Monel-400 合金熱強度和熱塑性

上海霆鋼金屬集團有限公司

圖 2.4 為 Monel-400 合金在不同溫度下拉伸的應力-應變曲線。 從圖中可以看出： 随着拉伸試驗溫度的升高， Monel-400 合金的強度明顯下降， 抗拉強度随之降低。 如： 合金在 600℃時抗拉強度為 106.49Mpa， 1100℃時抗拉強度為 22.41Mpa， 說明變形溫度對該合金的變形抗力有很大的影響。 合金的彈性變形很小， 塑性變形随溫度的升高明顯增大。

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圖 2.5 和圖 2.6 分别是 Monel-400 合金在不同拉伸溫度下的熱強度和熱塑性曲線。從圖中可以看出： 試樣随着拉伸溫度的升高， 合金的塑性先發生了降低， 合金的延伸率從 600℃的 13.26%降到 700℃的 11.22%， 斷面收縮率從 600℃的 24.26%降到 700℃的20.47%。 随後拉伸溫度繼續升高， 延伸率從 700℃的 11.22%升高到 900℃的 20.05%，斷面收縮率從 700℃的 20.47%升高到 900℃的 60.05%， 說明在這個溫度區間内随着拉伸溫度的升高塑性變得越來越好。 之後随着拉伸溫度的繼續升高， 合金的塑性呈減小的趨勢， 到 1100℃時基本減小到 800℃時的水平。 從曲線的整體來看呈現出先升高後降低的趨勢， 說明 Monel-400 合金的高溫塑性先随拉伸溫度的升高而變好并且在 900℃左右時達到一個較好的性能， 後随拉伸溫度的升高高溫塑性變壞直到趨近于低溫水平。

從圖 2.6 中可以看出， 在 600℃~800℃的範圍内， Monel-400 合金出現了低塑現象， 延伸率和斷面收縮率在 600℃~700℃的範圍内是降低的， 在 700℃~800℃的範圍内開始恢複， 材料的強度在下降後沒有發生恢複。 很多金屬都存在有“熱脆” 現象， 當金屬在一定溫度區間進行熱加工時， 材料的塑性會出現一個“下降-恢複” 的區間， 分布于晶界的低熔點的共晶體熔化而導緻開裂。 但是不同的金屬材料在經過不同的受熱過程後， 在低塑的溫度範圍、 塑性的下降和恢複速率及塑性的下降值等方面都不同。 通過本課題研究證明 Monel-400 合金在焊接時也存在“熱脆” 現象。

當 Monel-400 合金在 1100℃下保溫 3min 後， 由于沒有達到合金的熔點， 所以合金材料不會發生晶粒熔化， 隻是由母材内的 Ti、 Si 形成的部分低熔點共晶物會發生熔化而使晶界脆化并産生微裂紋。 當受到外力或内應力的作用而發生晶界滑移， 裂紋沿此擴展， 随着奧氏體晶粒的粗大， 晶界面積減少， 晶界的變形能力下降， 導緻合金材料的塑性變差， 産生低塑現象。 在實際應用中， 應盡量降低合金中各種有害雜質元素， 使合金形成有害相數量減少； 為避免焊接接頭在焊接熱循環過程中産生裂紋源， 應避免對焊件約束時産生較大的拉力； 同時由于 Monel-400 合金在 600℃~800℃時産生“熱脆” 現象， 所以合金焊接結構應盡量避免在此溫度區間内使用。 Monel-400 合金強度見表 2.3。

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