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超级不锈钢镍基合金材料的介绍-AL-400

 
简介
       Allegheny Ludlum AL400（UNSN04400）是一种具有良好韧性，用于各种腐蚀环境中的镍—铜合金。该合金通常用于偏氧化性的、中性至中等还原性环境。该材料另一应用领域是海洋环境及其他非氧化性氯化物溶液中。
       该合金作为一种耐蚀材料已有很长的应用历史，二十世纪初期即开发一种高铜镍合金。目前，该合金铜、镍比例已基本固定。象其他工业用纯镍产品一样，AL400合金在退火条件下的强度较低，由于这个原因，可采用不同的退火温度以使材料的强度不同。
技术文件
                                                      AL400相关的技术文件如表1 
产品形式
技术文件
美国的或军队的
ASTM
ASME
AMS
板，薄板和带
B127
SB127
4544
QQ-N-281
无缝管
B163, B165
SB163
SB165
4574
Mil-T-1368
Mil-T-23520
棒和锻件
B164, B564
SB164
SB564
4675
Mil-T-124106
Mil-T-281
丝
/
/
4730, 4731
QQ-N-281
                                                          表2  AL400典型的化学成份 
元素
Wt %
C
0.10
Mn
0.50
P
0.005
S
0.005
Si
0.25
Al
0.02
Ni＋Co
余量
Cu
32.0
Fe
1.0
                                                                         表3  物理性能 
密度 g/cm3
8.83
比热 J/kg·K
430
电阻率 μΩ/cm
51.0
温度℃
线膨胀系数 10-6/℃
93
13.9
204
15.5
316
15.8
427
16.0
538
16.4
温度℃
导热率 W/m·k
93
24.1
204
27.8
316
31.0
427
34.0
538
38.1
导磁性
       AL400在退火条件下，在室温时显示出中等或弱的导磁性。该材料的居里温度与室温相近。高于室温时，该材料无磁性。当材料成份变化较小时，对居里温度影响不大。
耐蚀性能
       AL400合金在还原性条件下，较工业用纯镍（UNSN02200）更耐蚀，在氧化性条件下较精炼的铜合金更耐蚀。AL400合金不能用高氧化性酸如硝酸和亚硝酸中，在这种环境中应采用铬不锈钢，如Alleghenyludlum E-Brite合金（UNS S44627或310合金（UNS S31000）。
       在中等还原性酸中，中性或碱性溶液中，可考虑采用AL400合金。该合金在大多数碱、盐、有机物及大气环境中均有好的耐蚀性。该合金可用作苛性碱的冷却器，但在高温、高应力、高浓度的碱液中，该合金会发生应力腐蚀开裂。AL400合金可用于还原性酸中，如硫酸、盐酸中，尤其是酸中无空气或氧化性物质存在时。该合金具有优良的耐氯化物应力腐蚀开裂能力。该材料在海水和咸水中的应用是其主要应用领域。AL400合金在高于371℃含硫气体中，在高于260℃熔融硫磺中将发生腐蚀。
力学性能
    表4 AL400退火态的典型力学性能                表5 AL400热轧态的典型力学性能 
板，薄板，带的力学性能
 
板的性能
屈服强度
MPa
抗拉强度
（MPa）
延伸率
（%）
弹性模量
（GPa）
 
屈服强度
MPa
抗拉强度
（MPa）
延伸率
（%）
弹性模量
（GPa）
240
520
45
180
 
310
550
30
180
                                                            表6  AL400冷轧态的典型力学性能 
薄板和带
屈服强度
MPa
抗拉强度
（MPa）
延伸率
（%）
弹性模量
（GPa）
650
760
5
180
       在所有条件下，V型缺口冲击韧性值在室温条件下为：135—325焦耳。
高温拉伸性能
       表7为AL400合金在退火态时的高温拉伸性能，在高于343℃时，应考虑材料的抗蠕变性能。
                                                                                        表7 
试验温度℃
屈服强度（MPa）
抗拉强度（MPa）
延伸率（%）
21
215
565
48
93
205
550
47
204
180
520
45
316
175
505
46
427
160
480
48
538
145
370
40
冷成型
       与一般的铬—镍不锈钢一样，AL400合金显示了优良的冷成型性能。该合金的冷作硬化率较301和304不锈钢低，因而在退火之间可进行多次拉拨成型操作，且变形量相对也较大。
焊接
       AL400可以采用不同的方式进行焊接，如气体钨极保护焊，气体金属极保护焊和手工电弧焊。在焊接前，必须对焊接区域进行清洁以避免由于油脂和油漆等造成的脆化，为获得好的焊接接头，材料必须除鳞。
       AL400合金的焊接程序类似于奥氏体不锈钢。一般焊前不需要预热，焊后也不需要热处理。焊接接头设计也类似于奥氏体不锈钢，但有以下两点不同：
       首先，为了适应粘滞的熔融焊接金属，必须增大坡口的角度，以使焊接金属能填满接头。其次，由于该合金具有较高的导热性和高纯度，焊接时的穿透性较奥氏体不锈钢低。
热处理
       AL400合金的退火温度范围为760-980℃。成型操作后热处理的目的是软化材料同时维持材料较细的晶粒。退火应在无硫的气氛中进行，在退火温度范围内，硫将使材料变脆。冷变形的材料可在低温进行消除应力，如在约300℃保持1—3小时。大量的AL400合金在投入使用时并不进行终热处理，其目的是增加材料的强度。
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