20cr2ni4a kerek acél (GB/t 3077) kompozíciója 0,17–0,23% szén (C), 0,17–0,37% szilícium (SI), 0,30–0,60% mangán (MN), 1,80–2,20% króm (CR), 3,60–4,00% nikkel (Ni), kevesebb, mint 0,025% phoszkás (p) vagy egyenlő 0,025% kén (ek).
A nikkel (3,60–4,00%) az alapelem, amely fokozza a kriogén szilárdságot (a- 40 fok alatt) két atomszintű mechanizmuson keresztül:
Ductile - Törékeny átmeneti hőmérséklet (DBTT) szuppresszió: A legtöbb ferrit acél törékeny lesz a DBTT alatt, de a nikkel csökkenti a 20Cr2NI4A DBTT -jét - 70 fok vagy annál alacsonyabb. Ennek oka az, hogy a ni atomok megzavarják a törékeny martenzit képződését alacsony hőmérsékleten - Ehelyett az acél megőriz egy gömbölyű austenit-ferritikus vegyes szerkezetet, amely törés nélkül képes elnyelni az energiát.
A gabona határát szennyeződéskötés: kriogén hőmérsékleten a szennyeződések, mint például a foszfor (P), a gabonahatároknál szegregálódnak és gyengítik őket. A nikkel nagy affinitással rendelkezik a P -vel szemben, és stabil Ni₃p vegyületeket képez, amelyek megakadályozzák a P -t a határok csoportosításában. Ez megerősíti az intergranuláris kötéseket, kiküszöbölve a „hideg -törékenységet”, amely alacsony - nikkel -acélokat sújt (pl. 20cr<1% Ni).
A króm (1,80–2,20%) bázisszilárdságot biztosít finom karbidok kialakításával, míg az ultra - alacsony P/S határértékek (kevesebb vagy egyenlő 0,025%-kal) tovább csökkentik a törékeny zárványokat - együtt, ezek az elemek támogatják a nikkel kriogén keménységi hatásait.