蒙乃爾400-單相固溶體Ni-Cu合金
一、引言
蒙乃爾400是一種單相固溶體Ni-Cu合金，它在很多介質環境下有良好的耐蝕性能。從輕微的氧化性介質環境到中性環境，到適宜的還原性環境，都有良好的耐蝕性能。這種合金作為耐蝕材料使用有很長的歷史。在20世紀早期，人們就試圖以高含量銅的鎳礦石來冶煉合金，如今的蒙乃爾400中鎳銅含量的比例還和當初的礦石相似。
和商業純鎳一樣，蒙乃爾400在退火狀態下的強度很低，因為這個原因，此材料常常要求回火處理，以提高其強度。
其特性可以歸納為如下幾點：
1、在海洋和化工環境下有良好的耐蝕性能；
2、對氯離子應力腐蝕開裂很不敏感；
3、從零度以下到550℃都有良好的機械性能；
4、被ASME認可可以用作在-10~425℃下的壓力容器；
5、良好的加工和焊接性能。
二、化學成分
|
元素 |
Ni |
Fe |
C |
Mn |
Si |
Cu |
Al |
S |
|
最小 |
63.0 |
1.0 |
|
|
|
28.0 |
|
|
|
最大 |
|
2.5 |
0.15 |
1.25 |
0.5 |
34.0 |
0.5 |
0.02 |
二、化學成分
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元素 |
Ni |
Fe |
C |
Mn |
Si |
Cu |
Al |
S |
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最小 |
63.0 |
1.0 |
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|
28.0 |
|
|
|
最大 |
|
2.5 |
0.15 |
1.25 |
0.5 |
34.0 |
0.5 |
0.02 |
三、材料標準
|
產品形式 |
標準 |
||
|
ASTM |
ASME |
AMS |
|
|
板材和帶材 |
B127 |
SB127 |
4544 |
|
|
|
|
|
|
無縫管 |
B163 |
SB163 |
4574 |
|
B165 |
SB165 |
|
|
|
棒材和鍛件 |
B164 |
SB164 |
4675 |
|
B564 |
SB564 |
|
|
|
絲 |
|
|
4730 |
|
|
|
4731 |
|
四、物理性能
密度：8.8g/cm3 熔點范圍：1300~1350℃
|
溫度 ℃ |
比熱 （J/kg-k） |
熱傳導系數（W/m-k） |
電阻率 （μΩcm） |
彈性模量 （Gpa） |
熱膨脹系數 (20℃~T) 10-6/k |
|
-130 |
|
22 |
|
|
11.5 |
|
-75 |
|
24 |
|
|
12.1 |
|
20 |
430 |
26 |
51.3 |
182 |
|
|
100 |
445 |
29.5 |
54 |
180 |
13.9 |
|
200 |
465 |
33 |
55.5 |
177 |
15.5 |
|
300 |
478 |
36.5 |
57.5 |
170 |
15.8 |
|
400 |
490 |
40 |
58.5 |
165 |
16.0 |
|
500 |
|
44 |
60 |
150 |
16.3 |
|
600 |
|
48.5 |
61.8 |
|
16.6 |
|
700 |
|
52 |
63.5 |
|
17.0 |
|
800 |
|
56 |
65.5 |
|
17.4 |
|
900 |
|
58 |
67.5 |
|
17.5 |
五． 能和應用
蒙乃爾400對中性環境和堿、鹽環境有優異的耐蝕性能，現在已成為鹽廠的標準應用材料。
這種合金材料是少有的幾種可以耐氟、氫氟酸、氟化氫或它們的衍生物的金屬。它在燒堿中也很耐蝕，在海水環境中有和銅基合金相似的耐空泡腐蝕性能，在硫酸、鹽酸等環境中，尤其是沒有空氣中的情況下，效果更好。但是，由于材料中不含Cr，在氧化性環境中腐蝕率會大大增加。
雖然蒙乃爾400對氯離子應力腐蝕開裂具有很好的抵抗力，但是在有汞或潮濕暴露的氟化氫氣體的環境中會產生應力腐蝕開裂。此時要注意對材料進行消應力熱處理。
其典型的工程應用如下：
1、電站的給水和蒸汽發生器管道系統；
2、鹽廠的加熱器和蒸發器主題部分；
3、硫酸和氫氟酸的烷化裝置；
4、工業換熱器；
5、原油蒸餾裝置中的復合板；
6、近海裝置的防浪罩；
7、海水系統中推進器和泵的軸；
8、核燃料生產中的鈾和同位素分離系統；
9、烴氯化生產中的泵和閥；
10、MEA再沸器管道。
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