โลหะผสม 20 หรือที่รู้จักกันในชื่อ Carpenter 20 หรือ UNS N08020 เป็น Superalloy นิกเกิลเหล็ก-โครเมียมที่ออกแบบมาเพื่อให้เกิดการต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยมโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมทางเคมีที่ก้าวร้าวที่สุดในกรดซัลฟูริก จัดเป็นอัลลอยออสเทนนิติก (ด้วยโครงสร้างลูกบาศก์ลูกบาศก์ที่มีกึ่งกลางใบหน้า) มันมักจะถูกเรียกว่า "อัลลอยด์กรดซัลฟิวริก" เนื่องจากประสิทธิภาพพิเศษในสื่อดังกล่าว
สิ่งที่แยกความแตกต่างของโลหะผสม 20 คือองค์ประกอบที่สมดุลซึ่งรวมถึงการเพิ่มการควบคุมของ niobium (columbium) เพื่อรักษาเสถียรภาพของคาร์ไบด์ป้องกันการกัดกร่อนระหว่างเกรนระหว่างการเชื่อมหรือการสัมผัสอุณหภูมิสูง โลหะผสมนี้ต่อต้านการกัดกร่อนทั่วไปไม่เพียง แต่ยังมีรูปแบบที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่นเช่นหลุมการกัดกร่อนรอยแยกและการกัดกร่อนการกัดกร่อนของความเครียด (SCC) แม้ในการแก้ปัญหาการกัดกร่อนความเร็วสูงหรืออุณหภูมิสูง
โลหะผสม 20 พบว่ามีการใช้งานอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมเช่นการแปรรูปทางเคมี (สำหรับการผลิตและการจัดการกรดซัลฟิวริก) ยาการแปรรูปอาหารและเครื่องดื่มการกลั่นน้ำมันและก๊าซและการบำบัดน้ำเสีย มันมีอยู่ในรูปแบบต่าง ๆ รวมถึงแผ่น, แผ่น, บาร์, ท่อ, อุปกรณ์, อุปกรณ์และการเชื่อมและรักษาความสามารถในการเชื่อมและการประดิษฐ์ที่ดีเมื่อใช้เทคนิคที่เหมาะสม (เช่นหลีกเลี่ยงการเลือกกระบะคาร์บอน)
อัลลอย 20 มีการเทียบเท่าระหว่างประเทศและการกำหนดในมาตรฐานและภูมิภาคที่แตกต่างกันซึ่งสะท้อนให้เห็นถึงการยอมรับระดับโลก สิ่งที่เทียบเท่าเหล่านี้ตรงกับหรือใกล้เคียงกับองค์ประกอบทางเคมีและลักษณะประสิทธิภาพอย่างใกล้ชิด:
ไม่ได้รับการแต่งตั้ง: UNS N08020 (ระบบหมายเลขรวมสำหรับโลหะและโลหะผสมที่ใช้ในอเมริกาเหนือ)
มาตรฐาน ASTM: ครอบคลุมภายใต้ข้อกำหนด ASTM หลายตัวรวมถึง ASTM B463 (ท่อและท่อที่ไร้รอยต่อ), ASTM B464 (ท่อเชื่อมและท่อ), ASTM B729 (บาร์และการตีพิมพ์), ASTM B366
การกำหนด DIN/EN: ในมาตรฐานยุโรปมันถูกกำหนดให้เป็น W. NR . 2.4660 (DIN) หรือ EN 1.4539 (แม้ว่า EN 1.4539 จะคล้ายกันมาก แต่อาจมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในองค์ประกอบการติดตาม)
ชื่อทางการค้าอื่น ๆ: ช่างไม้ 20 (ชื่อที่เป็นกรรมสิทธิ์โดยเทคโนโลยีช่างไม้), อัลลอย 20CB-3 (ตัวแปรที่เน้นเนื้อหาไนโอเบียม) และ Nicrofer 3620 (ชื่อทางการค้าของผู้ผลิตในยุโรปบางราย)
มาตรฐาน ISO: อ้างอิงภายใต้ ISO 15156-3 สำหรับการใช้งานน้ำมันและก๊าซในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อน
สิ่งที่เทียบเท่ากันเหล่านี้ทำให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพในการทำงานในห่วงโซ่อุปทานทั่วโลกช่วยให้ผู้ผลิตและวิศวกรสามารถจัดหาวัสดุที่เข้ากันได้ในระดับสากล
องค์ประกอบทางเคมีของโลหะผสม 20 มีความสมดุลอย่างระมัดระวังเพื่อเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนความแข็งแรงเชิงกลและการเชื่อม ช่วงทั่วไป (ตามเปอร์เซ็นต์น้ำหนัก) ถูกกำหนดโดยมาตรฐานเช่น ASTM และ UNS:
นิกเกิล (NI): 32.0–38.0% (องค์ประกอบการผสมหลักช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนและทำให้โครงสร้างออสเทนนิติกคงที่)
โครเมียม (CR): 19.0–21.0% (ปรับปรุงความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อนทั่วไป)
เหล็ก (FE): ส่วนที่เหลือ (สมดุลโลหะผสมและให้ความมั่นคงของโครงสร้าง)
ทองแดง (Cu): 3.0–4.0% (เพิ่มความต้านทานต่อกรดซัลฟิวริกและกรดลดอื่น ๆ )
Niobium (NB) + Tantalum (TA): 8 x c นาที - 1.0% (ทำให้คาร์ไบด์เสถียรเพื่อป้องกันการกัดกร่อนแบบขยายได้; แทนทาลัมมักจะถูกรวมเข้าด้วยกันสำหรับ niobium ในข้อมูลจำเพาะบางอย่าง)
คาร์บอน (C): สูงสุด 0.07% (เก็บไว้ต่ำเพื่อลดการก่อตัวของคาร์ไบด์ซึ่งอาจทำให้เกิดการกัดกร่อนระหว่างเกรน)
แมงกานีส (MN): สูงสุด 2.0% (เอดส์ใน deoxidation ในระหว่างการผลิต)
ซิลิกอน (SI): สูงสุด 1.0% (ปรับปรุงความลื่นไหลในการเชื่อม แต่ควบคุมเพื่อหลีกเลี่ยงความเปราะบาง)
ฟอสฟอรัส (P): สูงสุด 0.045% (ย่อเล็กสุดเพื่อป้องกันการ embrittlement)
ซัลเฟอร์: สูงสุด 0.035% (เก็บไว้ต่ำเพื่อลดการแตกร้าวร้อนระหว่างการเชื่อม)
องค์ประกอบนี้ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความต้านทานของอัลลอยต่อกรดซัลฟิวริกหลุมที่เกิดจากคลอไรด์และการกัดกร่อนระหว่างเกรนแม้หลังจากการเชื่อมหรือการรักษาด้วยความร้อน
โลหะผสม 20 แสดงการผสมผสานระหว่างความแข็งแรงเชิงกลที่ดีความเหนียวและความทนทานกับคุณสมบัติที่ยังคงมีเสถียรภาพในช่วงอุณหภูมิ ต่อไปนี้เป็นคุณสมบัติเชิงกลทั่วไปสำหรับอัลลอยที่อบอ่อน 20 (ค่าอาจแตกต่างกันเล็กน้อยตามรูปแบบการบำบัดความร้อนหรือมาตรฐานเฉพาะ):
แรงดึง: 550–690 MPa (80,000–100,000 psi) ที่อุณหภูมิห้อง
ความแข็งแรงของผลผลิต (ชดเชย 0.2%): 240–310 MPa (35,000–45,000 psi) ที่อุณหภูมิห้อง
การยืดตัว (ใน 50 มม.): 30–40% (บ่งชี้ว่ามีความเหนียวสูงช่วยให้สามารถสร้างและผลิตได้)
ความแข็ง: 135–180 HB (Brinell Hardness, เงื่อนไขการอบอ่อน)
โมดูลัสของความยืดหยุ่น: ประมาณ 200 GPa (29,000 ksi) ที่อุณหภูมิห้อง
ความหนาแน่น: 8.0 g/cm³ (0.289 lb/in³)
ช่วงการหลอมละลาย: 1370–1400 องศา (2500–2550 องศา F)
ในอุณหภูมิที่สูงขึ้น (สูงถึง ~ 425 องศา / 800 องศา F) โลหะผสม 20 ยังคงความแข็งแรงไว้มากแม้ว่าแรงดึงและความแข็งแรงของผลผลิตจะค่อยๆลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น นอกจากนี้ยังแสดงถึงความเหนียวที่ดีที่อุณหภูมิต่ำโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญถึงการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานแช่แข็งในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อน
การทำงานเย็น (เช่นการกลิ้งหรือการวาดภาพ) สามารถเพิ่มความแข็งแรงของโลหะผสม (ความต้านทานแรงดึงสูงถึง ~ 825 MPa / 120,000 psi) แต่ลดความเหนียวซึ่งอาจเป็นที่ต้องการสำหรับการใช้งานที่ต้องการประสิทธิภาพเชิงกลที่สูงขึ้น ข้อต่อเชื่อมเมื่อดำเนินการอย่างถูกต้องให้รักษาคุณสมบัติเชิงกลที่เทียบเท่ากับโลหะฐานเพื่อให้มั่นใจถึงความสมบูรณ์ของโครงสร้างในส่วนประกอบที่ประดิษฐ์
