Monel 400镍基高温合金、屈服强度、延伸率、热处理范围

Monel 400产品概述

Monel400是一种用量最大、用途最广、综合性能极佳的耐蚀合金。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。

真空感应冶炼有利于应用返回料， 甚至有的比新料还要好， 如Incoloy901经二次重熔后， 不但强度提高， 塑性也改善了

Monel 400相近牌号

英国 EN 2.4360

德国 W.r.2.4360

美国 UNS N04400

日本 NW4400

ISO Ni68Cu28Fe

真空感应炉仍然有不足之处： (1)仍存在着高温合金熔体与坩锅耐火材料反应， 污染熔体； (2)合金锭的结晶组织与普通铸锭一样，晶粒粗大， 不均匀， 缩孔大， 凝固偏析严重； (3)因为在真空下熔炼不能象非真空熔炼那样易于熔渣脱硫， 所以对高硫原材料的使用有所限制； (4)个别钢种不宜采用真空熔炼， 如含锰(75%~95%)的GH2036合金， 在真空下熔炼会因锰挥发而严重影响合金的成分
与性能。 不能连续生产， 出钢后坩锅会产生高温氧化， 污染下一炉合金。

化学成分

Ni ≥63.0

Cu 28.0-34.0

Fe ≤2.5

C ≤0.3

Mn ≤2.0

Si ≤0.5

S ≤0.024

真空感应炉熔炼高温合金的原理是利用电磁感应在炉料中产生涡流使其加热和熔化， 并通过真空脱氧、 脱氮、 杂质元素挥发以及控制熔体与坩锅作用等一系列物理化学反应， 冶炼出化学成分准确且纯洁度高的高温合金锭。

物理性能

密度g/cm3 8.83

熔点℃ 1300-1390

真空自耗炉， 也叫真空电弧炉， 利用低电压下电弧热来加热和熔炼金属。 这种工艺起始于1839年， 20世纪50年代开始用于重熔高温合金。 实际应用过程中， 很多高牌号高合金化高温合金， 要求制作涡轮叶片和涡轮盘等重要零件， 对高温合金质量要求更高。 因此，需要采用真空自耗炉或电渣炉进行二次熔炼， 有的甚至需要三次熔炼。

Monel 400在常温下合金的机械性能的最小值

合金和状态 Monel 400

抗拉强度σb/MPa 480

屈服强度σp0.2/MPa 170

延伸率σ5 /% 35

高温合金电极在直流电弧作用下被加热，顶端被逐步熔化， 熔融状态下的电极熔滴落到水冷结晶器中， 熔滴形成过程、 下落过程和进入熔池过程中发生了非常有利于高温合金的提纯反应， 而且由于熔体与真空接触的面积大大增加， 使这些化学反应更加强烈地朝着生成气相的方向发展。

Monel400合金耐腐蚀性：

蒙乃尔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、碳的耐腐蚀性非常好。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极优秀的耐蚀性。

有利于去除熔解于高温合金熔体中的气体， 氢和氮。 因为高真空条件下， 气相分压降低， 根据气体在溶液中的平方根定律， H 2 ＝2[H]， N 2 =2[N]， 则合金熔体中的氢和氮的溶解度也随之降低， 氢含量可降低8%， 而化合态氮由于熔化速率较高， 难于去除。

同时在海水中比铜基合金更具耐蚀性，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也有非常好的抗腐蚀性能。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极少的重要材料之一。

根据真空中碳和氧反应， 真空自耗重熔有利于氧含量降低， 同时氧化物夹杂在真空条件下上浮、 分解和挥发， 可以明显降低高温合金熔体中的氧含量和夹杂物含量。

水腐蚀

Monel400合金在多数水腐蚀情况下，不仅耐蚀性极佳，而且孔蚀、应力腐蚀等也很少发现，腐蚀速度小于0.025mm/a。

有利于去除有害杂质， 如Pb、 Ag、 B、 Sb等金属和类金属杂质含量通过真空自耗重熔可明显降低。

高温腐蚀

Monel400在空气中连续工作的最高温度一般在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。

改善夹杂物的形态与分布， 由于在水冷铜结晶器中冷凝， 合金相当于定向凝固， 同时， 重熔过程中夹杂物要溶解和再生成， 所以夹杂物分布弥散。由于不接触耐火材料， 因而避免了外来非金属夹杂物的污染。活泼元素Al、 Ti等的烧损少， 合金化学成分稳定。

Monel400加工和焊接

Monel400热加工易成型，温度在927~1177内，轻微变形在649度下就可以，Monel400合金极易成型。热处理温度一般为871~982度，但是为了性能和细小晶粒，所以固溶温度不要太高。固溶退火一般选择在871~982之间。Monel400合金焊接性能良好，不同的焊接方法不同选择的焊线不同,一般选择Monel60和190焊丝。

合金液在水冷结晶器中凝固结晶， 在高的过冷度条件下， 由底部以树枝晶方式逐渐向上生长， 从而减少了中心疏松， 减轻了化学元素的偏析， 头部可以得到充分补缩， 避免中心缩孔， 因而得到组织均匀而致密的合金锭， 改善了热加工性。