Monel-400 合金热强度和热塑性

monel400钢棒的特点(蒙乃尔Monel400)(1)

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图 2.4 为 Monel-400 合金在不同温度下拉伸的应力-应变曲线。 从图中可以看出: 随着拉伸试验温度的升高, Monel-400 合金的强度明显下降, 抗拉强度随之降低。 如: 合金在 600℃时抗拉强度为 106.49Mpa, 1100℃时抗拉强度为 22.41Mpa, 说明变形温度对该合金的变形抗力有很大的影响。 合金的弹性变形很小, 塑性变形随温度的升高明显增大。

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图 2.5 和图 2.6 分别是 Monel-400 合金在不同拉伸温度下的热强度和热塑性曲线。从图中可以看出: 试样随着拉伸温度的升高, 合金的塑性先发生了降低, 合金的延伸率从 600℃的 13.26%降到 700℃的 11.22%, 断面收缩率从 600℃的 24.26%降到 700℃的20.47%。 随后拉伸温度继续升高, 延伸率从 700℃的 11.22%升高到 900℃的 20.05%,断面收缩率从 700℃的 20.47%升高到 900℃的 60.05%, 说明在这个温度区间内随着拉伸温度的升高塑性变得越来越好。 之后随着拉伸温度的继续升高, 合金的塑性呈减小的趋势, 到 1100℃时基本减小到 800℃时的水平。 从曲线的整体来看呈现出先升高后降低的趋势, 说明 Monel-400 合金的高温塑性先随拉伸温度的升高而变好并且在 900℃左右时达到一个较好的性能, 后随拉伸温度的升高高温塑性变坏直到趋近于低温水平。

从图 2.6 中可以看出, 在 600℃~800℃的范围内, Monel-400 合金出现了低塑现象, 延伸率和断面收缩率在 600℃~700℃的范围内是降低的, 在 700℃~800℃的范围内开始恢复, 材料的强度在下降后没有发生恢复。 很多金属都存在有“热脆” 现象, 当金属在一定温度区间进行热加工时, 材料的塑性会出现一个“下降-恢复” 的区间, 分布于晶界的低熔点的共晶体熔化而导致开裂。 但是不同的金属材料在经过不同的受热过程后, 在低塑的温度范围、 塑性的下降和恢复速率及塑性的下降值等方面都不同。 通过本课题研究证明 Monel-400 合金在焊接时也存在“热脆” 现象。

当 Monel-400 合金在 1100℃下保温 3min 后, 由于没有达到合金的熔点, 所以合金材料不会发生晶粒熔化, 只是由母材内的 Ti、 Si 形成的部分低熔点共晶物会发生熔化而使晶界脆化并产生微裂纹。 当受到外力或内应力的作用而发生晶界滑移, 裂纹沿此扩展, 随着奥氏体晶粒的粗大, 晶界面积减少, 晶界的变形能力下降, 导致合金材料的塑性变差, 产生低塑现象。 在实际应用中, 应尽量降低合金中各种有害杂质元素, 使合金形成有害相数量减少; 为避免焊接接头在焊接热循环过程中产生裂纹源, 应避免对焊件约束时产生较大的拉力; 同时由于 Monel-400 合金在 600℃~800℃时产生“热脆” 现象, 所以合金焊接结构应尽量避免在此温度区间内使用。 Monel-400 合金强度见表 2.3。

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