材料的焊接坡口適宜用機(jī)械加工方法完成，若對坡口打磨應(yīng)避免產(chǎn)生局部過熱。由于鎳合金和高合金不銹鋼相對碳鋼有明顯的物理性質(zhì)上的差異，它們熱傳導(dǎo)系數(shù)低，并且熱膨脹系數(shù)較大，對于這點(diǎn)焊接時要采用夾緊、大的焊腳（1-3mm）等方法來解決。因?yàn)镸onel400材料焊接熔化金屬的流動性較差，所以要采用大的坡口角度（60-70°）的設(shè)計，以讓焊絲能填滿焊縫。焊前對坡口和焊條用丙酮清洗,焊接方法用GTAW即可，焊絲用ERNiCu-7. Monel400焊接前不需要預(yù)熱，一般也不需要焊后熱處理，因?yàn)榧庸ず蟮牟牧蠌?qiáng)度有所提高，對以后的使用有一定的益處。
5. 應(yīng)用領(lǐng)域（可聯(lián)系134=7278=7990索取圖表）
應(yīng)用領(lǐng)域有：硫酸和氫氟酸設(shè)備、船用換熱器、海水淡化設(shè)備、鹽生產(chǎn)設(shè)備、海洋與化學(xué)加工設(shè)備、螺旋槳軸及水泵、汽油及水箱等一種鎳-銅合金，在各種酸性和堿性環(huán)境中都有很高的強(qiáng)度和出色的抗腐蝕性，尤其適合還原性條件。它還具有良好的延展性和導(dǎo)熱性。
1. 海洋與化學(xué)加工設(shè)備
2. 閥們、水泵、螺旋槳軸
3. 海洋固定設(shè)備扣件
4. 汽油及清潔水箱
5. 加工容器及管道
6. 熱交換器

參考資料

略。。