Monel 400產(chǎn)品概述

Monel?400是一種用量最大、用途最廣、綜合性能極佳的耐蝕合金。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。

Monel400 鎳基合金在苛刻的腐蝕環(huán)境中有較高的機械性能和良好的耐蝕性能， 主要用于制造在各類復(fù)雜腐蝕工況下的設(shè)備與構(gòu)件。 焊接常常作為結(jié)構(gòu)和設(shè)備生產(chǎn)的重要連接工藝之一， 然而 Monel400 鎳基合金的導(dǎo)熱性較差， 在高溫加熱時， 易使熔池金屬溫度過高， 增大了接頭晶粒粗化的傾向， 從而影響焊接接頭的力學(xué)性能， 并且焊接接頭的微觀組織和腐蝕性能緊密相關(guān)。 焊接冶金是一個熔池體積小、 高溫停留時間短、 熔合區(qū)溫度梯度大、 各個區(qū)域冷卻凝固結(jié)晶速度不同的過程。 而且 Monel400鎳基合金中的碳硅含量低、 銅鎳含量高， 熔體粘度大， 液態(tài)金屬的流動性差， 往往在焊接熱循環(huán)的作用下， 會使焊接接頭各個區(qū)域的微觀組織存在差異化和化學(xué)成分分布的不均勻化， 降低了焊接接頭的力學(xué)性能和腐蝕性能。 因此， 使得在腐蝕環(huán)境中使用的焊接接頭常常成為腐蝕失效最薄弱環(huán)節(jié)。

Monel 400相近牌號

?英國 EN 2.4360

德國 W.r.2.4360

美國 UNS N04400

日本 NW4400

ISO Ni68Cu28Fe

Monel 400化學(xué)成分

合金 Monel 400

% ?最小 ? 最大

Ni 63 ? ? ? ? ? ?-

Cu 28 ? ? 34

Fe - ? 2.5

C - ?0.3

Mn - 2

Si - ?0.5

S - 0.024

蒙乃爾合金， 也稱為鎳銅合金， 主要元素以金屬鎳為基體， 以銅為補充， 并添加少量的鐵、 錳、 硅等多種元素組成， 是非常重要的鎳基耐蝕合金之一 [1] 。 與一般傳統(tǒng)的奧氏體不銹鋼及其它常見的耐蝕材料相比， 蒙乃爾合金在復(fù)雜的工況腐蝕環(huán)境中，有良好的耐各種腐蝕形式的抗蝕能力 [2] 和良好穩(wěn)定的力學(xué)性能， 并獲得了廣泛的使用。 使用蒙乃爾合金制造的設(shè)備與構(gòu)件有許多種， 較多的用于制造各種換熱器設(shè)備、鍋爐給水加熱器、 石油化工管道、 化工容器、 蒸氣化工塔、 槽灌、 反應(yīng)釜器、 彈性構(gòu)件以及泵、 伐、 軸等等 [3] 。 但隨著現(xiàn)代工業(yè)化的快速發(fā)展， 焊接作為制造蒙乃爾合金設(shè)備主要的連接工藝， 提出了更嚴格的要求， 特別是焊接接頭在一些苛刻腐蝕環(huán)境中使用的綜合性能。

Monel 400物理性能

密度g/cm3 ?8.83

熔點℃ ?1300-1390

線膨脹系數(shù) a/10-6℃-1 ? 13.9

剛性模量KN/MM2 ?65.3

彈性模量KN/mm2 ?173

熱導(dǎo)率/w/(m.k)100~900℃ ?24.048-48.24

電阻率℃)/（Ω.mm2/m)20~900℃ ?0.51-0.477

比熱容℃)/kg/(kg.k)℃100~900℃ ?0.51-0.447

Monel400 鎳基合金， 是最典型的蒙乃爾合金。 具有可焊接性良好， 較高的耐中等溫度的強度， 及耐蝕性強等優(yōu)點， 且色澤美觀， 在電器設(shè)備、 化學(xué)化工容器、 機械零部件、 工藝裝飾品和醫(yī)療器械等都有廣泛的應(yīng)用 [4] 。 近年來我國在開發(fā)蒙乃爾系列合金及其在特殊化工設(shè)備和核工業(yè)中的應(yīng)用中， 已取得良好的成效， 有國產(chǎn) Monel400鎳基合金的各種板材、 管材、 絲、 帶、 棒、 鍛件等， 還有與之相匹配的焊接材料。

Monel 400在常溫下合金的機械性能的最小值

合金和狀態(tài) Monel 400

抗拉強度σb/MPa 480

屈服強度σp0.2/MPa 170

延伸率σ5 /% 35

Monel400 鎳基合金在焊接熱循環(huán)作用下各個區(qū)域存在著微觀組織的差異化與化 學(xué)成分的分布不均勻化， 直接影響其使用性。 由于蒙乃爾合金導(dǎo)熱系數(shù)小， 碳硅含量低， 銅鎳含量高， 熔體粘度大， 液態(tài)金屬的流動性差接頭焊縫熔深淺等特點 [5] ， 造成了蒙乃爾合金焊接構(gòu)件出現(xiàn)許多缺陷， 降低了焊接結(jié)構(gòu)的綜合性能， 特別是焊縫的強度韌性及抗腐蝕性， 并對焊接設(shè)備帶來了使用安全性的隱患和不必要的經(jīng)濟損失， 直接關(guān)乎企業(yè)的生產(chǎn)安全和經(jīng)濟效益。

機械性能

室溫機械性能?Inconel 400退火

0.2%屈服強度(N/mm2) ?≧ 195

抗拉強度(N/mm2) ?≧ 480

延伸率(%)≧ 35

Inconel 400?退火 熱軋板

0.2%屈服強度(N/mm2)≧ 195

抗拉強度(N/mm2)≧ 485

延伸率(%)≧ 35

?探索不同焊接工藝下的焊接接頭各區(qū)域的微觀組織， 對比它們的抗腐蝕性能， 進一步了解和掌握各區(qū)域微觀組織與腐蝕性的關(guān)聯(lián)性 [6] 。 預(yù)判低成本母材裁條是否可以替代焊絲焊接， 為企業(yè)節(jié)約資金成本。 根據(jù)我國國標的焊接接頭腐蝕性能評價標準，為使用鎳基合金材料的領(lǐng)域及焊接接頭性能研究提供數(shù)據(jù)和實驗支撐。 近年來， 隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)下的化學(xué)和石油化工以及海洋開發(fā)等領(lǐng)域的飛速發(fā) 展， 對蒙乃爾合金的焊接尤其是熔化焊焊接接頭的綜合性能的提出了更高的要求， 接頭的焊接冶金過程如何繼承和保證良好的微觀組織及腐蝕性能有重大的意義。

Inconel 400退火 冷軋板

0.2%屈服強度(N/mm2)≧ 195

抗拉強度(N/mm2)485-585

延伸率(%)≧ 35

蒙乃爾合金是鎳基耐蝕合金中典型的二元系的鎳銅合金。 合金成分相當于我國 GB/ T 5235- 2007 的鎳銅合金 MCu-28-1.5-1.8， 也稱鎳合金或鎳銅合金。Ni 與 Cu 的固溶性好， 可以完全固溶， 本質(zhì)上是二元系合金， 其鎳銅的比率與鎳銅礦石中比率很相似， 因此也常常被稱為“自然” 系合金。 銅和鎳有許多相似的物理性質(zhì)，本身也有良好的耐蝕性能， 兩者互溶能夠達到較高的固溶強化作用， 從而形成高強度的單相奧氏體組織， 其性能兼有鎳和銅的各自特征及合金化的固溶強化效能。 腐蝕性方面， 在還原性氣氛下比純 Ni 耐蝕更強， 而在氧化氣氛下比 Cu 耐蝕更強 [8] ， 在空氣中完全耐腐蝕， 在海水， 氯離子的中性水溶液中也有很高的抗腐蝕性， 對大多數(shù)稀HCL、 稀 H 2 SO 4 、 H 3 PO 4 及苛刻的鹽堿性溶液都有較高的耐蝕性， 在氫氟酸和氟氣介質(zhì)中也具有優(yōu)異的耐蝕性， 是可耐氫氟酸中為數(shù)極少的重要材料之一， 但對濃 H 2 SO 4 、濃 HNO 3 、 某些硫酸化物和氯化物等氧化性鹽都是不太耐蝕的 [9] 。

Inconel 400退火 熱軋板 12mmt

?0.2%屈服強度(N/mm2 ) 209

抗拉強度(N/mm2) 513

延伸率(%) 52

硬度(HV) 131

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