La lega 20, nota anche come Carpenter 20 o UNS N08020, è una superlota nichel-ferro-cromo progettata per offrire una resistenza di corrosione eccezionale, in particolare in ambienti chimici aggressivi, in particolare in acido solforico, che è altamente corrosivo per molti metalli convenzionali. Classificato come una lega austenitica (con una struttura cristallina cubica centrata sul viso), viene spesso definita una "lega di acido solforico" a causa delle sue prestazioni specializzate in tali media.
Ciò che distingue la lega 20 è la sua composizione equilibrata, che include aggiunte controllate di niobio (columbio) per stabilizzare i carburi, prevenendo la corrosione intergranulare durante la saldatura o l'esposizione ad alta temperatura. Questa lega resiste non solo alla corrosione generale, ma anche a forme localizzate come la corrosione, la corrosione della fessura e il cracking della corrosione da stress (SCC), anche in soluzioni corrosive ad alta velocità o ad alta temperatura.
La lega 20 trova un ampio uso in settori come la lavorazione chimica (per la produzione e la manipolazione dell'acido solforico), i prodotti farmaceutici, la lavorazione degli alimenti e delle bevande, la raffinazione del petrolio e del gas e il trattamento delle acque reflue. È disponibile in varie forme, tra cui fogli, piastre, barre, tubi, raccordi e saldature e mantiene una buona saldabilità e fabbricazione quando vengono utilizzate tecniche adeguate (ad esempio, evitare il ritiro del carbonio).
Allay 20 ha diversi equivalenti e designazioni internazionali in diversi standard e regioni, riflettendo il suo riconoscimento globale. Questi equivalenti corrispondono o approssimano da vicino la sua composizione chimica e le caratteristiche delle prestazioni:
Designazione uns: UNS N08020 (sistema di numerazione unificato per metalli e leghe, utilizzato in Nord America).
Standard ASTM: Coperto da molteplici specifiche ASTM, tra cui ASTM B463 (tubi e tubi senza soluzione di continuità), ASTM B464 (tubi e tubi saldati), ASTM B729 (barre e forgiamenti), ASTM B366 (flange e adattamenti) e ASTM A479 (barre per vasi a pressione).
Designazioni DIN/EN: Negli standard europei, è designato come W. nr . 2.4660 (Din) o EN 1.4539 (sebbene EN 1.4539 sia molto simile ma può avere lievi variazioni negli elementi di traccia).
Altri nomi commerciali: Carpenter 20 (un nome proprietario di Carpenter Technology), lega 20CB-3 (una variante che enfatizza il contenuto di niobium) e Nicrofer 3620 (un nome commerciale da parte di alcuni produttori europei).
Standard ISO: Referenziato ai sensi dell'ISO 15156-3 per applicazioni di petrolio e gas in ambienti corrosivi.
Questi equivalenti garantiscono coerenza nelle prestazioni tra le catene di approvvigionamento globali, consentendo ai produttori e agli ingegneri di fonte di materiali compatibili a livello internazionale.
La composizione chimica della lega 20 è attentamente bilanciata per ottimizzare la resistenza alla corrosione, la resistenza meccanica e la saldabilità. Le gamme tipiche (per percentuale di peso) sono definite da standard come ASTM e UNS:
Nichel (NI): 32,0–38,0% (elemento di lega primaria, migliora la resistenza alla corrosione e stabilizza la struttura austenitica).
Chromium (CR): 19,0–21,0% (migliora la resistenza all'ossidazione e alla corrosione generale).
Iron (FE): Resto (bilancia la lega e fornisce stabilità strutturale).
Rame (Cu): 3,0–4,0% (migliora la resistenza all'acido solforico e ad altri acidi riducenti).
Niobium (NB) + Tantalum (TA): 8 x C min - 1,0% (stabilizza i carburi per prevenire la corrosione intergranulare; il tantalum è spesso incluso come sostituto del niobio in alcune specifiche).
Carbon (C): Massimo 0,07% (mantenuto basso per ridurre al minimo la formazione di carburo, che può causare corrosione intergranulare).
Manganese (MN): Massimo 2,0% (AIDS nella disossidazione durante la produzione).
Silicio (SI): Massimo 1,0% (migliora la fluidità nella saldatura ma controllata per evitare la fragilità).
Fosforo (P): Massimo 0,045% (minimizzato per prevenire il ghiottone).
Zolfo (i): Massimo 0,035% (mantenuto basso per ridurre le crack a caldo durante la saldatura).
Questa composizione garantisce la resistenza della lega all'acido solforico, all'origine indotta dal cloruro e alla corrosione intergranulare, anche dopo la saldatura o il trattamento termico.
La lega 20 mostra una combinazione di buona resistenza meccanica, duttilità e tenacità, con proprietà che rimangono stabili attraverso una gamma di temperature. Di seguito sono riportate le proprietà meccaniche tipiche per la lega 20 (i valori possono variare leggermente in base a forma, trattamento termico o standard specifici):
Resistenza alla trazione: 550–690 MPa (80.000–100.000 psi) a temperatura ambiente.
Resistenza alla snervamento (0,2% offset): 240–310 MPa (35.000–45.000 psi) a temperatura ambiente.
Allungamento (in 50 mm): 30–40% (indica un'elevata duttilità, consentendo la formazione e la fabbricazione).
Durezza: 135–180 Hb (durezza Brinell, condizione ricotta).
Modulo di elasticità: Circa 200 GPA (29.000 KSI) a temperatura ambiente.
Densità: 8,0 g/cm³ (0,289 lb/in³).
Gamma di fusione: 1370–1400 gradi (2500–2550 gradi F).
A temperature elevate (fino a ~ 425 gradi / 800 gradi F), la lega 20 mantiene gran parte della sua resistenza, sebbene la trazione e i resoconti di snervamento diminuiscano gradualmente con l'aumentare della temperatura. Presenta anche una buona tenacia a basse temperature, senza una significativa transizione da duttile a britannica, rendendolo adatto per applicazioni criogeniche in ambienti corrosivi.
Il lavoro a freddo (ad es. Rolling o disegno) può aumentare la resistenza della lega (resistenza alla trazione fino a ~ 825 MPa / 120.000 psi) ma riduce la duttilità, che può essere desiderabile per applicazioni che richiedono prestazioni meccaniche più elevate. I giunti saldati, se eseguiti correttamente, mantengono proprietà meccaniche paragonabili al metallo di base, garantendo l'integrità strutturale nei componenti fabbricati.
