A liga 20, também conhecida como carpinteiro 20 ou UNS N08020, é uma super-alojada de níquel-ferro-cromo projetada para proporcionar uma resistência a corrosão excepcional, particularmente em ambientes químicos agressivos, além de mais notavelmente em ácido sulfúrico, o que é altamente corrosivo para muitos metais convencionais. Classificado como uma liga austenítica (com uma estrutura cristalina cúbica centrada na face), é frequentemente referida como uma "liga do ácido sulfúrico" devido ao seu desempenho especializado nesse meio.
O que distingue a liga 20 é sua composição equilibrada, que inclui adições controladas de nióbio (Colúmbio) para estabilizar os carbonetos, impedindo a corrosão intergranular durante a soldagem ou a exposição de alta temperatura. Essa liga resiste não apenas à corrosão geral, mas também de formas localizadas, como corrosão de fendas e rachaduras por corrosão por estresse (SCC), mesmo em soluções corrosivas de alta velocidade ou alta temperatura.
A liga 20 encontra uso extensivo em indústrias como processamento químico (para produção e manuseio de ácido sulfúrico), produtos farmacêuticos, processamento de alimentos e bebidas, refino de petróleo e gás e tratamento de águas residuais. Está disponível em várias formas, incluindo folhas, placas, barras, tubos, acessórios e soldados, e mantém boa soldabilidade e fabricação quando são usadas técnicas adequadas (por exemplo, evitando a coleta de carbono).
A liga 20 possui vários equivalentes e designações internacionais em diferentes padrões e regiões, refletindo seu reconhecimento global. Esses equivalentes correspondem ou se aproximam de perto suas características de composição química e desempenho:
Designação UNS: UNS N08020 (sistema de numeração unificado para metais e ligas, usado na América do Norte).
Padrões ASTM: Coberto por várias especificações ASTM, incluindo ASTM B463 (tubos e tubos sem costura), ASTM B464 (tubos e tubos soldados), ASTM B729 (barras e esquecimento), ASTM B366 (flanges e acessórios) e ASTM A479 (barras para vessels de pressão).
Designações DIN/EN: Nos padrões europeus, é designado como W. nr . 2.4660 (DIN) ou EN 1.4539 (embora EN 1.4539 seja muito semelhante, mas pode ter pequenas variações em elementos de rastreamento).
Outros nomes comerciais: Carpenter 20 (um nome proprietário da Carpenter Technology), Alloy 20CB-3 (uma variante enfatizando o conteúdo de nióbio) e Nicrofer 3620 (um nome comercial de alguns fabricantes europeus).
Padrões ISO: Referenciado na ISO 15156-3 para aplicações de petróleo e gás em ambientes corrosivos.
Esses equivalentes garantem a consistência no desempenho nas cadeias de suprimentos globais, permitindo que fabricantes e engenheiros obtenham materiais compatíveis internacionalmente.
A composição química da liga 20 é cuidadosamente equilibrada para otimizar a resistência à corrosão, força mecânica e soldabilidade. Os intervalos típicos (porcentagem de peso) são definidos por padrões como ASTM e UNS:
Níquel (NI): 32,0-38,0% (elemento de liga primária, melhora a resistência à corrosão e estabiliza a estrutura austenítica).
Cromo (CR): 19.0–21,0% (melhora a resistência à oxidação e corrosão geral).
Ferro (Fe): Restante (equilibra a liga e fornece estabilidade estrutural).
Cobre (Cu): 3,0-4,0% (aumenta a resistência ao ácido sulfúrico e outros ácidos redutores).
Nióbio (NB) + Tantalum (TA): 8 x C min - 1,0% (estabiliza os carbonetos para prevenir a corrosão intergranular; o tântalo é frequentemente incluído como substituto do nióbio em algumas especificações).
Carbono (C): Máximo de 0,07% (mantido baixo para minimizar a formação de carboneto, que pode causar corrosão intergranular).
Manganês (MN): Máximo 2,0% (ajuda na desoxidação durante a fabricação).
Silício (SI): Máximo 1,0% (melhora a fluidez na soldagem, mas controlada para evitar a fragilidade).
Fósforo (P): Máximo de 0,045% (minimizado para evitar fragilização).
Enxofre (s): Máximo de 0,035% (mantido baixo para reduzir a rachadura a quente durante a soldagem).
Essa composição garante a resistência da liga ao ácido sulfúrico, o pitting induzido por cloreto e a corrosão intergranular, mesmo após a soldagem ou o tratamento térmico.
A liga 20 exibe uma combinação de boa resistência mecânica, ductilidade e resistência, com propriedades que permanecem estáveis em uma variedade de temperaturas. A seguir, são apresentadas propriedades mecânicas típicas da liga recozida 20 (os valores podem variar ligeiramente com base na forma, tratamento térmico ou padrões específicos):
Resistência à tracção: 550–690 MPa (80.000 a 100.000 psi) à temperatura ambiente.
Força de escoamento (deslocamento de 0,2%): 240-310 MPa (35.000 a 45.000 psi) à temperatura ambiente.
Alongamento (em 50 mm): 30–40% (indica alta ductilidade, permitindo a formação e fabricação).
Dureza: 135-180 HB (dureza de Brinell, condição recozida).
Módulo de elasticidade: Aproximadamente 200 GPa (29.000 ksi) à temperatura ambiente.
Densidade: 8,0 g/cm³ (0,289 lb/in³).
Faixa de fusão: 1370-1400 graus (2500-2550 graus F).
Em temperaturas elevadas (até ~ 425 graus / 800 graus F), a liga 20 mantém grande parte de sua força, embora a tração e os pontos fortes de escoamento diminua gradualmente com o aumento da temperatura. Ele também exibe boa resistência a baixas temperaturas, sem transição dúctil para quebradiça significativa, tornando-a adequada para aplicações criogênicas em ambientes corrosivos.
O trabalho frio (por exemplo, rolamento ou desenho) pode aumentar a força da liga (força de tração em até 825 MPa / 120.000 psi), mas reduz a ductilidade, o que pode ser desejável para aplicações que requerem maior desempenho mecânico. As juntas soldadas, quando executadas adequadamente, mantêm propriedades mecânicas comparáveis ao metal base, garantindo a integridade estrutural em componentes fabricados.
