1. Zavedení
AISI 420 Nerez (X20Cr13 / 1.4021) je středně uhlíková martenzita nerez To patří do 400 řady nerezových ocelí.
Tato série je známá svou martenzitickou mikrostrukturou, což dává těmto oceli jejich charakteristickou tvrdost a sílu.
Ve srovnání s jinými typy z nerezové oceli, AISI z nerezové oceli 420 Nabízí jedinečnou rovnováhu mezi odolností proti korozi a tvrdostí.
I když to nemusí odpovídat koroziovému odporu austenitických nerezových ocelí jako 304 nebo 316, může být ztuhnuté do mnohem vyššího stupně, což je ideální pro aplikace, kde je odolnost proti opotřebení zásadní.
Účelem tohoto článku je poskytnout komplexní a hloubkový pohled na AISI 420 nerez.
Prozkoumáme jeho chemické složení, fyzické a mechanické vlastnosti, korozi a výkon odporující teplu,
procesy tepelného zpracování, výroba a majitelnost, Aplikace, výhody, omezení, a provádět srovnávací analýzy s dalšími relevantními ocelovými známkami.
2. Chemické složení AISI 420 Nerez
AISI 420 nerezová ocel patří do Martensitic Větev 400 řady, definované jeho schopností tvořit tvrdé, fáze martenzitu podobného jehly při zhášení.
Jeho nominální složení (v WT%) centra zapnuto:
| Živel | Typický obsah (WT%) | Primární role |
| Chromium (Cr) | 12.0 - 14.0 | Vytváří pasivní vrstvu Cr₂o₃ pro odolnost proti korozi |
| Uhlík (C) | ≤ 0.15 | Umožňuje formaci martenzitu a vysokou tvrdost |
| Mangan (Mn) | ≤ 1.00 | Působí jako deoxidizer; Zlepšuje zpracovatelnost |
| Křemík (A) | ≤ 1.00 | Posiluje ferit; oxidace a deoxidace pomůcky |
| Fosfor (Str) | ≤ 0.04 | Nečistota - kontrolovaná pro udržení houževnatosti |
| Síra (S) | ≤ 0.03 | Nečistota - přijímá majitelnost, omezená pro tažnost |
| Železo (Fe) | Váhy | Prvek základní kovové matrice |
3. Fyzikální & Mechanické vlastnosti AISI 420 Nerez
AISI 420 Nerezová ocel kombinuje vysokou pevnost a mírnou tažnost s vynikajícím odporem opotřebení.
Klíčové vlastnosti jsou shrnuty níže, Používání jak SI, tak Imperial Units pro inženýrskou všestrannost.
| Vlastnictví | As -přehnaný | Temperované (250 ° C. / 1 h) |
| Pevnost v tahu | 650–850 MPa(94,300–123,300 psi) | 550–700 MPa(79,800–101,500 psi) |
| Výnosová síla (0.2% offset) | 450–600 MPa(65,300–87 000 psi) | 350–500 MPa(50,800–72 500 psi) |
| Prodloužení při přestávce | 8–12 % | 10–15 % |
| Rockwell tvrdost (HRC) | 58–62 | 48–55 |
| Tvrdost Brinell (HB) | 550–650 HB | 300–400 HB |
| Únava | ~ 260 MPA(~ 37,700 psi) při 10⁷ cyklech | N/a |
| Ovlivnit houževnatost | 12–20 j (Charpy V -notch) | 20–30 J. (zlepšeno po temperamentu) |
| Hustota | 7.75 g/cm³(0.280 lb/in³) | - |
| Tepelná vodivost | 25 W/m · k | - |
| Elektrický odpor | 0.85 µΩ · m | - |
4. Koroze & Výkon rezistentní na teplo
Obecná odolnost proti korozi
AISI 420 Nerezová ocel nabízí dobrou obecnou odolnost proti korozi v mírném prostředí. V indoor atmosférách, může udržovat svou integritu po dlouhou dobu bez významné koroze.
Může také odolat korozivním účinkům mnoha neagresivních chemikálií a roztoků,
Díky tomu je vhodné pro různé aplikace v průmyslových odvětvích, jako je zpracování potravin a výroba světla.
Pasivní oxidová vrstva vytvořená chromem poskytuje účinnou ochranu před oxidací a obecnou korozí.
Však, Tato ochrana může být ohrožena v agresivnějším prostředí.
Odolnost proti jámu a štěrbinu
Jedno z omezení AISI z nerezové oceli 420 je jeho relativně nízký důstojník a štěrbinový odpor, zejména v prostředí obsahující chlorid.
Chloridové ionty mohou proniknout do vrstvy pasivního oxidu, způsobující místní zhroucení a tvorbu jám na povrchu oceli.
Štěrbiny, například ty, které se nacházejí v těsnění, šrouby, nebo překrývající se kovové povrchy, může tento proces dále urychlit.
V těchto oblastech, Chloridové ionty se mohou soustředit, což vede k závažnější korozi.
AISI 420 se nedoporučuje pro nepřetržité vystavení mořské vodě nebo jiným vysoce chlorovaným roztokům bez příslušných ochranných opatření, jako je povrchové ošetření nebo použití inhibitorů koroze.
Vysoko teplotní škálování a oxidace
AISI 420 Nerezová ocel vydrží vysoké teploty až do 400 ° C bez významného škálování nebo oxidace.
Při těchto teplotách, Pasivní oxidová vrstva zůstává stabilní a nadále poskytuje ochranu podkladového kovu.
Však, Jak se teplota zvyšuje nad 400 ° C, Rychlost oxidace zrychluje, a ocel může začít tvořit silnou oxidovou stupnici.
Tato stupnice může odloučit, Vystavení čerstvého kovu další oxidaci, a může také ovlivnit mechanické vlastnosti oceli.
V aplikacích, kde se jedná o vyšší teploty, Mohou být vyžadovány alternativní materiály nebo tepelně rezistentní povlaky.
Povrchové ošetření pro zvýšení výkonnosti koroze
Zlepšit odolnost proti korozi AISI 420 nerez, Lze použít několik povrchových ošetření:
- Pasivace: Tento proces zahrnuje chemické čištění, aby se odstranily kontaminanty z povrchu oceli a podpořily tvorbu jednotné a ochrannější vrstvy pasivního oxidu oxidu.
Pasivace může výrazně zvýšit odolnost proti korozi AISI 420, zejména v mírném až středně korozivním prostředí. - Galvanické pokovování: Elektroplating AISI 420 Nerezová ocel s kovy odolnými proti korozi, jako je nikl nebo chrom, může poskytnout další vrstvu ochrany.
Povrtaná vrstva působí jako bariéra, zabránit tomu, aby podkladová ocel přišel do kontaktu s korozivními látkami. - Povlaky: Použití organických nebo anorganických povlaků, jako jsou barvy nebo keramické povlaky, může také zlepšit odolnost proti korozi AISI 420.
Tyto povlaky mohou poskytnout fyzickou bariéru a mohou také obsahovat korozi - inhibující pigmenty.
5. Tepelné zpracování AISI 420 Nerez
Cykly žíhání a reliéfu napětí
Žíhání je důležitým procesem tepelného zpracování pro AISI 420 nerez. Účelem žíhání je změkčit ocel, Zlepšit její machinabilitu, a zmírnit vnitřní napětí.
- Proces: Ocel se zahřívá na teplotu v rozsahu 800 - 900 ° C., drženo při této teplotě pro 1-2 Hodiny, které umožňují úplnou rekrystalizaci, a pak se pomalu ochladil v peci.
Tato pomalá rychlost chlazení pomáhá zabránit tvorbě vnitřních napětí. - Výhody: Žíhaná AISI z nerezové oceli 420 je snazší stroj a tvořit, je vhodné pro následné výrobní operace.
Má také rovnoměrnější mikrostrukturu, které mohou zlepšit jeho celkové mechanické vlastnosti.
Po procesech, jako je obrábění, svařování, nebo práce na studené.
Ocel se zahřívá na nižší teplotu (obvykle kolem 600 - 700 ° C.), drženo po určitou dobu, a pak se pomalu ochladil.
Tento proces pomáhá zmírnit vnitřní napětí generovaná během těchto operací, Snížení rizika praskání a zlepšení rozměrové stability složky.
Zhášení médií a efektů rychlosti chlazení
Zhášení je kritickým krokem v tepelném zpracování AISI 420 nerezová ocel k dosažení své vysoké tvrdosti.
Volba zhášecího média může mít významný dopad na vlastnosti oceli:
- Zhášení oleje: Olej je běžně používané zhášející médium pro AISI 420.
Poskytuje mírnou rychlost chlazení, což pomáhá vyhnout nadměrnému vnitřnímu stresu a praskání.
Vyhánění oleje je vhodné pro většinu AISI 420 Komponenty z nerezové oceli a mohou mít za následek vysokou tvrdost a dobré mechanické vlastnosti. - Zhášení vzduchu: Pro tenčí části AISI lze použít zhášení vzduchu 420.
Však, Výsledkem je nižší rychlost chlazení ve srovnání s olejovým zhášením, což může vést k nižší tvrdosti a různé mikrostruktuře.
AISI s napětím vzduchem 420 Nerezová ocel může být vhodnější pro aplikace, kde je požadována mírně nižší tvrdost a lepší houževnatost.
Míra chlazení během zhášení ovlivňuje tvorbu martenzitu.
Rychlejší rychlost chlazení vede k vyššímu podílu martenzitu a vyšší tvrdosti, ale také zvyšuje riziko praskání v důsledku rozvoje vnitřních stresů.
Temperování při různých teplotách
Temperování se provádí po zhášení, aby se vyrovnal tvrdost a houževnatost AISI 420 nerez:
- Nízkoteplotní temperování (150 - 200 ° C.): To slouží hlavně k zmírnění vnitřních napětí a mírně snižování křehkosti oceli s přitažlivostí při zachování vysoké úrovně tvrdosti.
Nízkoteplotní temperované AISI 420 se často používá pro aplikace, kde je nutná maximální tvrdost a odolnost proti opotřebení, například při řezání nástrojů. - Hightepeture temperování (300 - 400 ° C.): Temperování při vyšších teplotách dále snižuje tvrdost oceli, ale výrazně zlepšuje svou houževnatost a tažnost.
Hightepeture Tempered AISI 420 je vhodný pro aplikace, kde kombinace síly, houževnatost, a je zapotřebí dobrého dopadu,
například ve strukturálních komponentách nebo částech podrobených dynamickým zatížením.
6. Výroba & Machinabilita AISI 420 Nerez
Úvahy o svařování
Svařování AISI z nerezové oceli 420 může být náročná díky své vysoké tvrdosti a nízké tažnosti ve státě As-Quenched. Zde je několik důležitých úvah:
- Předehřívání: Předehřívání materiálu na teplotu v rozsahu 200 - 300 ° C před svařováním je nezbytné.
To pomáhá snížit riziko praskání minimalizací teplotního gradientu mezi oblastí svaru a základního kovu během svařovacího procesu. - Teplota interpassu: Udržení teploty interpassu kolem okolí 200 - Důležité je také 300 ° C během svařování.
Tím je zajištěno, že oblast svaru zůstává při vhodné teplotě a snižuje pravděpodobnost praskání. - Výběr kovů plniva: Plnicí kovy s podobnými chemickými složeními jako AISI 420 nerez, jako je ER410 nebo ER420, se obvykle používají.
Tyto kovy plnivy pomáhají zajistit dobrou kvalitu svaru a kompatibilitu se základním kovem.
Machinability
- Hodnocení machinability: AISI 420 Nerezová ocel má přibližně hodnocení machinability 60% B1112, což znamená, že je středně obtížné se strojit, zejména ve stavu ošetřeném tepelně.
Jeho vysoká tvrdost může způsobit rychlé opotřebení nástrojů a zřetelnějších řezných operací. - Doporučení nástrojů: Pro obrábění AISI se doporučují vysokorychlostní nástroje pro obrábění 420.
Karbidové nástroje jsou vhodnější pro vysokorychlostní obrábění a vydrží vysoké teploty generované během procesu řezání. - Řezání parametrů: Při obrábění AISI 420 nerez, Je třeba vybrat správné řezné rychlosti a krmiva.
Například, Při otočení s nástroji Carbide, řezná rychlost 60 - 90 M/min a rychlost krmiva 0.1 - 0.2 Často se používají mm/rev.
Pro přesnější zpracování obrábění mohou být vyžadovány nižší řezné rychlosti a krmiva.
Formování a ohýbání
- Omezení: AISI 420 Nerezová ocel má nižší tažnost ve srovnání s austenitickými nerezovými oceli, zejména v tvrzeném stavu.
To ztěžuje tvorbu a ohýbání. Pro tenké sekce a se správným mazáním je možné formování chladu, Ale pro silnější sekce, Může být nutné formování horkého. - Horké formování: Horké formování AISI 420 zahrnuje zahřívání oceli na teplotu nad její rekrystalizační teplotou (obvykle kolem 800 - 900 ° C.) a pak to formování.
Tento proces umožňuje větší formovatelnost, ale vyžaduje pečlivou kontrolu teploty a rychlosti chlazení, aby se zabránilo ovlivňování mechanických vlastností oceli.
Povrchová úprava
- Broušení: Broušení se používá k odstranění zásob a dosažení požadované tvaru a rozměrové přesnosti AISI 420 Komponenty z nerezové oceli.
V závislosti na materiálu a požadované povrchové úpravě lze použít různé typy broušení. - Leštění: Leštění se provádí, aby se získal hladký povrch, což je důležité pro aplikace, jako je příbory, lékařské nástroje, nebo dekorativní komponenty.
Různé techniky leštění, jako je levování a elektropozice, lze použít. - Pasivace: Jak již bylo zmíněno dříve, Pasivace je také formou povrchového úpravy, která pomáhá zlepšit odolnost proti korozi AISI 420.
Zahrnuje to chemické ošetření k čištění povrchu a podpory tvorby vrstvy ochranného oxidu.
7. Aplikace AISI 420 Nerez
Průmysl příborů
- Díly aplikace: Kuchyňské nože, vidlice, lžíce, a steakové nože.
Tyto nádobí těží ze schopnosti AISI 420 udržet ostrou hranu a odolávat korozi z kyselin potravin během pravidelného používání.
Lékařské pole
- Díly aplikace: Skalpely, kleště, hemostats, Chirurgické nůžky.
Vysoká tvrdost AISI 420 Umožňuje přesné řezné hrany, zatímco jeho odolnost proti korozi zajišťuje, že nástroje dokážou odolávat opakovaným procesům sterilizace.
Jídlo a nápojové vybavení
- Díly aplikace: Ventily, čerpadla, Míchání čepelí, Komponenty dopravníku.
AISI 420 Odolává korozi z potravinářských výrobků, jako jsou kyselé šťávy, Mléko, a slané solanky, a jeho vlastnosti odolné vůči opotřebení jsou vhodné pro části, které přicházejí do kontaktu s částicemi potravin.
Chemické zpracování
- Díly aplikace: Čerpadla, ventily, armatury pro manipulaci s nekorozivními chemikáliemi.
Může snášet chemické útoky mírných kyselin a alkaliků v prostředí zpracování.
Průmyslové stroje
- Díly aplikace: Ložiska, rychlostní stupně, vačky, snímky, Noste podložky.
Vysoká tvrdost AISI 420 Nerezová ocel umožňuje těmto částem odolat vysokým zatížením, tření, a opotřebení v těžkých strojích, jako je stavební a výrobní zařízení.
Automobilové komponenty
- Díly aplikace: Malé díly motoru, Komponenty spojky, a některé spojovací prvky.
Jeho kombinace síly, tvrdost, a mírná odolnost proti korozi je vhodná pro různé automobilové aplikace.
Textilní stroje
- Díly aplikace: Průvodce, řezání čepelí, vřetena.
Odolnost proti opotřebení AISI 420 pomáhá těmto částem udržovat funkce po dlouhou dobu používání v procesu výroby textilu.
8. Výhody & Omezení AISI 420 Nerez
AISI 420 Nerezová ocel nabízí jedinečnou kombinaci tvrdost, nosit odpor, a Mírná ochrana proti korozi, učinit z něj populární martenzitický stupeň pro žádosti vyžadující Trvanlivost a udržení okrajů.
Však, Jeho použití také přichází s určitými kompromisy, které musí inženýři a výrobci zvážit při výběru kritických komponent.
Výhody AISI 420 Nerez
Vysoká tvrdost
Po tepelném zpracování, AISI 420 Nerezová ocel může dosáhnout úrovně tvrdosti Rockwell C HRC 50–55, činí to ideální pro řezání nástrojů, Noste díly, a formy.
Vynikající odpor opotřebení
Díky vysokému obsahu uhlíku a martenzitické struktuře, AISI 420 nabízí silnou odolnost vůči otěru a degradaci povrchu, je vhodné pro prostředí s vysokým obsahem.
Dobrá machinabilita
S hodnocením machinability kolem 60% (ve srovnání s AISI B1112), AISI 420 je snadněji stroj než mnoho z nerezových ocelí s vysokou mírou, učinit je atraktivní pro efektivitu výroby.
Lak
Tato známka může být vyleštěna na zrcadlový povrch, což je obzvláště důležité v aplikacích, jako jsou chirurgické nástroje, Příbory, a dekorativní části.
Mírná odolnost proti korozi
I když to není tak odolné proti korozi jako austenitické známky, AISI 420 Nerezová ocel funguje dobře v mírných atmosférách, sladkovodní, a lehce korozivní průmyslové nastavení - zejména při leštění nebo pasivování.
Efektivita nákladů
AISI 420 je obecně cenově dostupnější než nerezové oceli s vyššími slitiny 316 nebo 440 ° C., učinit z něj praktickou volbu, když je třeba vyvážit rozpočet a výkon.
Omezení AISI 420 Nerez
Nižší odolnost proti korozi
Ve srovnání s austenitickými nerezovými oceli 304 nebo 316, AISI 420 je méně rezistentní vůči chloridům, kyseliny, a mořské prostředí, kde může dojít k korozi a štěrbiny.
Snížená houževnatost při vysoké tvrdosti
Jak se zvyšuje tvrdost, Ocel se stává křehčí. Díky tomu je méně vhodný pro aplikace zahrnující silný dopad nebo náhlé zatížení.
Citlivost na tepla
Delší expozice výše uvedeným teplotám 400 ° C může vést k růstu zrna a škálování povrchu, Snížení mechanické i korozní výkonnosti.
Omezená svařovatelnost
Kvůli své martenzitické struktuře, AISI 420 Nerezová ocel vyžaduje předehřívání a pokapování tepelného zpracování, aby se zabránilo praskání a degradaci majetku během svařovacích operací.
Není ideální pro vysoce korozivní prostředí
Bez zvláštních povlaků nebo ošetření, AISI 420 by neměl být používán v agresivním chemickém prostředí nebo kde se očekává dlouhodobý kontakt s chloridy.
9. Mezinárodní značky AISI 420 Nerez
| Norma / Kraj | Stupeň / Označení | Popis |
| ASTM / NÁS (USA) | AISI 420 / UNS S42000 | Široce používané americké označení odpovídající ASTM A276; všestranné v průmyslových a nástrojových aplikacích. |
| V / Z (Evropa) | X20Cr13 / 1.4021 | Evropské označení (Materiál č.), běžné v mechanických komponentách, nože, a vybavení pro zpracování potravin. |
| Je (Japonsko) | Jeho 420J1 / Jeho 420J2 | Japonské standardy; Stupeň J2 obsahuje více uhlíku, Poskytování vyšší tvrdosti - používané v čepelích a chirurgických nástrojích. |
| GB (Čína) | Y1CR13 / 20CR13 | Čínské národní standardy z GB/T 1220 a GB/T. 3280; používá se pro části odolné proti korozi a vysoce pevně. |
| BS (Spojené království) | 420S29 / 420S45 | British Bs 970 standardy; aplikováno ve strukturálních a nástrojových komponentách s dobrým obrobením a odporem opotřebení. |
10. Srovnávací analýza AISI 420 Nerez
| Aspekt | AISI 420 | AISI 440C | Austenic 304/316 | Prášková metalurgie (ODPOLEDNE) 420 | Duplexní nerezové oceli |
| Mikrostruktura | Martensitic | Martensitic | Austenic | Martensitic (Vylepšeno prostřednictvím procesu PM) | Smíšená austenitic-ferritická |
| Obsah uhlíku | ≤ 0.15% | ~ 1,0% | Nízký (~ 0,08%) | Podobně jako AISI 420, s rafinovanou mikrostrukturou | Mírný |
| Tvrdost (HRC) | 48–55 | 58–62 | Neodolný | Srovnatelné nebo mírně vyšší než 420 | Mírný (nižší než 420) |
| Odolnost proti korozi | Mírný; Dobré v mírných prostředích | O něco nižší než 420 kvůli karbidům | Vynikající, zejména 316 s mo | Vylepšeno kvůli zpracování PM | Vynikající, Vynikající odolnost proti korozi a napětí |
| Nosit odpor | Dobrý | Vynikající | Nízký | Lepší než konvenční 420 | Mírný |
| Houževnatost | Mírný | Nižší než 420 | Vysoký | Zlepšená houževnatost nad konvenční 420 | Vysoký |
| Tepelné léčitelné | Ano | Ano | Žádný | Ano | Žádný |
| Machinability | Mírný (~ 60% B1112) | Nižší kvůli vysoké tvrdosti | Vysoký | Zlepšená majitelnost v závislosti na známce PM | Mírný |
| Typické aplikace | Příbory, ventily, Chirurgické nástroje | Špičkové nože, ložiska | Chemické vybavení, Zpracování potravin | Přesné nástroje, Noste díly | Strukturální komponenty v korozivních prostředích |
| Náklady | Mírný | Vyšší | Mírné až vysoké | Vyšší kvůli pokročilému zpracování | Vyšší |
11. Závěr
AISI 420 Nerezová ocel nabízí univerzální, ztvrdlé, a nákladově efektivní Řešení, kdekoli se protínají mírná odolnost proti korozi a vysoký výkon opotřebení.
Pochopením jeho Chemický make -up, požadavky na zpracování, a výklenky aplikace, Inženýři mohou nasadit 420 Optimalizovat výkon i rozpočet v nástrojích pro řezání, ventily, a nosit komponenty.
Jak se vyvíjejí aditivní výroba a pokročilé povlaky, AISI 420 Úloha z nerezové oceli se pravděpodobně rozšíří do ještě náročnějších služebních prostředí.
Langhe je perfektní volbou pro vaše výrobní potřeby, pokud potřebujete vysoce kvalitní Komponenty z nerezové oceli.
