Acciaio inossidabile UNS S20910 vs S21800 – Differenze chiave

1. Introduzione

NOI S20910 (comunemente commercializzato come Nitronico 50 O XM-19) e UNS S21800 (comunemente commercializzato come Nitronico 60 O Lega 218) sono austenitici avanzati acciai inossidabile progettato per servizi esigenti.

Entrambi offrono prestazioni migliori rispetto ai tradizionali gradi della serie 300, ma sono ottimizzati per priorità diverse:

• S20910 (Nitronico 50) è un resistente alla corrosione, austenitico rinforzato con azoto inossidabile ottimizzato per un'elevata resistenza alla corrosione (compreso il servizio aspro), buona forza, Eccellente tenacia (compreso quello criogenico), e buona saldabilità.
  Spesso viene specificata la resistenza alla vaiolatura, Sono richiesti SCC e tenacità alle basse temperature insieme a una resistenza ragionevole.
• S21800 (Nitronico 60) è formulato principalmente per resistenza all'usura e al grippaggio pur mantenendo la resistenza alla corrosione tipica degli austenitici.
  Contiene un alto contenuto di silicio e manganese per prestazioni tribologiche ed è selezionato in caso di contatto strisciante, malvagio, e l'elevata usura sono le modalità di guasto dominanti.

Questo articolo confronta la composizione, comportamento meccanico e alla corrosione, fabbricazione, e compromessi applicativi reali in modo da poter selezionare la lega giusta per un componente o ambiente specifico.

2. Cos'è l'UNS S20910 (Nitronico 50)

NOI S20910, comunemente noto come Nitronico 50 O XM-19, è un acciaio inossidabile austenitico rinforzato con azoto ad alte prestazioni.

È progettato per fornire una combinazione di Eccellente resistenza alla corrosione, alta resistenza, duttilità, e tenacità, anche a temperature criogeniche.

Questi attributi lo rendono adatto per applicazioni industriali impegnative come la lavorazione chimica, ambienti marini, e condizioni di servizio scadenti.

Designazioni e specifiche principali dei materiali includere:

• ASTM A276 / A479 (come XM-19)
• Stati Uniti S20910
• DA 1.3964

Caratteristiche primarie di UNS S20910 (Nitronico 50):

• Resistenza alla corrosione: Migliorato dall'aumento del cromo, molibdeno, e contenuto di azoto; altamente resistente alla vaiolatura e alla corrosione interstiziale in ambienti contenenti cloruro.
• Resistenza meccanica: Più resistente degli acciai inossidabili convenzionali della serie 300, con ottime proprietà di resa e tenacità.
• Duttilità e tenacità: Mantiene le prestazioni sia a temperature elevate che criogeniche.
• Fabbricazione e saldabilità: Può essere lavorato, formato, e saldati con tecniche convenzionali; la solubilizzazione ripristina la duttilità dopo la lavorazione a freddo.
• Rinforzato con azoto: L'aggiunta di azoto aumenta il limite di snervamento e contribuisce alla resistenza alla vaiolatura senza compromettere la duttilità austenitica.
• Idoneità all'applicazione: Elencato in Nace MR0175 per il servizio aspro, adatto per hardware marino, Equipaggiamento di processo chimico, componenti di pressione, e applicazioni strutturali che richiedono resistenza alla corrosione e prestazioni meccaniche.

3. Cos'è l'UNS S21800 (Nitronico 60)

NOI S21800, comunemente indicato come Nitronico 60 O Lega 218, è un acciaio inossidabile austenitico ad alte prestazioni progettato principalmente per la resistenza all'usura e al grippaggio, pur mantenendo buone prestazioni alla corrosione tipiche degli austenitici.

La sua composizione specializzata lo rende ideale per applicazioni in cui contatto strisciante, usura adesiva, ed elevato stress superficiale sono preoccupazioni primarie.

Le designazioni e le specifiche dei materiali chiave includono:

• ASTM A276 / A479 (per bar, aste, e altre forme lavorate)
• Stati Uniti S21800

Caratteristiche primarie di UNS S21800 (Nitronico 60):

• Resistenza all'usura e al grippaggio: Elevato contenuto di manganese e silicio, combinato con una matrice austenitica rinforzata con azoto, fornisce una resistenza superiore a malvagio, usura adesiva, e grippaggio superficiale.
• Resistenza alla corrosione: Sebbene non sia resistente alla corrosione come Nitronic 50 in ambienti altamente aggressivi contenenti cloruri, Offre buona resistenza alla corrosione generale adatto per esposizioni chimiche e marine moderate.
• Resistenza meccanica: Presenta un'elevata resistenza sia in condizioni ricotte che lavorate a freddo, con eccellente durezza superficiale dopo incrudimento.
• Fabbricazione e saldatura: Può essere saldato e fabbricato utilizzando metodi standard, sebbene il suo contenuto più elevato di silicio e manganese possa richiedere aggiustamenti nella selezione del materiale di riempimento per saldatura e nei parametri di lavorazione.
• Idoneità all'applicazione: Comunemente usato per steli valvole, dispositivi di fissaggio, alberi di pompa, superfici portanti, e altri componenti soggetti a ripetuti contatti striscianti o un servizio ad alta intensità di usura.

4. Composizioni chimiche tipiche e differenze di lega

Un fattore critico che distingue UNS S20910 (Nitronico 50) e UNS S21800 (Nitronico 60) è il loro strategia di lega, che influenza direttamente la resistenza alla corrosione, resistenza meccanica, comportamento all'usura, e caratteristiche di fabbricazione.

Mentre entrambi sono acciai inossidabili austenitici rinforzati con azoto, sono ottimizzati per diverse priorità di servizio.

Composizioni chimiche rappresentative (WT%) e ruolo prestazionale

Interpretazione: S20910 sottolinea Cr + In + Mo + N (classica lega anticorrosione austenitica con rinforzo di azoto e Mo per resistenza alla vaiolatura).

S21800 scambia cromo e nichel con elevati livelli di silicio e manganese, che migliorano la durezza, resistenza all'usura e al grippaggio.

4. Proprietà meccaniche e comportamento alla temperatura

NOI S20910 (Nitronico 50) e UNS S21800 (Nitronico 60) mostrano profili meccanici distinti che riflettono le loro strategie di lega.

Proprietà meccaniche chiave

Comportamento alla temperatura

• Prestazioni criogeniche:
  S20910 conserva ~90% dell'energia d'impatto alle temperature dell'elio liquido, rendendolo adatto allo stoccaggio di GNL, tubazioni criogeniche, e applicazioni aerospaziali.
  S21800 mantiene una ragionevole tenacità ma non è ottimizzato per temperature estremamente basse.
• Prestazioni a temperatura elevata:
  Entrambe le leghe mantengono stabilità dimensionale e resistenza a temperature moderatamente elevate.
  Il contenuto di Mo di Nitronic 50 fornisce ulteriore resistenza alla corrosione ad alta temperatura, mentre l'alto contenuto di Si di Nitronic 60 migliora la resistenza all'ossidazione nelle applicazioni a contatto strisciante.
• Il lavoro indurimento:
  Entrambe le leghe lo sono austenitico e incrudente, ovvero proprietà meccaniche, soprattutto durezza e resistenza allo snervamento, può essere aumentato tramite lavorazione a freddo.
  S21800 ne trae maggiori benefici grazie agli elevati Mn e Si, migliorando le prestazioni di usura e grippaggio.

5. Resistenza alla corrosione e resistenza alla vaiolatura (Legna)

Numero equivalente alla resistenza alla resistenza (Legna) è un utile indicatore di resistenza alla vaiolatura da cloruro; è calcolato da Cr, Contenuto di Mo e N (forma semplificata: PRENDERE ≈ Cr + 3.3× mo + 16× n).

• Nitronico 50 (S20910) — Cr più alto, Resa di Mo e N Valori PREN compresi tra 30 e 30 anni (tipica figura ingegneristica ≈ ~34).
  Ciò lo colloca ben al di sopra di 316L (Legno ≈ 20–25) e lo rende adatto a molti ambienti contenenti cloruro, compreso alcuni servizi marini e acidi (è comunemente accettato per la qualificazione NACE MR0175 in molte condizioni: certificato di verifica).
• Nitronico 60 (S21800) - perché il Mo è tipicamente assente e il Cr è inferiore, PREN lo è inferiore (tipica metà degli anni '20 o meno a seconda della chimica esatta).
  Mentre S21800 resiste abbastanza bene alla corrosione generale, è non scelto principalmente per la resistenza alla vaiolatura; Invece, è usato dove irritazioni e usura sono preoccupazioni primarie.

6. Indossare, prestazioni irritanti e tribologiche

• Nitronico 60 (S21800) è progettato per resistenza al grippaggio e usura da scorrimento.
  Alto contenuto di silicio e manganese, combinato con la capacità di indurimento del lavoro, produrre una superficie che resiste all'usura adesiva e al grippaggio metallo-metallo.
  Gli usi tipici includono gli steli delle valvole, sedili, dispositivi di fissaggio, e componenti della pompa in cui si verifica un contatto strisciante ripetuto.
• Nitronico 50 (S20910) offerte Buona resistenza all'usura, ma i suoi punti di forza principali sono la resistenza alla corrosione e la tenacità piuttosto che la resistenza ottimizzata all'usura.
  Talvolta viene utilizzato in applicazioni soggette ad usura in cui è richiesto anche il controllo della corrosione, ma per ambienti estremamente irritanti, S21800 di solito lo supera.

7. Fabbricazione, considerazioni sulla saldatura e sul trattamento termico

Saldabilità

• Entrambe le leghe lo sono saldabile mediante processi standard (TIG, ME, Smaw).
• S20910 (più alto N/N) è altamente saldabile e mantiene la resistenza alla corrosione dopo la saldatura quando vengono utilizzate procedure e metalli d'apporto adeguati.
  Pratiche a basse emissioni di carbonio e stabilizzate possono ridurre al minimo il rischio di sensibilizzazione.
• S21800 richiede attenzione all'apporto di calore e alla selezione del riempitivo poiché i suoi elevati livelli di Si e Mn possono influenzare la composizione del metallo saldato; le pratiche di trattamento termico di preriscaldamento/post-saldatura dipendono dalle dimensioni del componente e dai requisiti della normativa.

Formatura e lavorazione

• Entrambi lo sono sostenuto il lavoro austenitici; Il Si/Mn più elevato di S21800 può rendere il taglio più impegnativo: gli utensili e le velocità richiedono una regolazione.
  S20910 allo stato ricotto in soluzione è generalmente più facile da lavorare/formare.

Trattamento termico

• Questi sono leghe austenitiche—la resistenza deriva principalmente dalla lavorazione a freddo e dalla lega; l'indurimento completo tramite tempra/rinvenimento non è applicabile.
  La solubilizzazione può ripristinare la duttilità e la resistenza alla corrosione (ricottura tipica ~ 1000–1100 ° C seguita da un rapido raffreddamento).

Servizio idrogeno/acido

• La composizione chimica di S20910 e l'elenco in alcune linee guida sui servizi acidi lo rendono adatto agli ambienti H₂S (verificare le certificazioni NACE/ISO).
  Per procedure di saldatura in servizio acido e limiti di durezza (Soglie HRC) sono normalmente applicati.

8. Applicazioni dell'acciaio inossidabile austenitico UNS S20910 rispetto a UNS S21800

Le distinte strategie di lega, Proprietà meccaniche, e caratteristiche di corrosione/usura di Stati Uniti S20910 (Nitronico 50) E Stati Uniti S21800 (Nitronico 60) definire la loro idoneità alle diverse applicazioni industriali.

Applicazioni di UNS S20910 (Nitronico 50)

UNS S20910 è progettato per elevata resistenza alla corrosione, Eccellente tenacia, e buona saldabilità, rendendolo ideale per ambienti in cui entrambi corrosione e prestazioni meccaniche sono critici.

Applicazioni di UNS S21800 (Nitronico 60)

UNS S21800 è ottimizzato per resistenza al grippaggio e all'usura pur mantenendo ragionevoli prestazioni di corrosione.

È l'ideale per componenti meccanici soggetti a scorrimento, contatto adesivo, o elevata sollecitazione superficiale.

Guida all'applicazione

• Scegli UNS S20910 quando la preoccupazione principale è resistenza alla corrosione in ambienti aggressivi o acidi, soprattutto quando la tenacità, saldabilità, e sono necessarie prestazioni a bassa temperatura.
• Scegli UNS S21800 Quando malvagio, Indossare, e contatto strisciante dominano le modalità di fallimento, anche se la resistenza alla corrosione è meno critica.
• Negli assemblaggi complessi, disegni ibridi può sfruttare entrambe le leghe, utilizzando S20910 per parti critiche per la corrosione e S21800 per superfici di accoppiamento ad alta usura.
  Ingegneria delle superfici come rivestimenti, nitriding, o trattamenti PVD può prolungare ulteriormente la durata se combinato con queste leghe.

9. Tabella di confronto diretto: UNS S20910 contro UNS S21800

10. Conclusione

NOI S20910 vs S21800 sono leghe complementari all'interno della famiglia Nitronic.

Scegli S20910 dove resistenza alla corrosione (in particolare il servizio con vaiolatura/fessura e acido) inoltre tenacità e saldabilità sono fondamentali.

Scegli S21800 dove prevalgono grippaggio e usura e la corrosione è una preoccupazione secondaria.

In molte applicazioni reali la soluzione ottimale è una combinazione: progettare il sistema in modo che ogni parte trovi la lega più adatta alla modalità di rottura dominante, o applicare l'ingegneria delle superfici per prolungare la durata.

 

FAQ

Posso saldare S21800 con riempitivi inossidabili standard?

SÌ, ma seleziona riempitivi e procedure per soddisfare l'elevata chimica Si/Mn di S21800: consulta le specifiche della procedura di saldatura e la guida del fornitore del riempitivo.

Quale lega resiste alla rottura da stress da solfuro (SSc)?

S20910 è comunemente accettato per molti ambienti SSC e viene utilizzato nelle applicazioni soggette a NACE; verificare specifiche certificazioni NACE/ISO e limiti di durezza.

È Nitronic 60 (S21800) adatto per acqua di mare?

Presenta una ragionevole resistenza generale alla corrosione in acqua di mare, ma non ha la resistenza alla vaiolatura del Nitronic 50 o gradi con cuscinetti al molibdeno; se la vaiolatura dell'acqua di mare è critica, scegliere S20910 o una lega PREN superiore.

Entrambe le leghe possono essere trattate termicamente per aumentarne la resistenza?

Queste leghe austenitiche acquistano resistenza principalmente tramite lavoro freddo e lega; i trattamenti convenzionali di tempra/rinvenimento non vengono utilizzati per aumentare significativamente la resistenza. La solubilizzazione ripristina la duttilità/resistenza alla corrosione.