UNS S20910 vs S21800 Aço Inoxidável – Principais Diferenças

1. Introdução

NÓS S20910 (comumente comercializado como Nitronic 50 ou XM-19) e UNS S21800 (comumente comercializado como Nitronic 60 ou Liga 218) são austeníticos avançados Aços inoxidáveis projetado para serviços exigentes.

Ambas oferecem melhor desempenho do que as classes convencionais da série 300, mas eles são otimizados para diferentes prioridades:

• S20910 (Nitronic 50) é a resistente à corrosão, austenítico reforçado com nitrogênio inoxidável otimizado para alta resistência à corrosão (incluindo serviço azedo), boa força, Excelente resistência (incluindo criogênico), e boa soldabilidade.
  Muitas vezes é especificado onde a resistência à corrosão, SCC e resistência a baixas temperaturas são necessários juntamente com resistência razoável.
• S21800 (Nitronic 60) é formulado principalmente para resistência ao desgaste e ao desgaste mantendo a resistência à corrosão típica dos austeníticos.
  Contém alto teor de silício e manganês para desempenho tribológico e é selecionado onde o contato deslizante, Galling, e alto desgaste são os modos de falha dominantes.

Este artigo compara a composição, comportamento mecânico e de corrosão, fabricação, e compensações de aplicações do mundo real para que você possa selecionar a liga certa para um componente ou ambiente específico.

2. O que é UNS S20910 (Nitronic 50)

NÓS S20910, comumente conhecido como Nitronic 50 ou XM-19, é a aço inoxidável austenítico reforçado com nitrogênio de alto desempenho.

Ele foi projetado para fornecer uma combinação de Excelente resistência à corrosão, alta resistência, ductilidade, e resistência, inclusive em temperaturas criogênicas.

Esses atributos o tornam adequado para aplicações industriais exigentes, como processamento químico, ambientes marinhos, e condições de serviço azedo.

Principais designações e especificações de materiais incluir:

• ASTM A276 / A479 (como XM-19)
• EUA S20910
• DE 1.3964

Características primárias do UNS S20910 (Nitronic 50):

• Resistência à corrosão: Aprimorado pelo aumento de cromo, molibdênio, e teor de nitrogênio; altamente resistente à corrosão por pites e frestas em ambientes de cloreto.
• Força mecânica: Mais resistente que os aços inoxidáveis ​​convencionais da série 300, com excelente rendimento e propriedades de tração.
• Ductilidade e tenacidade: Mantém o desempenho em temperaturas elevadas e criogênicas.
• Fabricação e soldabilidade: Pode ser usinado, formado, e soldados com técnicas convencionais; recozimento em solução restaura a ductilidade após trabalho a frio.
• Fortalecido com nitrogênio: A adição de nitrogênio aumenta o limite de escoamento e contribui para a resistência ao pite sem comprometer a ductilidade austenítica.
• Adequação da aplicação: Listado em NACE MR0175 para serviço azedo, adequado para hardware marítimo, Equipamento de processo químico, componentes de pressão, e aplicações estruturais que exigem resistência à corrosão e desempenho mecânico.

3. O que é UNS S21800 (Nitronic 60)

NÓS S21800, comumente referido como Nitronic 60 ou Liga 218, é a aço inoxidável austenítico de alto desempenho projetado principalmente para resistência ao desgaste e escoriações, mantendo ao mesmo tempo um bom desempenho de corrosão típico dos austeníticos.

A sua composição especializada torna-o ideal para aplicações onde contato deslizante, desgaste adesivo, e alta tensão superficial são preocupações primárias.

As principais designações e especificações de materiais incluem:

• ASTM A276 / A479 (para bares, hastes, e outras formas forjadas)
• EUA S21800

Características primárias do UNS S21800 (Nitronic 60):

• Resistência ao desgaste e ao desgaste: Elevado teor de manganês e silício, combinado com uma matriz austenítica reforçada com nitrogênio, fornece resistência superior a Galling, desgaste adesivo, e apreensão superficial.
• Resistência à corrosão: Embora não seja tão resistente à corrosão quanto o Nitronic 50 em ambientes de cloreto altamente agressivos, oferece boa resistência geral à corrosão adequado para exposições químicas e marinhas moderadas.
• Força mecânica: Apresenta alta resistência em condições recozidas e trabalhadas a frio, com excelente dureza superficial após endurecimento por trabalho.
• Fabricação e soldagem: Pode ser soldado e fabricado usando métodos padrão, embora seu maior teor de silício e manganês possa exigir ajustes na seleção do enchimento de soldagem e nos parâmetros de usinagem.
• Adequação da aplicação: Comumente usado para hastes da válvula, prendedores, eixos da bomba, superfícies de rolamento, e outros componentes sujeitos a contato deslizante repetido ou serviço intensivo de desgaste.

4. Composições Químicas Típicas e Diferenças de Ligas

Um fator crítico que distingue o UNS S20910 (Nitronic 50) e UNS S21800 (Nitronic 60) é o deles estratégia de liga, que influencia diretamente a resistência à corrosão, força mecânica, comportamento de desgaste, e características de fabricação.

Embora ambos sejam aços inoxidáveis ​​austeníticos reforçados com nitrogênio, eles são otimizados para diferentes prioridades de serviço.

Composições Químicas Representativas (WT%) e função de desempenho

Interpretação: S20910 enfatiza Cr + Em + MO + N (liga de corrosão austenítica clássica com reforço de nitrogênio e Mo para resistência ao pite).

S21800 comercializa algum cromo e níquel por silício e manganês elevados, que melhoram a dureza, resistência ao desgaste e ao desgaste.

4. Propriedades Mecânicas e Comportamento de Temperatura

NÓS S20910 (Nitronic 50) e UNS S21800 (Nitronic 60) exibem perfis mecânicos distintos refletindo suas estratégias de liga.

Propriedades mecânicas -chave

Comportamento de temperatura

• Desempenho Criogênico:
  S20910 retém ~90% da energia de impacto em temperaturas de hélio líquido, tornando-o adequado para armazenamento de GNL, tubulação criogênica, e aplicações aeroespaciais.
  O S21800 mantém uma resistência razoável, mas não é otimizado para temperaturas extremamente baixas.
• Desempenho de temperatura elevada:
  Ambas as ligas mantêm estabilidade dimensional e resistência em temperaturas moderadamente elevadas.
  O conteúdo de Mo do Nitronic 50 fornece resistência adicional à corrosão em alta temperatura, enquanto o alto teor de Si do Nitronic 60 melhora a resistência à oxidação em aplicações de contato deslizante.
• Trabalho endurecendo:
  Ambas as ligas são austenítico e endurecedor, significando propriedades mecânicas, especialmente dureza e resistência ao escoamento, pode ser aumentado através do trabalho a frio.
  S21800 se beneficia mais devido ao alto Mn e Si, melhorando o desempenho de desgaste e escoriações.

5. Resistência à corrosão e resistência à corrosão (Madeira)

Número equivalente de resistência ao pitting (Madeira) é um indicador útil de resistência à corrosão por cloretos; é calculado a partir de Cr, Conteúdo Mo e N (formulário simplificado: TOMAR ≈ Cr + 3.3×Mo + 16×N).

• Nitronic 50 (S20910) — Cr mais alto, Rendimento de Mo e N Valores de PREN na faixa dos 30 anos (figura típica de engenharia ≈ ~34).
  Isso o coloca bem acima de 316L (Madeira ≈ 20–25) e o torna adequado para muitos ambientes contendo cloreto, incluindo algum serviço marinho e azedo (é comumente aceito para qualificação NACE MR0175 em muitas condições - verifique o certificado).
• Nitronic 60 (S21800) — porque o Mo normalmente está ausente e o Cr é mais baixo, PREN é mais baixo (típico de 20 e poucos anos ou menos, dependendo da química exata).
  Embora o S21800 resista razoavelmente bem à corrosão geral, isso é não escolhido principalmente para resistência à corrosão; em vez de, é usado onde irritação e desgaste são preocupações primárias.

6. Vestir, desempenho de escoriação e tribológico

• Nitronic 60 (S21800) é projetado para resistência ao desgaste e desgaste por deslizamento.
  Alto teor de silício e manganês, combinado com capacidade de endurecimento, produzir uma superfície que resista ao desgaste adesivo e à gripagem de metal com metal.
  Os usos típicos incluem hastes de válvula, assentos, prendedores, e componentes da bomba onde ocorre contato deslizante repetido.
• Nitronic 50 (S20910) ofertas boa resistência ao desgaste, mas seus principais pontos fortes são a resistência à corrosão e a tenacidade, em vez da resistência otimizada ao desgaste.
  Às vezes é usado em aplicações de desgaste onde o controle de corrosão também é necessário, mas para ambientes com escoriações extremas, o S21800 geralmente supera.

7. Fabricação, considerações de soldagem e tratamento térmico

Soldabilidade

• Ambas as ligas são soldável por processos padrão (TIG, MEU, SMAW).
• S20910 (maior N/N) é altamente soldável e mantém a resistência à corrosão após a soldagem quando procedimentos adequados e metais de adição são usados.
  Práticas estabilizadas e de baixo carbono podem minimizar o risco de sensibilização.
• S21800 requer atenção ao fornecimento de calor e à seleção do enchimento porque seu alto teor de Si e Mn pode influenciar a composição do metal de solda; As práticas de tratamento térmico de pré-aquecimento/pós-soldagem dependem do tamanho do componente e dos requisitos do código.

Conformação e usinagem

• Ambos são endurecimento do trabalho austeníticos; O Si/Mn mais alto do S21800 pode tornar o corte mais desafiador – ferramentas e velocidades precisam de ajuste.
  S20910 em condição recozida em solução é geralmente mais fácil de usinar/formar.

Tratamento térmico

• Estes são ligas austênticas—a resistência é principalmente proveniente do trabalho a frio e da liga; o endurecimento total por têmpera/revenimento não é aplicável.
  O recozimento por solução pode restaurar a ductilidade e a resistência à corrosão (recozimento típico ~1000–1100 °C seguido de resfriamento rápido).

Serviço de hidrogênio/azedo

• A química do S20910 e a listagem em algumas orientações de serviços ácidos o tornam adequado para ambientes H₂S (verificar certificações NACE/ISO).
  Para procedimentos de soldagem em serviço ácido e limites de dureza (Limites de CDH) são normalmente aplicados.

8. Aplicações de aço inoxidável austenítico UNS S20910 vs UNS S21800

As distintas estratégias de liga, propriedades mecânicas, e características de corrosão/desgaste de EUA S20910 (Nitronic 50) e EUA S21800 (Nitronic 60) definir sua adequação em diferentes aplicações industriais.

Aplicações do UNS S20910 (Nitronic 50)

UNS S20910 foi projetado para alta resistência à corrosão, Excelente resistência, e boa soldabilidade, tornando-o ideal para ambientes onde ambos corrosão e desempenho mecânico são críticos.

Aplicações do UNS S21800 (Nitronic 60)

UNS S21800 é otimizado para resistência ao desgaste e ao desgaste mantendo ao mesmo tempo um desempenho de corrosão razoável.

É ideal para componentes mecânicos sujeitos a deslizamento, contato adesivo, ou alta tensão superficial.

Orientação de aplicação

• Escolha UNS S20910 quando a principal preocupação é resistência à corrosão em ambientes agressivos ou ácidos, especialmente quando a dureza, soldabilidade, e desempenho em baixa temperatura são necessários.
• Escolha UNS S21800 quando Galling, vestir, e contato deslizante dominar os modos de falha, mesmo que a resistência à corrosão seja menos crítica.
• Em montagens complexas, projetos híbridos pode aproveitar ambas as ligas - usando S20910 para peças críticas à corrosão e S21800 para superfícies de contato de alto desgaste.
  Engenharia de superfície, como Revestimentos, nitretagem, ou tratamentos PVD pode prolongar ainda mais a vida útil quando combinado com essas ligas.

9. Tabela de comparação direta: UNS S20910 vs UNS S21800

10. Conclusão

NÓS S20910 vs. S21800 são ligas complementares dentro da família Nitronic.

Escolha S20910 onde a resistência à corrosão (especialmente corrosão/fendas e serviço azedo) além disso, tenacidade e soldabilidade são fundamentais.

Escolha S21800 onde a escoriação e o desgaste dominam e a corrosão é uma preocupação secundária.

Em muitas aplicações reais, a solução ideal é uma combinação – projete o sistema de modo que cada peça veja a liga mais adequada ao seu modo de falha dominante., ou aplique engenharia de superfície para prolongar a vida útil.

 

Perguntas frequentes

Posso soldar S21800 com enchimentos inoxidáveis ​​padrão?

Sim, mas selecione enchimentos e procedimentos para acomodar a alta química de Si/Mn do S21800 - consulte as especificações do procedimento de soldagem e as orientações do fornecedor do enchimento.

Qual liga resiste à fissuração por tensão por sulfeto (Sc)?

S20910 é comumente aceito para muitos ambientes SSC e é usado em aplicações de assunto NACE; verificar a certificação NACE/ISO específica e os limites de dureza.

É Nitrônico 60 (S21800) adequado para água do mar?

Possui razoável resistência geral à corrosão na água do mar, mas não possui a resistência à corrosão do Nitronic 50 ou classes de rolamento Mo; se a corrosão da água do mar for crítica, escolha S20910 ou uma liga PREN superior.

Qualquer uma das ligas pode ser tratada termicamente para aumentar a resistência?

Estas ligas austeníticas ganham resistência principalmente por trabalho frio e liga; tratamentos convencionais de têmpera/têmpera não são usados ​​para aumentar significativamente a resistência. O recozimento em solução restaura a ductilidade/resistência à corrosão.