1. Zavedení
NÁS S20910 (běžně uváděný na trh jako Nitronic 50 nebo XM-19) a UNS S21800 (běžně uváděný na trh jako Nitronic 60 nebo Slitina 218) jsou pokročilé austenitické nerezové oceli konstruované pro náročný servis.
Oba poskytují lepší výkon než běžné třídy 300, ale jsou optimalizovány pro různé priority:
- S20910 (Nitronic 50) je a odolný vůči korozi, dusíkem zesílený austenitický nerez optimalizovaný pro vysokou odolnost proti korozi (včetně kyselé obsluhy), dobrá síla, Vynikající houževnatost (včetně kryogenních), a dobrá svářetelnost.
Často se uvádí, kde odolnost proti důlkové korozi, SCC a houževnatost při nízkých teplotách jsou vyžadovány spolu s přiměřenou pevností. - S21800 (Nitronic 60) je formulován především pro odolnost proti opotřebení a oděru při zachování odolnosti proti korozi typické pro austenitiku.
Obsahuje vysoký obsah křemíku a manganu pro tribologický výkon a je vybrán tam, kde je kluzný kontakt, Galling, a vysoké opotřebení jsou dominantními způsoby selhání.
Tento článek porovnává složení, mechanické a korozní chování, výroba, a kompromisy v reálném světě, takže si můžete vybrat správnou slitinu pro konkrétní součást nebo prostředí.
2. Co je UNS S20910 (Nitronic 50)
NÁS S20910, běžně známý jako Nitronic 50 nebo XM-19, je a vysoce výkonná dusíkem zpevněná austenitická nerezová ocel.
Je navržen tak, aby poskytoval kombinaci Vynikající odolnost proti korozi, vysoká síla, tažnost, a houževnatost, včetně kryogenních teplot.
Díky těmto vlastnostem se dobře hodí pro náročné průmyslové aplikace, jako je chemické zpracování, mořské prostředí, a kyselé servisní podmínky.
Označení a specifikace klíčových materiálů zahrnout:
- ASTM A276 / A479 (jako XM-19)
- US S20910
- Z 1.3964
Primární charakteristiky UNS S20910 (Nitronic 50):
- Odolnost proti korozi: Vylepšeno zvýšeným obsahem chrómu, molybden, a obsah dusíku; vysoce odolný proti důlkové a štěrbinové korozi v chloridovém prostředí.
- Mechanická síla: Pevnější než běžné nerezové oceli řady 300, s vynikající výtěžností a pevností v tahu.
- Tažnost a houževnatost: Udržuje výkon při zvýšených i kryogenních teplotách.
- Zhotovení a svařitelnost: Lze opracovat, vytvořeno, a svařované konvenčními technikami; rozpouštěcím žíháním se obnovuje tažnost po zpracování za studena.
- Posílený dusíkem: Přídavek dusíku zvyšuje mez kluzu a přispívá k odolnosti proti důlkové korozi, aniž by byla ohrožena austenitická tažnost.
- Vhodnost aplikace: Uvedeno v NACE MR0175 za kyselou obsluhu, vhodné pro námořní hardware, Chemické procesní zařízení, Tlakové složky, a konstrukční aplikace vyžadující odolnost proti korozi a mechanické vlastnosti.
3. Co je UNS S21800 (Nitronic 60)
NÁS S21800, běžně označované jako Nitronic 60 nebo Slitina 218, je a vysoce výkonná austenitická nerezová ocel určená především pro odolnost proti opotřebení a zadření, při zachování dobrých korozních vlastností typických pro austenitiku.
Díky speciálnímu složení je ideální pro aplikace, kde posuvný kontakt, Adhesivní opotřebení, a vysoké povrchové napětí jsou primární obavy.
Mezi klíčové materiálové označení a specifikace patří:
- ASTM A276 / A479 (pro bary, pruty, a další kované formy)
- US S21800
Primární charakteristiky UNS S21800 (Nitronic 60):
- Odolnost proti opotřebení a oděru: Zvýšený obsah manganu a křemíku, v kombinaci s dusíkem zesílenou austenitickou matricí, poskytuje vynikající odolnost Galling, Adhesivní opotřebení, a povrchové zabavení.
- Odolnost proti korozi: I když není tak odolný proti korozi jako Nitronic 50 ve vysoce agresivním chloridovém prostředí, nabízí Dobrá obecná odolnost proti korozi vhodné pro střední chemické a mořské expozice.
- Mechanická síla: Vykazuje vysokou pevnost v podmínkách žíhání i za studena, s vynikající tvrdostí povrchu po mechanickém zpevnění.
- Výroba a svařování: Lze svařovat a vyrábět standardními metodami, ačkoli jeho vyšší obsah křemíku a manganu může vyžadovat úpravu výběru svařovacího plniva a parametrů obrábění.
- Vhodnost aplikace: Běžně se používá pro Stonky ventilu, upevňovací prvky, Hřídele čerpadla, nosné plochy, a další součásti vystavené opakovanému kluznému kontaktu nebo servis náročný na opotřebení.
4. Typické chemické složení a rozdíly v legování
Kritický faktor odlišující UNS S20910 (Nitronic 50) a UNS S21800 (Nitronic 60) je jejich legovací strategie, který přímo ovlivňuje odolnost proti korozi, Mechanická síla, chování při nošení, a výrobní vlastnosti.
Zatímco obě jsou dusíkem zpevněné austenitické nerezové oceli, jsou optimalizovány pro různé priority služeb.
Reprezentativní chemické kompozice (WT%) a Výkonová role
| Živel | US S20910 (Nitronic 50) | US S21800 (Nitronic 60) | Klíčová role ve výkonu |
| Uhlík (C) | ≤ 0.06 | ≤ 0.10 | Ovládá sílu, omezuje tvorbu karbidů; nízký obsah C zlepšuje odolnost proti korozi a svařitelnost |
| Chromium (Cr) | 20–23 | 16–18 | Primární přispěvatel k odolnosti proti korozi; vyšší Cr v S20910 zvyšuje PREN |
| Nikl (V) | 11–14 | 8–9 | Austenitový stabilizátor; zvyšuje houževnatost a tažnost; vyšší Ni v S20910 podporuje kryogenní výkon |
| Mangan (Mn) | 5–6 | 8–9 | Zvyšuje pracovní zpevnění a odolnost proti oděru; vysoký Mn v S21800 podporuje odolnost proti opotřebení |
| Křemík (A) | ≤ 0.5 | 3.5–4.5 | Zlepšuje odolnost proti oxidaci a opotřebení; vyšší Si v S21800 podporuje odolnost proti zadření |
| Molybden (Mo) | 1.5–3 | Není uvedeno / stopa | Zvyšuje odolnost proti korozi a štěrbiny; přítomný v S20910, aby odolával chloridům |
| Dusík (N) | 0.10–0,20 | 0.08–0,18 | Posiluje austenitickou matrici; Zlepšuje odolnost proti korozi; podporuje odolnost proti opotřebení v S21800 |
| Železo (Fe) | Váhy | Váhy | Maticový prvek; vyrovnává legování; poskytuje základní austenitickou strukturu |
Výklad: S20910 zdůrazňuje Cr + V + Mo + N (klasické austenitické korozní legování se zpevněním dusíkem a Mo pro odolnost proti důlkové korozi).
S21800 vyměňuje chrom a nikl za zvýšený křemík a mangan, které zlepšují tvrdost, odolnost proti opotřebení a oděru.
4. Mechanické vlastnosti a teplotní chování
NÁS S20910 (Nitronic 50) a UNS S21800 (Nitronic 60) vykazují odlišné mechanické profily odrážející jejich legovací strategie.
Klíčové mechanické vlastnosti
| Vlastnictví | US S20910 (Nitronic 50) | US S21800 (Nitronic 60) | Praktická implikace |
| 0.2% Výnosová síla (MPA) | 350–420 | 320–380 | S20910 nabízí vyšší základní pevnost pro aplikace kritické vůči korozi; S21800 získává pevnost díky mechanickému zpevnění |
| Pevnost v tahu (MPA) | 650–750 | 600–700 | S20910 poskytuje mírně vyšší konečnou pevnost; S21800 si zachovává dostatečnou pevnost v tahu se zaměřením na opotřebení |
| Prodloužení (%) | 30–45 | 25–40 | S20910 si zachovává vynikající tažnost; S21800 je o něco méně tažný, ale dostatečný pro tváření/výrobu |
| Tvrdost (HRB / HRC) | HRB ~85 typické žíhané | HRB ~85, může být vyšší s pracovním zpevněním | Vyšší Mn/Si S21800 umožňuje vynikající tvrdost povrchu po práci za studena, zvýšení odolnosti proti zadření |
| Ovlivnit houževnatost (J při pokojové teplotě) | Vynikající; zachovává si houževnatost při kryogenních teplotách (-196° C.) | Dobrý; mírně nižší než S20910 v kryogenních aplikacích | S20910 je preferován v aplikacích s nízkým nebo vysoce dynamickým zatížením |
| Výkon při zvýšené teplotě | Dobré do ~600–700 °C | Rozumné; vysoký obsah Si zlepšuje odolnost proti oxidaci při mírných teplotách | S20910 upřednostňovaný pro vystavení vysokoteplotní korozi; S21800 pro vysokoteplotní součásti vystavené opotřebení |
Chování při teplotě
- Kryogenní výkon:
S20910 zachovává ~90 % energie nárazu při teplotách kapalného helia, takže je vhodný pro skladování LNG, kryogenní potrubí, a letecké aplikace.
S21800 si zachovává přiměřenou houževnatost, ale není optimalizován pro extrémně nízké teploty. - Výkonnost zvýšená teplota:
Obě slitiny si zachovávají rozměrovou stálost a pevnost při mírně zvýšených teplotách.
Obsah Mo Nitronic 50 poskytuje dodatečnou odolnost proti vysokoteplotní korozi, zatímco vysoký obsah Si Nitronic 60 zlepšuje odolnost proti oxidaci v aplikacích s kluzným kontaktem. - Kalení práce:
Obě slitiny jsou austenitické a zpevněné, což znamená mechanické vlastnosti, zejména tvrdost a mez kluzu, lze zvýšit zpracováním za studena.
S21800 má největší výhody díky vysokému obsahu Mn a Si, zlepšení opotřebení a oděru.
5. Odolnost proti korozi a důlkové odolnosti (Dřevo)
Ekvivalentní číslo odporu pittingu (Dřevo) je užitečným indikátorem odolnosti vůči chloridové důlkové korozi; počítá se z Cr, Obsah Mo a N (zjednodušená forma: TAKE ≈ Cr + 3.3× mo + 16× n).
- Nitronic 50 (S20910) — vyšší Cr, Výtěžek Mo a N Hodnoty PREN v nízkých až středních 30s (typický technický údaj ≈ ~34).
To ji řadí nad 316 l (Dřevo ≈ 20–25) a je vhodný pro mnoho prostředí obsahujících chloridy, včetně některých námořních a kyselých služeb (je běžně přijímán pro kvalifikaci NACE MR0175 v mnoha podmínkách – ověřte certifikát). - Nitronic 60 (S21800) — protože Mo typicky chybí a Cr je nižší, PREN je spodní (typický střední-20s nebo méně v závislosti na přesné chemii).
Zatímco S21800 odolává obecné korozi poměrně dobře, to je ne vybráno především pro odolnost proti důlkové korozi; místo toho, používá se kde dření a opotřebení jsou primární obavy.
6. Nosit, dření a tribologický výkon
- Nitronic 60 (S21800) je navržen pro odolnost proti zadření a kluzné opotřebení.
Vysoký obsah křemíku a manganu, v kombinaci s pracovním zpevněním, vytvořit povrch, který odolává adhezivnímu opotřebení a zadření kov na kov.
Typická použití zahrnují dříky ventilů, sedadla, upevňovací prvky, a součásti čerpadla, kde dochází k opakovanému kluznému kontaktu. - Nitronic 50 (S20910) nabídky Dobrý odpor opotřebení, ale jeho hlavní předností je spíše odolnost proti korozi a houževnatost než optimalizovaná odolnost proti zadření.
Někdy se používá v aplikacích s opotřebením, kde je také vyžadována ochrana proti korozi, ale pro prostředí s extrémním zadíráním jej S21800 obvykle překonává.
7. Výroba, úvahy o svařování a tepelném zpracování
Svařovatelnost
- Obě slitiny jsou svařovatelné standardními procesy (TIG, MĚ, Smaw).
- S20910 (vyšší N/N) je vysoce svařitelný a zachovává si odolnost proti korozi po svařování při použití správných postupů a přídavných kovů.
Nízkouhlíkové a stabilizované postupy mohou minimalizovat riziko senzibilizace. - S21800 vyžaduje pozornost vnášení tepla a výběru plniva, protože jeho vysoký Si a Mn může ovlivnit složení svarového kovu; Postupy tepelného zpracování předehřátí/po svařování závisí na velikosti součásti a požadavcích kódu.
Tváření a obrábění
- Oba jsou tvrdí austenitika; Vyšší Si/Mn S21800 může učinit řezání náročnější – nástroje a rychlosti vyžadují úpravu.
S20910 ve stavu rozpouštěcím žíháním se obecně snadněji obrábí/tvaruje.
Tepelné zpracování
- Toto jsou austentické slitiny—pevnost pochází především z tváření za studena a legování; úplné vytvrzení kalením/popouštěním nelze použít.
Roztokové žíhání může obnovit tažnost a odolnost proti korozi (typické žíhání ~1000–1100 °C s následným rychlým ochlazením).
Vodíková/kyselá služba
- Chemické vlastnosti S20910 a jejich seznam v některých pokynech pro kyselé služby jej činí vhodným pro prostředí H₂S (ověřit certifikace NACE/ISO).
Pro kyselý provoz svařovací postupy a limity tvrdosti (HRC prahy) jsou normálně vymáhány.
8. Aplikace UNS S20910 vs UNS S21800 austenitická nerezová ocel
Rozdílné strategie legování, Mechanické vlastnosti, a charakteristiky koroze/opotřebení US S20910 (Nitronic 50) a US S21800 (Nitronic 60) definovat jejich vhodnost pro různé průmyslové aplikace.
Aplikace UNS S20910 (Nitronic 50)
UNS S20910 je navržen pro vysoká odolnost proti korozi, Vynikající houževnatost, a dobrá svářetelnost, takže je ideální pro prostředí, kde obojí korozi a mechanickému výkonu jsou kritické.
| Průmysl / Sektor | Typické aplikace | Klíčový výkonový požadavek |
| Marine & Offshore | Armatury pro mořskou vodu, Hřídele čerpadla, upevňovací prvky, ventily | Vysoká rezistence na chloridy, prevence důlkové/štěrbinové koroze |
| Chemikálie & Procesní vybavení | Výměníky tepla, reaktory, potrubí, tanky | Odolnost vůči kyselinám, chloridy, a kyselá obsluha (Expozice) |
| Kryogenní aplikace | Skladovací a přepravní potrubí LNG, kryogenní ventily | Zachovává si houževnatost při extrémně nízkých teplotách (-196° C.) |
| Letectví | Palivové potrubí, kryogenní komponenty | Vysoká síla, odolnost proti korozi, nízkoteplotní tažnost |
| Energie & Moc | Součásti kotle, části turbíny v korozivním prostředí | Kombinace odolnosti proti korozi a mechanické integrity |
Aplikace UNS S21800 (Nitronic 60)
UNS S21800 je optimalizován pro odolnost proti oděru a opotřebení při zachování přiměřeného korozního výkonu.
Je ideální pro mechanické součásti vystavené klouzání, adhezivní kontakt, nebo vysoké povrchové napětí.
| Průmysl / Sektor | Typické aplikace | Klíčový výkonový požadavek |
| Ventil & Průmysl čerpadel | Stonky ventilu, sedadla, Hřídele čerpadla, upevňovací prvky | Vysoká odolnost proti zadření, Posuvné opotřebení, adhezivní záchvat |
| Průmyslové stroje | Ložiska, pouzdra, protilehlé povrchy s vysokým opotřebením | Tvrdost povrchu, schopnost zpevňování, Nízké tření |
| Automobilový průmysl & Těžké vybavení | Upevňovací prvky, komponenty s vysokým opotřebením, ovladače | Prevence zadření, trvanlivost při opakovaném klouzání nebo kontaktu |
| Marine aplikace | Palubní hardware, mechanické spoje | Střední odolnost proti korozi s vysokou ochranou proti opotřebení/zadírání |
| Chemické zpracování | Hřídele mixéru, lopatky míchadla | Součásti odolné proti opotřebení, kde dochází ke střední korozi |
Návod k použití
- Vyberte UNS S20910 když je prvořadý zájem odolnost proti korozi v agresivním nebo kyselém prostředí, zvláště při houževnatosti, svařovatelnost, a je vyžadován výkon při nízkých teplotách.
- Vyberte UNS S21800 když Galling, nosit, a posuvný kontakt dominují způsoby selhání, i když je odolnost proti korozi méně kritická.
- Ve složitých sestavách, hybridní designy může využít obě slitiny – použití S20910 pro součásti kritické pro korozi a S21800 pro povrchy s vysokým opotřebením.
Povrchové inženýrství jako např povlaky, nitriding, nebo PVD ošetření v kombinaci s těmito slitinami může dále prodloužit životnost.
9. Přímá srovnávací tabulka: UNS S20910 vs UNS S21800
| Funkce / Vlastnictví | US S20910 (Nitronic 50) | US S21800 (Nitronic 60) | Praktická implikace |
| Primární zaměření | Odolnost proti korozi, houževnatost | Odolnost proti opotřebení/zadírání, Tvrdost povrchu | Výběr vodítek na základě prostředí a mechanického namáhání |
| Výnosová síla (MPA) | 350–420 | 320–380 | S20910 má vyšší základní pevnost; S21800 může dosáhnout vyšší tvrdosti povrchu tvářením za studena |
| Pevnost v tahu (MPA) | 650–750 | 600–700 | S20910 o něco vyšší; S21800 optimalizovaný pro odolnost proti opotřebení spíše než pro maximální pevnost |
| Prodloužení (%) | 30–45 | 25–40 | S20910 tažnější; S21800 o něco méně, ale dostačující pro výrobu |
| Tvrdost (HRB / HRC) | HRB ~85 typické žíhané | HRB ~85, se může zvýšit pracovním zpevněním | S21800 lepší pro aplikace s oděrem a povrchovým opotřebením |
| Ovlivnit houževnatost | Vynikající; zachovává kryogenní výkon | Dobrý; nižší při kryogenních teplotách | S20910 preferován v prostředí s nízkou teplotou nebo dynamickou zátěží |
| Odolnost proti korozi | Velmi vysoká | Mírný | Průvodce výběrem slitiny v chemii, námořní, nebo sour-service aplikace |
| Nosit / Odolnost proti otěru | Mírný | Velmi vysoká | S21800 je preferovanou volbou pro pohyblivé části, Stonky ventilu, a spojovací prvky |
| Výroba & Svařování | Vynikající; roztokově žíhaný nebo deformačně kalený | Dobrý; vyžaduje zohlednění parametrů svařování a obrábění | S20910 se snadněji vyrábí ve složitých geometriích; S21800 může vyžadovat seřízení nástrojů |
| Maximální teplota služby | ~900 °C | ~750 °C | S20910 vhodný pro vystavení korozi při vyšších teplotách; S21800 pro mírné teploty vystavené opotřebení |
| Dřevo (Ekvivalentní číslo odporu pittingu) | ~34 | ~23.4 | S20910 poskytuje vynikající odolnost proti důlkové a štěrbinové korozi, zvláště v |
10. Závěr
NÁS S20910 vs. S21800 jsou komplementární slitiny v rámci rodiny Nitronic.
Vyberte S20910 kde odolnost proti korozi (zejména důlkové/štěrbinové a kyselé služby) plus houževnatost a svařitelnost jsou prvořadé.
Vyberte S21800 kde dominuje zadření a opotřebení a koroze je druhotným problémem.
V mnoha skutečných aplikacích je optimálním řešením kombinace – navrhněte systém tak, aby každý díl viděl slitinu, která nejlépe vyhovuje svému dominantnímu způsobu selhání, nebo použijte povrchovou úpravu pro prodloužení životnosti.
Časté časté
Jsou magnetické UNS S20910 a S21800?
Ne – oba jsou plně austenitické (nebo téměř plně austenitické) V žíhaném stavu, s magnetickou permeabilitou <1.005 (ASTM A342). Zpracování za studena může vyvolat slabý magnetismus, ale to je reverzibilní žíháním.
Mohu svařovat S21800 se standardními nerezovými plnivy?
Ano, ale vyberte plniva a postupy tak, aby vyhovovaly chemické chemii S21800 s vysokým obsahem Si/Mn – přečtěte si specifikace postupů svařování a pokyny dodavatele plniva.
Která slitina odolává praskání sulfidovým napětím (SSC)?
S20910 je běžně přijímán pro mnoho prostředí SSC a používá se v aplikacích NACE; ověřit konkrétní certifikaci NACE/ISO a limity tvrdosti.
Je Nitronic 60 (S21800) vhodné pro mořskou vodu?
Má přiměřenou obecnou odolnost proti korozi v mořské vodě, ale postrádá odolnost proti důlkové korozi jako Nitronic 50 nebo Mo-ložisek třídy; pokud je důlková voda kritická, zvolte S20910 nebo vyšší slitinu PREN.
Každá slitina může být tepelně zpracována pro zvýšení pevnosti?
Tyto austenitické slitiny získávají pevnost především tím studená práce a zvržení; konvenční kalení/temperování se nepoužívají k výraznému zvýšení pevnosti. Roztokové žíhání obnovuje tažnost/odolnost proti korozi.
