什么是蒙乃尔合金 400？
UNS N04400 或 DIN W.Nr. 2.4360/2.4361，Monel 400（也称为“合金 400”）是一种固溶镍铜合金，具有高强度和对海水、氢氟酸、硫酸和碱等各种介质的优异抵抗力。 Alloy 400 在大多数淡水和工业水域中还具有很强的抗应力腐蚀、开裂和点蚀能力。 Monel 400 广泛应用于海洋工程、化工和碳氢化合物加工设备等许多领域。 阀门、锻件、轴、法兰、管件、紧固件、 热交换器等。
Monel 400 紧固件：双头螺栓和螺母。
Monel 400 化学成分要求
Mo Nel 400，% 的化学成分
镍
≥63.0
碳
≤0.30
锰
≤2.0
铁
≤2.50
硫
≤0.024
硅
≤0.50
铜
28.0-34.0
典型物理特性
浮动球阀，150#，CF8M 阀体，Monel 400 内件，用于船用。
密度
熔融范围
居里温度
电阻 率
克/厘米3
磅/英寸3
°F
°C
°F
°C
μΩ·m
8.80
0.318
2370-2460
1300-1350
70-120
21-49
547
Monel 400 的机械性能
抗拉强度，最小
屈服强度，最小
伸长率，最小值
硬度
海洋保护区
KSI
海洋保护区
KSI
%
乙型
550
80
240
35
40
110-150
屈服强度– Monel 400 温度图
1)。 Monel 400 A 组屈服强度 – 温度
温度，°F
-20-100
150
200
250
300
350
400
450
500
屈服强度，ksi
25.0
23.0
21.9
21.0
20.4
20.0
19.7
19.7
19.7
温度，°F
550
600
650
700
750
800
850
900
950
屈服强度，ksi
19.7
19.7
19.7
19.6
19.4
19.1
18.9
18.8
–
* “温度” 被解释为“未超出范围”。
*A 组包括 Monel 400 （UNS N04400） 材料。 （1） ASME SB164 棒料，退火; （2）无缝管 ASME SB165 管，退火，外径 > 5 英寸。 (3)ASTM B564 锻件，退火。
2）。 Monel 400 B 组屈服强度 – 温度
温度，°F
-20-100
150
200
250
300
350
400
450
500
屈服强度：Ens、梳子
28.0
25.8
24.5
23.6
22.8
22.4
22.1
22.0
22.0
温度，°F
550
600
650
700
750
800
850
9 00 元
950
屈服强度，ksi
22.0
22.0
22.0
21.9
21.7
21.4
21.2
21.1
–
* “温度” 被解释为“未超出范围”。
*B 组包括 Monel 400 （UNS N04400） 材料。
（1） ASME B127 板，退火。
（2） 无缝管 ASME SB-163，OD<3'' 退火;</b<>>
（3） ASME SB165 无缝管和管，外径 ≤ 5“，退火。
（4） ASME SB-366 无缝焊接配件，退火。
3)。 Monel 400 C 组屈服强度 – 温度
温度，°F
-20-100
150
200
250
300
350
400
450
500
屈服强度，ksi
40.0
39.5
38.8
37.9
37.1
36.4
35.9
35.5
35.2
温度，°F
550
600
650
700
750
800
850
900
950
屈服强度，ksi
34.9
34.7
34.4
34.0
33.5
32.9
32.3
31.6
–
* “温度” 被解释为“未超出范围”。
*C 组包括 Monel 400 （UNS N04400） 材料。
（1） ASME SB127 板材，轧制和回火状态。
（2） ASME SB-164 热轧圆棒，外径 ≤ 14 英寸。
4)。 Monel 400 D 组屈服强度 – 温度
温度，°F
-20 – 100
200
300
400
500
600
650
700
750
800
屈服强度， ksi， D1
50.0
47.2
45.8
45.0
45.0
44.2
42.1
42.1
41.8
40.4
屈服强度， ksi， D2
55.0
51.8
50.4
49.7
49.2
48.1
47.3
46.3
45.3
44.4
屈服强度， ksi， D3
60.0
56.6
54.9
54.0
54.0
53.0
50.5
50.5
50.1
48.5
屈服强度， ksi， D4
85.0
80.2
77.8
76.5
76.5
75.1
71.6
71.6
71.0
68.7
* “温度” 被解释为“未超出范围”。
*D 组包括 Monel 400 （UNS N04400） 材料：D。 1- ASME SB-164 圆棒，冷轧和应力消除，外径< 0.5 英寸。 D2- ASME SB-164 冷轧和应力消除圆棒，3.5”3- ASME SB-164 圆棒，冷轧和应力消除，外径 0.5 英寸≤ 3.5 英寸≤。 D4- ASME SB-164 圆棒，冷轧和回火，外径< 0.5 英寸。
5)。 Monel 400 E 组屈服强度 – 温度
温度，°F
-20-100
150
200
250
300
350
400
450
屈服强度，ksi
55.0
52.9
51.8
51.0
50.4
50.0
49.7
49.5
温度，°F
500
550
600
650
700
750
800
850
屈服强度，ksi
49.2
48.7
48.1
47.3
46.3
45.3
44.4
–
* “温度” 被解释为“未超出范围”。
*E 组包括 Monel 400 （UNS N04400） 材料。 （1） ASTM B163 无缝管，应力消除。 （2） ASTM B165无缝管和管，应力消除。
抗拉强度– 不同形状的 Monel 400 温度表
1)。 Monel 400 A 组拉伸强度 - 温度表
温度
-20-100
200
300
400
500
600
650
抗张强度
70.0
70.0
70.0
70.0
70.0
70.0
70.0
温度
700
750
800
850
900
9 50 元
1000
抗张强度
69.7
67.3
64.1
60.3
56.4
52.9
50.5
* 温度单位：不超过 °F。 拉伸强度单位：ksi。
*A 组是指以下产品形式的 Monel 400 材料： （1） ASME SB164 原料棒，退火、热加工或冷加工。 （2） ASME SB165 无缝管和管，退火; (3)ASME SB564 UNS N04400 锻造、退火; （4） ASTM B127 板，退火。 （5） ASTM B163 无缝管，外径≤3“，退火。 (6)Gr.WPNC 无缝和焊接配件 ASME SB-366，退火。
2)。 Monel 400 B 组拉伸强度 - 温度表
温度
-20-100
200
300
400
500
600
650
抗张强度
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
75.0
74.9
温度
700
750
800
850
900
9 50 元
1000
抗张强度
72.3
69.0
65.1
60.8
56.6
53.1
50.8
* 温度单位：不超过 °F。 拉伸强度单位：ksi。
*B 组是指以下产品形式的 Monel 400 材料： （1） ASTM B164 棒材或棒材，热加工。 （2） ASTM B127 板，轧制。 （3） 圆棒 ASME SB164,12 英寸<外径≤14 英寸，热加工。 </b<>>
3)。 Monel 400 C 组拉伸强度 – 温度表
温度
-20-100
200
300
400
500
600
650
700
750
800
抗张强度
80.0
80.0
80.0
80.0
79.9
78.7
77.3
75.3
72.4
68.6
* 温度单位：不超过 °F。 拉伸强度单位：ksi。
*C 组是指经过热加工的外径为 400 英寸或更小的 ASME SB164 蒙乃尔合金 12 圆棒。
4)。 Monel 400 D 组拉伸强度 - 温度表
温度
-20-100
200
300
400
500
600
650
700
750
800
抗张强度
84.0
84.0
84.0
84.0
83.9
82.6
81.2
79.0
76.0
72.0
* 温度单位：不超过 °F。 拉伸强度单位：ksi。
*D 组是指外径< 400/164“ 和 1” <外径为 2.3“ ≦ ASME SB5 的 Monel 4 圆棒，冷轧，无应力。 </b<>>
5)。 Monel 400 E 组拉伸强度 – 温度表
温度
-20-100
200
300
400
500
600
650
抗张强度
85.0
85.0
85.0
84.9
84.9
83.7
82.2
温度
700
750
800
850
900
950
1000
抗张强度
79.9
76.8
72.9
68.6
64.2
60.2
57.5
* 温度单位：不超过 °F。 拉伸强度单位：ksi。
*E 组是指应力消除 ASTM B163/B165 UNS N04400 无缝管或管的无缝管。
6)。 Monel 400 F 组的拉伸强度 – 温度表
温度 e
-20-100
200
300
400
500
600
650
700
750
800
抗拉强度，*a
87.0
87.0
87.0
87.0
86.9
85.6
84.1
81.9
78.7
74.6
抗拉强度，*b
110.0
110.0
110.0
110.0
109.9
108.2
106.3
103.5
99.6
94.3
* 温度单位：不超过 °F。 拉伸强度单位：ksi。
*a 是指外径≤ 164 英寸≤ 04400.0 英寸的冷轧和消除应力 ASME SB5 UNS N3 圆棒。
*b 是指 ASME SB5 UNS N164 圆棒，外径 < 04400.0 英寸，冷轧。 </b5>
焊接性、加工性、热处理性
ASTM B165 蒙乃尔合金 400 无缝管，UNS N04400,1 英寸（外径）x 0.065 英寸（宽）x 12 英寸（长）。
Monel 400 可以通过焊接工艺轻松连接，例如保护金属电弧焊 （SMAW）、钨极气体保护焊 （GTAW） 和气体保护金属电弧焊 （GMAW）。 需要选择相应的填料或电极。 合金 400 比大多数钢更软，因此在加工过程后，它可以热成型或冷成型成几乎任何形状。 一般来说，Monel 400 产品必须在 1470°F 的温度下退火（完全退火），并且通常需要酸洗才能为合金产生有光泽、干净的表面。
Monel 400 的弹性模量
温度，°F
-325
-200
-100
70
200
300
400
500
600
弹性模量，E
27.8
27.2
26.8
26.0
2 5.5
25.1
24.7
24.3
23.9
温度，°F
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
弹性模量，E
23.6
23.1
22.7
22.2
21.7
21.2
20.6
20.0
19.4
* 弹性模量的单位为“10”。6 犀牛”。
* Monel 400 在不同温度下的弹性模量。
Monel 400 的热导率和热扩散率
1)。 Monel 400 的导热系数 （UNS N04400）
温度，°F
70
100
150
200
250
300
350
400
450
500
导热系数 y
12.6
12.9
13.4
13.9
14.5
15.0
1 5.6
16.1
16.6
17.0
温度，°F
550
600
650
700
750
800
850
900
950
1000
导热
17.5
17.9
18.4
18.9
19.3
19.9
20.4
20.9
21.5
22.0
*导热系数的单位是 Btu/hr-ft-°F。
2)。 Monel 400 的热扩散率 （UNS N04400）
温度，°F
70
100
150
200
250
300
350
400
热扩散率
0.224
0.228
0,234
0.241
0,247
0.254
0.261
0.268
温度，°F
450
500
550
600
650
700
750
800
热扩散率
0.275
0.280
0.285
0.289
0.291
0.292
0.293
0.293
* 热扩散率的单位是 ft。2/人力资源。
Monel 400 的热膨胀特性
1)。 Monel 400 的瞬时热膨胀系数
温度，°F
70
100
150
200
250
300
350
400
450
500
系数 A
7.7
7.9
8.2
8.4
8.6
8.8
8.9
9.1
9.1
9.2
温度，°F
550
600
650
700
750
800
850
900
950
1000
系数 A
9.3
9.3
9.3
9.4
9.4
9.4
9.5
9.5
9.5
9.6
温度，°F
1 元
1100
1150
1200
1250
1300
1350
1400
1450
1500
系数 A
9.6
9.7
9.7
9.8
9.9
9.9
10.0
10.0
10.0
10.1
* A 是 Monel 400 的瞬时热膨胀系数，以 10 个单位表示。-6英寸/英寸/°F
2)。 Monel 400 的平均热膨胀系数
温度，°F
-325
-150
-50
70
100
150
200
250
300
350
400
系数 B
5.8
6.8
7.2
7.7
7.8
7.9
8.1
8.2
8.3
8.4
8.5
温度，°F
450
500
550
600
650
700
750
800
850
900
950
系数 B
8.6
8.7
8.7
8.8
8.8
8.9
8,9
8.9
9.0
9.0
9.0
温度，°F
1000
1050
1100
1150
1200
1250
1300
1350
1400
1450
1500
系数 B
9.1
9.1
9.1
9.1
9.2
9.2
9.2
9.2
9.3
9.3
9.3
* B 是 Monel 400 的平均热膨胀系数，以 10 个单位表示。-6英寸/英寸/°F
* 表中列出的温度值被解释为“从 70°F 上升到指示的温度”。
3)。 Monel 400 的线性热膨胀
温度，°F
-325
-150
-50
70
100
150
200
250
300
350
400
系数 C
-2.7
-1.8
-1.0
0
0.3
0.8
1.3
1.8
2.3
2.8
3.4
温度，°F
450
500
550
600
650
700
750
800
850
900
950
系数 C
3.9
4.5
5.0
5.6
6.1
6.7
7.3
7.8
8.4
9.0
9.5
温度，°F
1000
1050
1100
1150
1200
1250
1300
1350
1400
1450
1500
系数 C
10.1
10.7
11.3
11.8
12.4
13.0
13.6
14.2
14.8
15.4
16.0
*C 是指 Monel 400 的线性热膨胀，单位为英寸/100 英尺。
*表中列出的温度值被解释为“从 70°F 上升到指示的温度”。
ASTM B164 UNS N04400 热轧钢筋 50 毫米 x 1.2 米，退火。
以上三个表中汇总的数据仅供参考，并不意味着 Monel 3 材料适用于所示的所有温度范围。
允许应力 – Monel 400 的温度
1)。 Monel 400 第 1 组：允许应力 – 温度表
金属温度，°F
-20-100
200
300
400
500
600
最大。 允许应力 ksi
16.7
14.6
13.6
13.2
13.1
13.1
金属温度 e， °F
650
700
75 0 元
800
850
900
最大。 允许应力 ksi
13.1
13.0
12.9
12.7
11.0
8.0
*第 1 组是指 Monel 400 棒材、无缝管和管材（外径 5 英寸或更大）以及退火状态的锻件。
* 金属温度被解释为“未超过”。
2)。 Monel 400 第 2 组：允许应力 – 温度表
金属温度，°F
-20-100
200
300
400
500
600
最大。 允许应力 ksi
18.7
16.4
15.2
14.7
14.7
14.7
金属温度，°F
650
700
750
800
850
900
最大。 允许应力 ksi
14.7
14.6
14.5
14.3
11.0
8.0
* 第 2 组是指退火状态的 Monel 400 板、无缝管（≤3 英寸）、无缝管和管（≤5 英寸）、无缝和焊接接头。
* 金属温度被解释为“未超过”。
3)。 Monel 400 第 3 组：允许应力 – 温度表
金属温度，°F
-20-100
200
300
400
500
600
最大。 允许应力 ksi
20.0
19.4
18.6
17.9
17.6
17.3
金属温度，°F
650
700
75 0 元
800
850
900
最大。 允许应力 ksi
17.2
17.0
16.8
14.5
8.5
4.0
*第 3 组是指六角截面 （400mm~164mm） 的 Monel 54 热作棒料 （ASME SB102）。
* 金属温度被解释为“未超过”。
4)。 Monel 400 第 4 组：允许应力 – 温度表
金属温度，°F
-20-100
200
300
400
500
600
最大。 允许应力 ksi
21,4
21.4
21.4
21.4
21.4
21.4
金属温度，°F
650
700
750
800
850
900
最大。 允许应力 ksi
21.4
20.7
18.5
14.5
8.5
4.0
*第 4 组是指 Monel 400 轧制板和热加工棒材或圆形、方形或矩形横截面（305mm~356mm）的棒材。
* 金属温度被解释为“未超过”。
5)。 Monel 400 第 5 组：允许应力 – 温度表
金属温度，°F
-20-100
200
300
400
500
600
最大。 同种异体应力，KSI
22.9
22.9
22.9
22.9
22.9
22.9
金属温度，°F
650
700
750
800
850
900
最大。 允许应力 ksi
22.8
22,0
18.5
14.5
8.5
4.0
*第 5 组是指横截面为 ≤400 mm，或横截面为 305mm 的六≤角形的 Monel 54 热作棒料。
* 金属温度被解释为“未超过”。
6)。 Monel 400 第 6 组：允许应力 – 温度表
金属温度，°F
-20-100
200
300
400
500
最大。 所有的压力，ksi
24.3
24.3
24.3
24.3
24.3
金属温度，°F
600
650
700
750
800
最大。 允许应力 ksi
23.9
23.5
22.8
18.0
12.7
* 第 6 组是指在应力消除条件下完成的蒙乃尔合金 400 无缝管 （ASME SB163） 和无缝钢管 （ASME SB165）。
* 金属温度被解释为“未超过”。
以上所有表中的值均基于 ASME 锅炉和压力容器规范第 II 部分，第 D 部分。
Monel 400 产品形状和规格
对焊管件：ASTM B366、Monel 400 弯头、三通、异径管。
产品形态
标准
板材、皮带、板材
ASTM B127、DIN 17750 标准
棒、棒、线
ASTM B164、AMS 4675 标准
无缝管 & 管
ASTM B165、B829、B163
焊接管 & 管
ASTM B725、B730、B751、B775
焊接接头
ASTM B366
锻造法兰和附件
ASTM B564
UNS N04400 加工速度和热处理系统对合金钢管的影响
UNS N04400 是一种镍铜合金，其化学成分（按重量百分比），镍 ≥ 63%，铜 28% – 34%，锰≤ 2.0%，铁≤ 2.5%，硅< 0.5%，C < 0.3%，S ≤ 0.024%。 这种合金具有高强度、高耐腐蚀性和高耐磨性，使其更加耐用。 纯镍耐还原介质的腐蚀，比纯铜更耐氧化介质的腐蚀。 对硫酸和磷酸的耐腐蚀性非常好，特别是对氯酸的耐腐蚀性，对高温浓碱也表现出优异的耐腐蚀性。 因此，它被广泛应用于石油化工、核工业、国防工业等先进工业领域。
1. 测试程序
冷作合金管的主要研究如下：
（1）规格Φ36mm×3.2mm，管材加工率50%，即轧制规格Φ25mm×2.3mm，排列退火温度的变化，强度、伸长率的关系曲线分别为650°C、700°C、750°C、800°C和XNUMX°C。
（2）管材的加工率为27%、56%、67%、83%，即Φ33mm×2.5mm、Φ25mm×2.0mm、Φ25mm×1.47mm、Φ15mm×1.3mm轧制规格，采用热处理700°C×3h系统，结构及物理性能变化规律。 测试过程包括→修复→检查→冷轧→酸洗→退火→矫直→取样。
2. 结果与讨论
2.1 结构、性能和退火温度的相同加工率 （ε=50%） 2.1.1
结构与退火温度的关系 图 1 显示了不同退火温度下管道的结构，轧制加工率为 ε = 50%。
图 1 不同退火温度下管道的微观结构
（a） 650°C×3h。 （b） 700°C×3h。 （c） 750°C×3h。 （d） 800°C×3h。 （e） 850°C×3h 从图 1 中
可以看出，图 1 （a） 是一种纤维状的冷加工结构，但它是成核的局部起点，这种组织对冷加工或冷成型背面没有用。 图 1 （b） ~ （d） 为等轴组织，晶粒尺寸均匀，适用于冷加工和冷成型。 图 1 （e） 中的组织也是均匀的等轴结构，但颗粒的生长并降低了材料的强度特性，影响了游戏的可塑性。
2.1.2 性能与退火温度
的关系图 2 显示了 ε = 50% 的轧制加工率、不同的退火温度和管材性能。
图 2 UNS N04400 合金钢管的性能与温度曲线从
图 2 中可以看出，当退火温度为 650°C~700°C 时，强度迅速下降，抗拉强度从 640MPa 变为 510MPa，屈服强度从 500MPa 变为 225MPa，而伸长率从 16.5% 迅速上升至 41%。 在 700°C~800°C 时，强度和伸长率变化不明显，拉伸强度达到 510MPa 至 495MPa，伸长率从 16.5% 迅速增加到 41%。 在 700°C~800°C 时，强度和伸长率的变化不显著，拉伸强度为 510MPa~495MPa，伸长率增加到 425MPa。 在 700°C~800°C 之间，强度和伸长率的变化不明显。 拉伸强度为 510 MPa 至 495 MPa，屈服强度为 225 MPa 至 205 MPa，伸长率为 35.5% 至 39.5%。 然而，当退火温度超过 850°C 时，伸长率会降低。 从图 2 可以得出结论，如果晶粒较粗，则 850°C 的退火温度会降低塑性指数。
2.2 组织、性质和处理速度
之间的关系 2.2.1 组织和处理速度
之间的关系 图 3 显示了 700°C ×3h 退火温度与组织变化过程中处理速度之间的差异。
图 3 不同加工速度
下管材的微观结构 （a） ε=27%。 （b） ε=56%。 （c） ε=67%。 （d） ε=83%。
从图 3 中可以看出，具有不同处理速度的金相照片具有不同的晶粒尺寸。 所得加工率小于30%，加工率大于80%，前者是由于临界变形，后者是由于二次再结晶，再结晶后的晶粒较粗。 相比之下，当加工速率在30%~80%范围内时，再结晶后晶粒的变形可以得到均匀细小的晶粒。
2.2.2 性能与加工速度
的关系图 4 显示了 700°C×3h 的热处理系统，加工速度根据管道的性能而变化。
图 4 UNS N04400 合金钢管性能与加工率关系曲线从
图 4 中可以看出，当加工率小于 30% 或加工率大于 80% 时，强度和伸长率降低，当加工率在 30%~80% 范围内时，机械性能降低。 这更令人满意。
3. 总结
（1）如果加工率在30%~80%范围内，可以获得更均匀的细粒，强度和伸长率是理想的。
（2）对于UNS N04400合金钢管采用50%的加工率，退火条件为700°C~800°C×3h，特性稳定。
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