蒙乃爾MONEL
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描述: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(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生應力腐蝕裂紋,切削性能良好。
規(guī)格:板,棒,帶,線,管,可定制
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(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(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: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(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 材料技術標準
標準美國材料實驗協(xié)會B127
美國機械工程協(xié)會SB127
美軍標準4544
聯(lián)邦或軍方標準QQ-N-281
執(zhí)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。
| ZUI小百分比 | ZUI大百分比 |
C | ~ | 0.3 |
Si | ~ | 0.50 |
Mn | ~ | 2.00 |
S | ~ | 0.024 |
Cu | 28.00 | 34.00 |
Fe | ~ | 2.50 |
Ni+Co | 63.00 | 70.00 |
Co | ~ | 2.0 |
*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(huán)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(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(yōu)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(xiàn)相對較大的變形現(xiàn)象。
1.8 品種規(guī)格與供應狀態(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供應狀態(tài)
板、帶材和管材經固溶處理+酸洗后供應,帶材也可冷軋態(tài)供應;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,也可以直條供應;棒材、餅材和環(huán)形件一般不經熱處理供應;母合金和精密鑄件以鑄態(tài)供應。
2物理、彈性和化學性能
密度 | 8.8 g/cm·3; | 0.318 lb/in·3; |
熔點 | 1350℃ | 2460°F |
膨脹系數 | 13.9 | 7.7 x 10-6 in/in °F (70 ~ 212°F) |
剛性模數 | 65.3 kN/mm·2; | 9471 ksi |
彈性模數 | 173 kN/mm·2; | 25092 ksi |
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(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(fā)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(huán)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(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。該合金經常被點名在溫和的氧化環(huán)境、中性環(huán)境以及逐漸減弱的環(huán)境中使用。另外一個應用領域是海洋環(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。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(yè)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(tài)下的強度低,因此,在軋制狀態(tài)下,它表現(xiàn)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(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(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: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(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(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。
板材的特征 | |||
產生的強度 | 張力強度 | ||
PSI | MPA | PSI | MPA |
35000 | 240 | 75000 | 520 |
(可聯(lián)系13472787990索取圖表)
板材的特征 | |||||||
產生的強度 | 每2英寸延長% | 彈性模數 | |||||
PSI | MPA | 51MM | PSI | MPA | |||
35000 | 240 | 24 | 26*106 | 180 | |||
板材的特征 | |||||||
產生的強度 | 張力強度 | ||||||
PSI | MPA | PSI | MPA | ||||
45000 | 310 | 80000 | 550 |
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。
試驗溫度 | 產生強度抵消0.2% | ||
華氏 | 攝氏 | PSI | MPA |
70 | 21 | 31000 | 215 |
200 | 93 | 30000 | 205 |
400 | 204 | 26000 | 180 |
600 | 316 | 25000 | 175 |
800 | 427 | 23000 | 160 |
1000 | 538 | 21000 | 145 |
特定熱度室溫
熱膨脹直線平均值系數
平均華氏70度(攝氏21度)到華氏 | 華氏 | 攝氏 | |
200 | 93 | 7.7 | 13.9 |
400 | 204 | 8.6 | 15.5 |
600 | 316 | 8.8 | 15.8 |
800 | 427 | 8.9 | 16.0 |
1000 | 538 | 9.1 | 16.4 |
成品的熱處理 | |||||
墨鉅特殊鋼供貨時的狀況(可聯(lián)系13472787990索取圖表) | 類型 | 溫度 | 時間 (Hr) | 冷卻 | |
℃ | °F | ||||
退火或彈性回火 | 應力消除 | 300 ~ 320 | 570 ~ 610 | 0.5 ~ 1 | 空氣 |
性質 | ||||
狀況 | 近似抗拉強度 | 近似工作溫度 | ||
N/mm·2; | ksi | ℃ | °F | |
退火 | 400 ~ 600 | 58 ~ 87 | -200 至 +230 | -330 至 +445 |
彈性回火 | 800 ~ 1100 | 116 ~ 160 | -200 至 +230 | -330 至 +445 |
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(tài)。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(huán)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(tài)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(xù)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(lián)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(huán)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。。