Påverkar fluktuationen av nickel-kopparförhållandet i Monel 400 dess korrosionsbeständighet

Monel 400 är en enfas-fast-nickel-kopparlegering med en nominell standardsammansättning på cirka 65 % Ni, 33 % Cu och små mängder andra grundämnen. Nickel-kopparförhållandet är kärnfaktorn som bestämmer dess grundläggande korrosionsbeständighet, så varje avvikelse från det specificerade området kommer att direkt påverka dess anti-korrosionsprestanda.

För att minska sura miljöer(som icke-oxiderande saltsyra, svavelsyra och fluorvätesyra), är nickel det primära elementet som ger legeringen korrosionsbeständighet. Det kan bilda en stabil passiv film och motstå erosion av vätejoner. När nickelhalten är för låg och kopparandelen för hög försvagas legeringens förmåga att motstå reducerande syror avsevärt. Den passiva filmen blir mindre tät och mer benägen för lokal nedbrytning, vilket leder till accelererad allmän korrosion och intergranulär korrosion.

I oxiderande miljöer och neutrala saltlösningar(inklusive havsvatten, vilket är det mest typiska användningsscenariot för Monel 400), samverkar koppar med nickel för att förbättra legeringens motståndskraft mot gropkorrosion, spaltkorrosion och kloridjonerosion. Om kopparhalten är för låg och nickel dominerar överdrivet, kommer legeringens motståndskraft mot klorid-inducerad lokal korrosion att minska, vilket gör det mer sannolikt att producera grophål och spaltkorrosion i havs- och bräckvattenmiljöer.

Monel 400 upprätthåller en ansikts-centrerad kubisk solid-lösningsstruktur inom sitt standardsammansättningsområde. Kraftiga fluktuationer i nickel-kopparförhållandet kan orsaka utfällning av andra faser eller bildning av heterogena strukturer. Dessa strukturella defekter blir föredragna platser för korrosionsinitiering, vilket ytterligare försämrar den totala och lokala korrosionsbeständigheten. För industriella tillämpningar måste nickel-kopparförhållandet kontrolleras strikt inom standardspecifikationsområdet för att säkerställa konsekvent och pålitlig korrosionsbeständighet.

Fosfor (P) och svavel (S) är allmänt erkända som skadliga restföroreningar i Monel 400, och deras innehåll måste vara strikt begränsat i standardspecifikationer.

Svavel har extremt låg fast löslighet i nickel-kopparmatrisen i Monel 400. Även en liten mängd svavel kommer att kombineras med nickel och andra grundämnen för att bilda eutektiska föreningar med låg--smältpunkt, främst nickelsulfid, som huvudsakligen distribueras vid korngränserna.

Under heta bearbetningsprocesser som smide och varmvalsning kommer dessa korn-gränssulfidfaser att smälta i förtid, vilket resulterar i varm korthet-legeringen är benägen att spricka och spricka under termisk stress, vilket allvarligt minskar varmbearbetbarheten och tillverkningsutbytet.

Svavelsegregering vid korngränser förstör också kontinuiteten hos den passiva filmen och integriteten hos korngränsstrukturen. Det ökar känsligheten för intergranulär korrosion och minskar legeringens mekaniska stabilitet i korrosiva miljöer, så svavelhalten kontrolleras vanligtvis till en extremt låg nivå i produktionen.

Fosfor har också begränsad löslighet i Monel 400. Överdriven fosfor segregerar vid korngränserna och bildar sköra fosfidfaser, vilket minskar legeringens plasticitet och seghet, speciellt slagsegheten vid rumstemperatur och låga temperaturer.

Fosforsegregering kan inducera intergranulär korrosion och spänningskorrosion. Det förstör likformigheten hos den passiva ytfilmen, skapar elektrokemiska potentialskillnader vid korngränserna och påskyndar lokal korrosionsupplösning.

Även om skadorna av fosfor är relativt mildare än svavel, försämrar den fortfarande legeringens mekaniska egenskaper och korrosionsbeständighet. Därför betraktas både fosfor och svavel som oundvikliga skadliga föroreningar, och deras övre gränser är tydligt specificerade i materialstandarder för att garantera bearbetbarhet och serviceprestanda för Monel 400