Legering 20, även känd som Carpenter 20 eller UNS N08020, är en nickeljärn-krom-superlegering konstruerad för att leverera exceptionell korrosionsbeständighet, särskilt i aggressiva kemiska miljöer, till exempel i svavelsyra, som är mycket frätande för många konventionella metaller. Klassificerad som en austenitisk legering (med en ansiktscentrerad kubisk kristallstruktur) kallas den ofta en "svavelsyralegering" på grund av dess specialiserade prestanda i sådana medier.
Det som skiljer legering 20 är dess balanserade sammansättning, som inkluderar kontrollerade tillsatser av niob (columbium) för att stabilisera karbider, vilket förhindrar intergranulär korrosion under svetsning eller hög temperaturexponering. Denna legering motstår inte bara allmän korrosion utan också lokaliserade former som grop, sprickkorrosion och stresskorrosionssprickning (SCC), även i höghastighets- eller högtemperaturkorrrosionslösningar.
Legering 20 finner omfattande användning i industrier såsom kemisk bearbetning (för svavelsyraproduktion och hantering), läkemedel, mat- och dryckesbearbetning, olje- och gasförädling och avloppsrening. Det finns i olika former, inklusive ark, plattor, staplar, rör, beslag och svetsningar, och upprätthåller god svetsbarhet och tillverkbarhet när korrekt tekniker (t.ex. undviker kolupphämtning) används.
Alloy 20 har flera internationella ekvivalenter och beteckningar över olika standarder och regioner, vilket återspeglar dess globala erkännande. Dessa ekvivalenter matchar eller närmar sig nära dess kemiska sammansättning och prestandaegenskaper:
UNS -beteckning: UNS N08020 (enhetligt numreringssystem för metaller och legeringar, används i Nordamerika).
ASTM -standarder: Täckt under flera ASTM -specifikationer, inklusive ASTM B463 (sömlösa rör och rör), ASTM B464 (svetsade rör och rör), ASTM B729 (staplar och förlåtelser), ASTM B366 (flänsar och beslag) och ASTM A479 (barer för tryckkänslor).
DIN/EN -beteckningar: I europeiska standarder utses det till W. Nr . 2.4660 (DIN) eller EN 1.4539 (även om EN 1.4539 är mycket lik men kan ha små variationer i spårelement).
Andra handelsnamn: Carpenter 20 (ett äganderätt av Carpenter Technology), Alloy 20CB-3 (en variant som betonar niobinnehåll) och Nicrofer 3620 (ett handelsnamn av vissa europeiska tillverkare).
ISO -standarder: Hänvisas till under ISO 15156-3 för olje- och gasapplikationer i frätande miljöer.
Dessa ekvivalenter säkerställer konsistens i prestanda mellan globala leveranskedjor, vilket gör det möjligt för tillverkare och ingenjörer att källa kompatibla material internationellt.
Den kemiska sammansättningen av legering 20 är noggrant balanserad för att optimera korrosionsbeständighet, mekanisk styrka och svetsbarhet. De typiska intervallen (efter viktprocent) definieras av standarder som ASTM och UNS:
Nickel (NI): 32,0–38,0% (primärt legeringselement, förbättrar korrosionsbeständighet och stabiliserar den austenitiska strukturen).
Krom (CR): 19.0–21.0% (förbättrar resistensen mot oxidation och allmän korrosion).
Järn (Fe): Återstående (balanserar legeringen och ger strukturell stabilitet).
Koppar (CU): 3.0–4,0% (förbättrar resistensen mot svavelsyra och andra reducerande syror).
Niobo (NB) + Tantalum (TA): 8 x c min - 1,0% (stabiliserar karbider för att förhindra intergranulär korrosion; tantal ingår ofta som en ersättning för niob i vissa specifikationer).
Kol (c): Maximalt 0,07% (hålls låg för att minimera karbidbildning, vilket kan orsaka intergranulär korrosion).
Mangan (MN): Maximalt 2,0% (AIDS i deoxidation under tillverkningen).
Kisel (SI): Maximalt 1,0% (förbättrar svetsning av svetsning men kontrolleras för att undvika sprödhet).
Fosfor (P): Maximalt 0,045% (minimerade för att förhindra förbränning).
Svavel (er): Maximalt 0,035% (hålls låg för att minska varm sprickor under svetsning).
Denna komposition säkerställer legeringens resistens mot svavelsyra, kloridinducerad grop och intergranulär korrosion, även efter svetsning eller värmebehandling.
Legering 20 uppvisar en kombination av god mekanisk styrka, duktilitet och seghet, med egenskaper som förblir stabila över ett intervall av temperaturer. Följande är typiska mekaniska egenskaper för glödgad legering 20 (värden kan variera något baserat på form, värmebehandling eller specifika standarder):
Dragstyrka: 550–690 MPa (80 000–100 000 psi) vid rumstemperatur.
Avkastningsstyrka (0,2% offset): 240–310 MPa (35 000–45 000 psi) vid rumstemperatur.
Förlängning (i 50 mm): 30–40% (indikerar hög duktilitet, vilket möjliggör formning och tillverkning).
Hårdhet: 135–180 HB (Brinell -hårdhet, glödgat tillstånd).
Elasticitetsmodul: Cirka 200 GPa (29 000 KSI) vid rumstemperatur.
Densitet: 8,0 g/cm³ (0,289 lb/in³).
Smältområde: 1370–1400 grader (2500–2550 grader F).
I förhöjda temperaturer (upp till ~ 425 grader / 800 grader F) behåller legering 20 mycket av sin styrka, även om drag- och utbytesstyrkor gradvis minskar med ökande temperatur. Det uppvisar också god seghet vid låga temperaturer, utan någon betydande övergång från duktil-till-brittle, vilket gör den lämplig för kryogena tillämpningar i frätande miljöer.
Kallt arbete (t.ex. rullning eller ritning) kan öka legeringens styrka (draghållfasthet upp till ~ 825 MPa / 120 000 psi) men minskar duktiliteten, vilket kan vara önskvärt för applikationer som kräver högre mekanisk prestanda. Svetsade fogar, när de körs korrekt, upprätthåller mekaniska egenskaper som är jämförbara med basmetallen, vilket säkerställer strukturell integritet i tillverkade komponenter.
