蒙乃爾MONEL

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中具有優異的耐蝕性，對熱濃堿液也有優良的耐蝕性。同時還耐中性溶液、水、海水、大氣、有機化合物等的腐蝕。該合金的一個重要特征是一般不產生應力腐蝕裂紋，切削性能良好。
2 應用概況及特性
合金在氟氣、鹽酸、硫酸、氫氟酸以及它們的派生物中有JI優秀的耐蝕性。同時在海水中比銅基合金更具耐蝕性酸介質：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JI少的重要材料之一。水腐蝕：Monel400合金在多數水腐蝕情況下，不僅耐蝕性JI佳，而且孔蝕、應力腐蝕等也很少發現，腐蝕速度小于0.025mm/a。高溫腐蝕：在空氣中連續工作的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 材料技術標準
標準美國材料實驗協會B127
美國機械工程協會SB127
美軍標準4544
聯邦或軍方標準QQ-N-281
執行標準：
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 化學成分
見表 1-1。

*為區分不同之處，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系到材料的ZUI終晶粒尺寸，因此要仔細考慮退火參數。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）溫度范圍短時間內進行的。這樣做的目
是為了在鍛壓成型后軟化材料以保持物質相對細小的顆粒。退火應該在盡量沒有硫化物的大氣環境下進行，原因是硫磺退火溫度范圍內增加暴露時間會使材料脆化。低溫消除應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過ZUI后熱處理，熱處理的目的是為增加材料的強度。處理冷成型Monel400銅鎳合金顯示出優良的冷成型特性，這通常與鎳鉻不銹鋼有關。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，回火間隙會出現相對較大的變形現象。
1.8 品種規格與供應狀態
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供應狀態
板、帶材和管材經固溶處理+酸洗后供應，帶材也可冷軋態供應；絲材以硬態、或半硬態、或固溶+酸洗、或光亮固溶處理狀態成盤供應，也可以直條供應；棒材、餅材和環形件一般不經熱處理供應；母合金和精密鑄件以鑄態供應。
2物理、彈性和化學性能

2. 1 熔化溫度范圍1300-1350 ℃
2. 2 抗拉強度：480Mpa
2.3 屈服強度：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：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 化學性能
2.9. 1抗腐蝕性能
抗腐蝕Monel400銅鎳合金在減弱環境下比商業通用的純鎳（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。該合金對大多數堿、鹽、有機物以及大氣條件均有抗腐蝕能力。雖然在高溫、高應力以及高腐蝕濃度下該材料發生過腐蝕應力裂變，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，特別是在不通風及無氧化物的情況下。
Monel400銅鎳合金尤其可以抵抗氯化物應力裂變腐蝕。其主要應用環境是包括海水、鹽水在內的各種水。
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。常規特性Monel400銅鎳合金（UNSN04400）是一種柔軟的銅鎳合金，對各種腐蝕環境具有耐受能力。該合金經常被點名在溫和的氧化環境、中性環境以及逐漸減弱的環境中使用。另外一個應用領域是海洋環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。當時，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該合金的條件。作為商業通用的純鎳，Monel400銅鎳合金在退火條件下強度低，由于這個原因，須使用各種回火方法來增加材料的強度。
Monel400銅鎳合金在退火狀態下的強度低，因此，在軋制狀態下，它表現出較高程度的強度。400合金是延展性較好的抗腐蝕的銅鎳合金。400合金廣泛應用于氧化、中性及還原狀態環境下，它還用于海下環境及不能氧化的氯化物溶液。
Monel400與腐蝕環境
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腐蝕性能，耐氯化物應力腐蝕開裂性能強。該合金是為數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中具有很好的耐氧化物應力裂變腐蝕，如海水、鹽水環境中。
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。
在較冷的的堿性環境下，該合金被用在弱酸如硫磺、氟化氫環境中。
酸介質：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JI少的重要材料之一。
水腐蝕：Monel400合金在多數水腐蝕情況下，不僅耐蝕性JI佳，而且孔蝕、應力腐蝕等也很少發現，腐蝕速度小于0.025mm/a。
高溫腐蝕：Monel400在空氣中連續工作的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越,它比純鎳更耐還原性介質的腐蝕，比純銅耐氧化性介質的腐蝕，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優秀的耐蝕性。同時在海水中比銅基合金更具耐蝕性
3 機械性能
機械特性下列圖表顯示的是Monel400銅鎳合金在典型室溫下的機械特性。ZUI小強度和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。

 （可聯系13472787990索取圖表）

在室溫下所有這些環境里--從100至240ft-lbs（135-325焦耳）--V型凹槽擺錘式沖擊試驗的評估
短時間內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

制造與熱處理Monel400可以很容易地用傳統的工藝方法來制造。 
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℃范圍內進行熱加工，但在925℃以下時只可以做輕微的鍛造。熱彎曲可以在1025~1200℃之間進行。為了進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則：每100mm厚加熱60分鐘。加熱時間一到，立刻取出材料進行熱加工，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。因為它具有比碳鋼稍高的加工硬化率，所以成形裝備要作適宜的改變。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生應力腐蝕開裂的環境下，建議進行消應力熱處理。
4.4、除垢Monel400材料焊縫附近的氧化物和污點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，或在鹽浴中預處理。
4.5、機加工Monel400材料應該在退火狀態下進行機加工。冷成形和應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識，
例如：
表面切削速度和碳鋼相比要小一些，刀具要連續運轉，為避開表面硬化層，進刀量要大等。機加工刀具應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。制造和加工機械如：剪板機、壓力機、卷板機等要采取避免含鐵雜質污染的措施。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行焊接，其中包括氣鎢電弧、氣金屬電弧焊以及帶防護的氣金屬電弧焊接法。在進行所有這些操作前，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，既不需要預熱處理亦無須焊接后熱處理。焊接設計與奧氏體不銹鋼的焊接方法類似，只有兩點例外。
第一：需要調整金屬焊接溶液的本質，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械加工方法完成，若對坡口打磨應避免產生局部過熱。由于鎳合金和高合金不銹鋼相對碳鋼有明顯的物理性質上的差異，它們熱傳導系數低，并且熱膨脹系數較大，對于這點焊接時要采用夾緊、大的焊腳（1-3mm）等方法來解決。因為Monel400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焊接前不需要預熱，一般也不需要焊后熱處理，因為加工后的材料強度有所提高，對以后的使用有一定的益處。
5. 應用領域（可聯系134=7278=7990索取圖表）
應用領域有：硫酸和氫氟酸設備、船用換熱器、海水淡化設備、鹽生產設備、海洋與化學加工設備、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境中都有很高的強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熱性。
1. 海洋與化學加工設備
2. 閥們、水泵、螺旋槳軸
3. 海洋固定設備扣件
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。。