蒙乃尔MONEL

Monel400/UNS N04400蒙乃尔

1合金介绍 
1.1 概述
Monel 400属于铜镍耐腐蚀合金，是一种用量ZUI大、用途ZUI广、综合性能JI佳的耐蚀合金。此合金在氢氟酸和氟气介质中具有优异的耐蚀性，对热浓碱液也有优良的耐蚀性。同时还耐中性溶液、水、海水、大气、有机化合物等的腐蚀。该合金的一个重要特征是一般不产生应力腐蚀裂纹，切削性能良好。
2 应用概况及特性
合金在氟气、盐酸、硫酸、氢氟酸以及它们的派生物中有JI优秀的耐蚀性。同时在海水中比铜基合金更具耐蚀性酸介质：在浓度小于85%的硫酸中都是耐蚀的。Monel400是可耐氢氟酸中为数JI少的重要材料之一。水腐蚀：Monel400合金在多数水腐蚀情况下，不仅耐蚀性JI佳，而且孔蚀、应力腐蚀等也很少发现，腐蚀速度小于0.025mm/a。高温腐蚀：在空气中连续工作的ZUI高温度一般在600℃左右，在高温蒸汽中，腐蚀速度小于0.026mm/a。氨： 由于合金镍含量高，故可耐585℃以下无水氨和氨化条件下的腐蚀。
1.3 材料牌号及相近牌号
Nr 2.4361
W.Nr 2.4360
UNS N04400
AWS 040
MONEL alloy400
NiCu30Fe
Nicorros
alloy400
ATI400
NAS NW400
1.5 材料技术标准
标准美国材料实验协会B127
美国机械工程协会SB127
美军标准4544
联邦或军方标准QQ-N-281
执行标准：
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 化学成分
见表 1-1。

*为区分不同之处，为QQ-N-281所提供的材料如铅、锡及锌分别<0.003
7 热处理制度
热处理Monel400材料退火温度一般在700~900℃，在825℃时效果ZUI宜。处理后快速空冷可以获得很好的耐蚀性能。退火温度和退火时间直接关系到材料的ZUI终晶粒尺寸，因此要仔细考虑退火参数。而且退火炉中气体含硫量必须要低，以免使材料脆化。消除应力热处理一般在300℃的低温下保温1~3小时即可。对于管材，应力消除热处理温度一般控制在550~650℃。任何热处理之前材料表面的清洁必须重视。 
热处理对Monel400铜镍合金整个退火程序是在典型的华氏1400度至华氏1800度（摄氏760-980度）温度范围短时间内进行的。这样做的目
是为了在锻压成型后软化材料以保持物质相对细小的颗粒。退火应该在尽量没有硫化物的大气环境下进行，原因是硫磺退火温度范围内增加暴露时间会使材料脆化。低温消除应力可以用于冷变形材料，将其加热至大约华氏575度（摄氏300度）并持续一至三个小时。大部分Monel400铜镍合金在被投入使用之前均未经过ZUI后热处理，热处理的目的是为增加材料的强度。处理冷成型Monel400铜镍合金显示出优良的冷成型特性，这通常与镍铬不锈钢有关。该合金与301或304合金相比，其加工硬化比率较低，可以用于多种拔制成型的加工中，在此过程中，回火间隙会出现相对较大的变形现象。
1.8 品种规格与供应状态
摘自ASTM B127、ASME SB-127、ASTM B163、ASME SB-163、ASTM B165、ASME SB-165、AMS 4730、ASTM B164。
1.8.1 主要规格
厚0. 5mm~4. 0mm 板材，30. 05mm~0. 8mm 带材；外径 4mm~20mm、壁厚 1. 0mm~2. 0mm管材； d0. 2mm~;10. 0mm丝材;D300mm棒材；各种直径圆饼及不同直径和壁厚的环形件;母合金铸成圆形长棒,其直径范围为75mm~90mm,长度不小于250mm；不同形状和尺寸的精密铸件。
1.9.2供应状态
板、带材和管材经固溶处理+酸洗后供应，带材也可冷轧态供应；丝材以硬态、或半硬态、或固溶+酸洗、或光亮固溶处理状态成盘供应，也可以直条供应；棒材、饼材和环形件一般不经热处理供应；母合金和精密铸件以铸态供应。
2物理、弹性和化学性能

2. 1 熔化温度范围1300-1350 ℃
2. 2 抗拉强度：480Mpa
2.3 屈服强度：195Mpa
2.4 延伸率：35%
2.5硬度；HB135-179
2.6 密度p=8.9g/cm3
2.7电阻系数：51.0微欧姆-厘米
2.8 磁性：无
在退火条件下，该合金常常在室温下具有适当至轻微的磁性。超过居里温度时，该材料不具备磁性。居里温度受少量成分变化的影响，因此，某些材料在室温下的热度会是它们具有磁性，而其它材料则相反。
2.9 化学性能
2.9. 1抗腐蚀性能
抗腐蚀Monel400铜镍合金在减弱环境下比商业通用的纯镍（UNSN02200）更抗腐蚀,在氧化条件下比精制铜合金更抗腐蚀。在适当减弱的酸、中性或碱性溶液中，Monel400铜镍合金也许会被考虑使用。该合金对大多数碱、盐、有机物以及大气条件均有抗腐蚀能力。虽然在高温、高应力以及高腐蚀浓度下该材料发生过腐蚀应力裂变，但Monel400铜镍合金可以考虑被使用在较冷的碱腐蚀条件下。该合金被用在弱酸如硫磺、氯化氢，特别是在不通风及无氧化物的情况下。
Monel400铜镍合金尤其可以抵抗氯化物应力裂变腐蚀。其主要应用环境是包括海水、盐水在内的各种水。
Monel400铜镍合金在含硫气体超过华氏700度（摄氏371度）时遭受侵蚀；当融化硫酸超过大约华氏500度（摄氏260度）时可以对Monel400铜镍合金造成侵蚀。常规特性Monel400铜镍合金（UNSN04400）是一种柔软的铜镍合金，对各种腐蚀环境具有耐受能力。该合金经常被点名在温和的氧化环境、中性环境以及逐渐减弱的环境中使用。另外一个应用领域是海洋环境以及其它非氧化氯化物溶液中。作为抗腐蚀材料，该合金已有悠久历史，可以追溯到20世纪。当时，它试图被用做高铜含量的镍金属。金属中的镍铜含量大体相等，目前正式指定成为生产该合金的条件。作为商业通用的纯镍，Monel400铜镍合金在退火条件下强度低，由于这个原因，须使用各种回火方法来增加材料的强度。
Monel400铜镍合金在退火状态下的强度低，因此，在轧制状态下，它表现出较高程度的强度。400合金是延展性较好的抗腐蚀的铜镍合金。400合金广泛应用于氧化、中性及还原状态环境下，它还用于海下环境及不能氧化的氯化物溶液。
Monel400与腐蚀环境
Monel400属可变形加工的镍-铜系镍基合金，具有很好的耐海水腐蚀和抗化学腐蚀性能，耐氯化物应力腐蚀开裂性能强。该合金是为数不多的能使用在氟化物中的合金之一。在氢氟酸和氟气介质中具有很好的耐氧化物应力裂变腐蚀，如海水、盐水环境中。
在中等浓度的碱性和盐溶液中，Monel 400也有FEICHANG好的抗腐蚀性能。
在较冷的的碱性环境下，该合金被用在弱酸如硫磺、氟化氢环境中。
酸介质：Monel400在浓度小于85%的硫酸中都是耐蚀的。Monel400是可耐氢氟酸中为数JI少的重要材料之一。
水腐蚀：Monel400合金在多数水腐蚀情况下，不仅耐蚀性JI佳，而且孔蚀、应力腐蚀等也很少发现，腐蚀速度小于0.025mm/a。
高温腐蚀：Monel400在空气中连续工作的ZUI高温度一般在600℃左右，在高温蒸汽中，腐蚀速度小于0.026mm/a。氨：由于Monel400合金镍含量高，故可耐585℃以下无水氨和氨化条件下的腐蚀。
Monel400的耐腐蚀性能一般情况下比镍铜更优越,它比纯镍更耐还原性介质的腐蚀，比纯铜耐氧化性介质的腐蚀，对硫酸、磷酸、碳的耐腐蚀性FEICHANG好。特别是耐氢氯酸的腐蚀，对热浓碱也有优良的耐腐蚀性。Monel400合金在氟气、盐酸、硫酸、氢氟酸以及它们的派生物中有JI优秀的耐蚀性。同时在海水中比铜基合金更具耐蚀性
3 机械性能
机械特性下列图表显示的是Monel400铜镍合金在典型室温下的机械特性。ZUI小强度和ZUI柔性就是下表显示的物体在退火条件下所具有的典型特性。

 （可联系13472787990索取图表）

在室温下所有这些环境里--从100至240ft-lbs（135-325焦耳）--V型凹槽摆锤式冲击试验的评估
短时间内增温特性下表所示为Monel400铜镍合金在退火条件下、短时间高温情况下的张力特性。当温度超过约华氏650度（摄氏343度）时，可以考虑材料抗蠕变腐蚀。

特定热度室温
热膨胀直线平均值系数

制造与热处理Monel400可以很容易地用传统的工艺方法来制造。 
4.1、加热在热处理之前要确保Monel400表面洁净，这点FEICHANG重要。如果在加热过程中Monel400表面存在S、P、Pb或其他低熔点的金属等污染物，则合金的性能可能会被削弱。污染物的来源主要有标记笔痕迹、温度指示漆、润滑油脂和炉气。其中炉气的含硫量必须低。炉气应该是中性的，或有轻微的还原性，切不可让炉气在还原性和氧化性之间波动。炉中火焰不可以直接冲击材料。 
4.2、热加工Monel400可以在800~1200℃范围内进行热加工，但在925℃以下时只可以做轻微的锻造。热弯曲可以在1025~1200℃之间进行。为了进行热加工要求装炉热处理时，则要把炉温首先加热到1200℃，然后把Monel400材料放入加热。材料加热要遵循一个准则：每100mm厚加热60分钟。加热时间一到，立刻取出材料进行热加工，如在热加工过程中材料温度下降到ZUI小热加工温度以下则要重新加热。
4.3、冷加工的Monel400材料必须是退火状态。因为它具有比碳钢稍高的加工硬化率，所以成形装备要作适宜的改变。冷加工成形要做工序间退火处理。冷变形有时也用来改善机械性能。如果材料要用在如汞、潮湿暴露的氟化氢气体等易产生应力腐蚀开裂的环境下，建议进行消应力热处理。
4.4、除垢Monel400材料焊缝附近的氧化物和污点比不锈钢材料的要紧密，在硝酸和氢氟酸混酸中酸洗之前可以用砂轮打磨，或在盐浴中预处理。
4.5、机加工Monel400材料应该在退火状态下进行机加工。冷成形和应力消除后的材料更加容易加工，对此种材料的加工硬化要有足够的认识，
例如：
表面切削速度和碳钢相比要小一些，刀具要连续运转，为避开表面硬化层，进刀量要大等。机加工刀具应该是镍基合金和高合金不锈钢专用刀具，刷焊缝要采用不锈钢刷。制造和加工机械如：剪板机、压力机、卷板机等要采取避免含铁杂质污染的措施。加工场地要清洁，并和碳钢加工场地分开。
4.6、焊接Monel400铜镍合金可用各种程序进行焊接，其中包括气钨电弧、气金属电弧焊以及带防护的气金属电弧焊接法。在进行所有这些操作前，必须清理干净要焊接的部位，避免润滑剂和漆料等物质使材料脆化。材料必须保持清洁以求ZUI好的焊接效果。
对Monel400铜镍合金的焊接程序类似与奥氏体不锈钢，既不需要预热处理亦无须焊接后热处理。焊接设计与奥氏体不锈钢的焊接方法类似，只有两点例外。
第一：需要调整金属焊接溶液的本质，使接口部分充分打开，能够容纳整根填充丝填充连接处。
第二：高热传导和材料纯度使焊接穿透力与奥氏体不锈钢相比要低
焊接Monel400材料的焊接坡口适宜用机械加工方法完成，若对坡口打磨应避免产生局部过热。由于镍合金和高合金不锈钢相对碳钢有明显的物理性质上的差异，它们热传导系数低，并且热膨胀系数较大，对于这点焊接时要采用夹紧、大的焊脚（1-3mm）等方法来解决。因为Monel400材料焊接熔化金属的流动性较差，所以要采用大的坡口角度（60-70°）的设计，以让焊丝能填满焊缝。焊前对坡口和焊条用丙酮清洗,焊接方法用GTAW即可，焊丝用ERNiCu-7. Monel400焊接前不需要预热，一般也不需要焊后热处理，因为加工后的材料强度有所提高，对以后的使用有一定的益处。
5. 应用领域（可联系134=7278=7990索取图表）
应用领域有：硫酸和氢氟酸设备、船用换热器、海水淡化设备、盐生产设备、海洋与化学加工设备、螺旋桨轴及水泵、汽油及水箱等一种镍-铜合金，在各种酸性和碱性环境中都有很高的强度和出色的抗腐蚀性，尤其适合还原性条件。它还具有良好的延展性和导热性。
1. 海洋与化学加工设备
2. 阀们、水泵、螺旋桨轴
3. 海洋固定设备扣件
4. 汽油及清洁水箱
5. 加工容器及管道
6. 热交换器

参考资料

略。。