Incoloy 020(N08020)

 合金Alloy 20
NS1403/0Cr20Ni35Mo3Cu3Nb
UNS N08020
Incoloy 020 铁-镍-铬合金
Incoloy 020合金是在高镍可变性奥氏体不锈钢——0Cr20Ni28Mo3Cu3Nb基础上发展的一种铁-镍基耐蚀合金。在其它成分基本等同于0Cr20Ni28Mo3Cu3Nb的条件下，只将钢中镍量由27%~29%提高到33%~38%，既可以提高钢的耐应力腐蚀断裂性能，又大地改善了钢在还原性算中的耐蚀性和可加工性能。由于此合金具有良好的耐蚀性，在化学加工等工业中得到较广泛的应用。
主要应用：

1. 合金冶金工艺良好，可生产板、管。丝、带、棒材，锻件以及各种铸件；
2. 用于化学加工工业的硫酸、硫酸+硝酸混酸、磷酸等介质中；

表1 牌号及标准

表2 Incoloy 020合金化学成分

表3 物理性能

机械性能

以下是相应规格020合金退火后（稳定化热处理）的机械性能。
表5 Incoloy 020合金常温下机械性能

图1高温力学性能（实线表示典型的使用温度）

金相结构

Incoloy 020合金具有稳定的面心立方结构?；С煞趾颓〉钡娜却肀Ｖち四透?/span>
蚀性不受敏化性的削弱。

耐腐蚀性

全面腐蚀

•  硫酸 Incoloy 020(N08020)

Incoloy 020合金是由0Cr20Ni28Mo3Cu3Nb合金发展而来，由于镍含量的提高，使之在硫酸中的耐蚀性得到改善。在醇硫酸中，合金的耐蚀性见图2.由图可见，在全浓度硫酸中，次合金在50℃以下具有优良的耐蚀性（腐蚀速率≤0.1mm/a）。在65℃具有可用的耐蚀性。在硫酸浓度低于10%的介质中，此合金的使用上限温度可提高到80℃。
在80℃各浓度的硫酸中的试验结果指出，67%~74%之间的硫酸出现一个腐蚀率峰值（图3）。在低于65℃的酸中不出现这种现象，其原因可能是富镍、铌相的选择腐蚀，鉴于这种事实，在选用时应予以注意。
图2  Incoloy 020合金在硫酸中的等腐蚀图

图3  Incoloy 020合金在80℃硫酸中的腐蚀行为

•  磷酸

在磷酸中的耐蚀性类似于825合金。在含杂质（Cl-、F-）的湿法磷酸中，此合金的耐蚀性显著受氯离子含量的影响，在湿法磷酸中，该合金使用效果不理想。

• 酸

  该合金在盐酸中的耐蚀性也不佳，即使在低浓度、低文盐酸中也不宜采用。
晶间腐蚀
     Incoloy 020合金的晶间腐蚀行为类似于825合金。在正常情况下次合金焊接件具有良好的耐晶间腐蚀性能。中温敏化的合金由于M23C6的析出将加剧晶间腐蚀。合金的敏化温度范围为650~870℃，敏感温度为760℃。
应力腐蚀
    由于合金Incoloy 020的镍含量提高至35%，因此在高浓氯化物环境中，耐应力腐蚀断裂性能得到提高，但不及825合金。

加工及热处理

 
预热
温度控制对于保证合金的耐腐蚀性能不受敏化性的削弱非常重要。工件在加热之前和加热过程中都必须进行表面清理，保持表面清洁。若加热环境含有硫、磷、铅或其他低熔点金属，020合金将变脆。杂质来源于做标记的油漆、粉笔、润滑油、水、燃料等。燃料的硫含量要低，如液化气和天然气的杂质含量要低于0.1%，城市煤气的硫含量要低于0.25g/m3，石油气的硫含量低于0.5%是理想的。
热处理好在真空电阻炉或惰性气体?；て罩薪校蛭庋梢钥匚虏⑶也皇茉又饰廴?。若燃气的杂质含量较低时也可考虑使用燃气加热炉，这样可以得到中性或弱氧化性的气氛。应避免炉气成分在氧化性和还原性中波动，燃烧火焰不能直接烧向工件。
热加工
  此合金的热成型温度为927~1065℃，不宜在晶间腐蚀敏感温度（650℃）下进行成型操作，如果在高于1065℃成型，终成型应在870~980范围内进行，已获得良好的综合性能。此合金亦适于冷加工成型，具有良好的冷加工性能。
热处理：
软化退火或稳定化处理的温度范围是920-980℃，合适为940±10℃。在热处理过程中，都要注意前面提到的关于保持清洁的事项。
打磨和酸洗
在Incoloy 020合金工件焊缝附近的氧化物要比不锈钢的更难以去除，需要用细砂带或砂轮打磨。为保持金属的光泽，打磨时要非常小心。在硝酸和的混合酸中酸洗之前，也要用砂纸去除氧化物或进行盐浴预处理。酸洗的时间尤其要注意。
机加工
Incoloy 020合金的机加工需在固溶处理后进行，要考虑到材料的加工硬化性，与奥氏
体不锈钢不同的是，需要采用低表面切削速度和重进刀量。

焊接方面的建议

在对镍基材料进行焊接时，应遵循以下规程：
1. 工作场地：工作场地应单独分开或与碳钢的加工区域有足够远的距离，尽可能保持清洁，设有隔板并避免两区域间通风；
2. 工作服和辅助用品：应佩戴干净的细纹皮手套，穿着干净的工作服。
3. 工具和机器设备：应该有镍基合金和镍铬钢的工具，钢丝刷应采用不锈钢材料制成，机器设备如剪切机、冲床、轧机等应该盖上毡、纸板或塑料纸以防铁碳金属掉在机器表面而使加工材料粘上，导致腐蚀。
清理：
需用丙酮对母材焊接区域的基体金属和填充合金（如焊条）进行清洁，注意不能
使用三氯乙烯TRI、全氯乙烯PER 和四氯化物TETRA。
边缘准备：
好采用机加工，如车、铣、刨，也可以进行等离子切割，若采用后者，切割边
缘（焊接面）一定要研磨干净平整，允许不过热的精磨。母材的焊接边缘大约25mm 宽的区域必须打磨至光亮金属变面。
坡口角度：
与碳钢相比，镍基合金和特种不锈钢的物理性能特点主要是低的热导率和高的膨
胀系数，这些特性都要在焊接坡口准备时予以考虑，包括加宽底部间隙（1-3mm），同时由于熔融金属的粘滞性，在对接焊时应采用更大的坡口角度（60-70°）以抵消材料的收缩。
起?。?/span>
不能在工件表面起弧，应在焊接面起弧，以防起弧点导致腐蚀。
焊接工艺：
Incoloy 020合金适合采用传统焊接工艺与同种材料或其他金属焊接，如钨电极惰性气体?；ず?、等离子弧焊、手工亚弧焊、金属极惰性气体?；ず?、熔化极惰性气体?；ず?，其中脉冲电弧焊是选方案。在采用手工电弧焊时，推荐使用(Ar+He+H2+CO2)
多种成份混合的?；て?。
Incoloy 020合金的焊接必须在退火态进行，并使用不锈钢丝刷清理干净污渍、粉尘和各种记号。在焊缝根部焊接时，为得到佳的根部焊缝质量，操作必须非常小心(氩气
99.99)，这样在根部焊接完后焊缝就不产生氧化物。焊接热影响区产生的颜色要在焊缝区域未冷却时用不锈钢刷刷去。