1. Uvod
Aisi 420 Nehrđajući čelik (X20CR13 / 1.4021) je martenzit srednjeg ugljika nehrđajući čelik To pripada 400 serija nehrđajućih čelika.
Ova je serija poznata po svojoj martenzitskoj mikrostrukturi, što ovim čelicima daje njihovu karakterističnu tvrdoću i snagu.
U usporedbi s drugim vrstama od nehrđajućeg čelika, aisi od nehrđajućeg čelika 420 nudi jedinstvenu ravnotežu između otpornosti i tvrdoće korozije.
Iako se možda ne podudara s korozijom otpornosti austenitnih nehrđajućih čelika poput 304 ili 316, može se otvrdnuti do mnogo većeg stupnja, čineći ga idealnim za primjene gdje je otpor habanja presudno.
Svrha ovog članka je pružiti sveobuhvatan i dubinski pogled na AISI 420 nehrđajući čelik.
Istražit ćemo njegov kemijski sastav, fizička i mehanička svojstva, performanse korozije i otpora na toplinu,
Procesi toplinske obrade, Izrada i obradivost, prijava, prednosti, ograničenja, i provesti komparativne analize s drugim relevantnim čeličnim ocjenama.
2. Kemijski sastav AISI 420 Nehrđajući čelik
Aisi 420 nehrđajući čelik pripada martenzit Podružnica 400 serija, definirano njegovom sposobnošću da formira tvrdo, Faza martenzita nalik na iglu pri gašenju.
Njegov nominalni sastav (U WT%) usredotočen na:
| Element | Tipičan sadržaj (WT%) | Primarna uloga |
| Krom (CR) | 12.0 - 14.0 | Tvori pasivni sloj cr₂o₃ za otpornost na koroziju |
| Ugljik (C) | ≤ 0.15 | Omogućuje stvaranje martenzita i visoku tvrdoću |
| Mangan (MN) | ≤ 1.00 | Djeluje kao deoksidizer; poboljšava vruću izvrsnost |
| Silicij (I) | ≤ 1.00 | Jača ferit; pomaže oksidaciji i deoksidaciji |
| Fosfor (P) | ≤ 0.04 | Nečistoća - kontrolirana za održavanje žilavosti |
| Sumpor (S) | ≤ 0.03 | Nečistoća - zatežuje strojnost, ograničeno za duktilnost |
| Željezo (FE) | Uravnotežiti | Osnovni metalni matrica element |
3. Fizički & Mehanička svojstva AISI 420 Nehrđajući čelik
Aisi 420 Nehrđajući čelik kombinira visoku čvrstoću i umjerenu duktilnost s izvrsnom otpornošću na habanje.
U nastavku su sažeta ključna svojstva, Korištenje i SI i carske jedinice za inženjersku svestranost.
| Vlasništvo | Uređen | Temperiran (250 ° C / 1 h) |
| Zatečna čvrstoća | 650–850 MPa(94,300–123,300 psi) | 550–700 MPa(79,800–101.500 psi) |
| Snaga popuštanja (0.2% nagib) | 450–600 MPa(65,300–87,000 psi) | 350–500 MPa(50,800–72,500 psi) |
| Izduženje na pauzi | 8–12 % | 10–15 % |
| Rockwell tvrdoća (Hrc) | 58–62 | 48–55 |
| Brinell tvrdoća (HB) | 550–650 Hb | 300–400 Hb |
| Snaga umora | ~ ~ 260 MPA(~ ~ 37,700 psi) U 10 ⁷ ciklusa | N/a |
| Žilavost utjecaja | 12–20 j (Charpy v -ne -ne) | 20–30 j (Poboljšano nakon temperamenta) |
| Gustoća | 7.75 g/cm³(0.280 lb/in³) | - |
| Toplinska vodljivost | 25 W/m · k | - |
| Električni otpor | 0.85 µω · m | - |
4. Korozija & Toplinski rezistentni izvedba
Opći otpor korozije
Aisi 420 Nehrđajući čelik nudi dobru opću otpornost na koroziju u blagim okruženjima. U zatvorenom atmosferi, Može zadržati svoj integritet dugo bez značajne korozije.
Također može odoljeti korozivnim učincima mnogih neagresivnih kemikalija i otopina,
što ga čini prikladnim za razne primjene u industrijama kao što su prerada hrane i izrada svjetlosti.
Sloj pasivnog oksida nastao kromom pruža učinkovitu zaštitu od oksidacije i opće korozije.
Međutim, Ta se zaštita može ugroziti u agresivnijim okruženjima.
Otpornost na pukotinu i pukotinu
Jedno od ograničenja AISI od nehrđajućeg čelika 420 Je li njegova relativno niska otpornost na pukotine i pukotine, posebno u okruženjima koja sadrže klorid.
Kloridni ioni mogu prodrijeti u sloj pasivnog oksida, uzrokujući lokalni kvar i stvaranje jama na površini čelika.
Pukotine, poput onih koji se nalaze u brtve, vijci, ili preklapajući metalne površine, može dalje ubrzati ovaj postupak.
U tim područjima, kloridni ioni mogu postati koncentrirani, što dovodi do teže korozije.
Aisi 420 ne preporučuje se za kontinuirano izlaganje morskoj vodi ili drugim visoko kloriranim otopinama bez odgovarajućih mjera zaštite, poput površinskih tretmana ili uporabe inhibitora korozije.
Skaliranje i oksidacija visoke temperature
Aisi 420 Nehrđajući čelik može izdržati visoke temperature do oko 400 ° C bez značajnog skaliranja ili oksidacije.
Na tim temperaturama, Sloj pasivnog oksida ostaje stabilan i nastavlja pružati zaštitu temeljnom metalu.
Međutim, Kako se temperatura povećava iznad 400 ° C, Brzina oksidacije ubrzava, a čelik može početi formirati gustu ljestvicu oksida.
Ova skala može se iscrpiti, izlaganje svježeg metala daljnjoj oksidaciji, a također može utjecati na mehanička svojstva čelika.
U aplikacijama u kojima su uključene veće temperature, Možda će biti potrebni alternativni materijali ili prevlaci otporni na toplinu.
Površinski tretmani za poboljšanje performansi korozije
Za poboljšanje otpornosti na koroziju AISI 420 nehrđajući čelik, Može se primijeniti nekoliko površinskih tretmana:
- Pasivacija: Ovaj postupak uključuje kemijsko čišćenje radi uklanjanja onečišćenja s površine čelika i promicanja stvaranja ujednačenog i zaštitničkog sloja pasivnog oksida.
Pasivacija može značajno poboljšati korozijsku otpornost AISI 420, posebno u blagim do umjereno korozivnim okruženjima. - Galvanizacija: Elektropropusni aisi 420 Nehrđajući čelik s metalima otpornim na koroziju, poput nikla ili kroma, može pružiti dodatni sloj zaštite.
Pozlaćeni sloj djeluje kao barijera, Sprječavanje da dođe u kontakt s korozivnim tvarima. - Premaz: Nanošenje organskih ili anorganskih premaza, poput boja ili keramičkih premaza, također može poboljšati korozijsku otpornost na AISI 420.
Ove premaze mogu pružiti fizičku barijeru i mogu sadržavati koroziju - inhibirajuće pigmente.
5. Toplotna obrada AISI 420 Nehrđajući čelik
Ciklusi za uklanjanje žarenja i stresa
Žarenje je važan postupak toplinske obrade za AISI 420 nehrđajući čelik. Svrha žarenja je omekšati čelik, Poboljšajte njegovu obradivost, i ublažiti unutarnje stresove.
- Proces: Čelik se zagrijava na temperaturu u rasponu od 800 - 900 ° C, zadržan na ovoj temperaturi za 1-2 sati kako bi se omogućila potpuna rekristalizacija, a zatim se polako ohladio u peći.
Ova brzina sporog hlađenja pomaže u sprječavanju stvaranja unutarnjih napona. - Beneficije: Očašteni aisi od nehrđajućeg čelika 420 lakše je stroj i oblikovati, što ga čini prikladnim za naknadne proizvodne operacije.
Također ima ujednačelju mikrostrukturu, koji mogu poboljšati njegova ukupna mehanička svojstva.
Ciklusi ublažavanja stresa često se provode nakon procesa poput obrade, zavarivanje, Ili hladno radeći.
Čelik se zagrijava na nižu temperaturu (Obično 600 - 700 ° C), održan neko vrijeme, a zatim se polako ohladilo.
Ovaj postupak pomaže u oslobađanju unutarnjih naprezanja generiranih tijekom ovih operacija, Smanjenje rizika od pucanja i poboljšanja dimenzijske stabilnosti komponente.
Ustizanje medija i efekata stope hlađenja
Ustizanje je kritičan korak u toplinskoj obradi AISI 420 nehrđajući čelik za postizanje njegove visoke tvrdoće.
Izbor medija za gašenje može imati značajan utjecaj na svojstva čelika:
- Gašenje nafte: Ulje je uobičajeno korišteni medij za gašenje za AISI 420.
Omogućuje umjerenu brzinu hlađenja, što pomaže u izbjegavanju pretjeranih unutarnjih napona i pucanja.
Uljevo ulje je pogodno za većinu AISI 420 Komponente od nehrđajućeg čelika i mogu rezultirati velikom tvrdoćom i dobrim mehaničkim svojstvima. - Zračno gašenje: Ustizanje zraka može se koristiti za tanje dijelove AISI 420.
Međutim, to rezultira nižom brzinom hlađenja u usporedbi s gašenjem nafte, što može dovesti do niže tvrdoće i različite mikrostrukture.
Aisi 420 Nehrđajući čelik može biti prikladniji za primjene gdje su poželjna malo niža tvrdoća i bolja žilavost.
Brzina hlađenja tijekom gašenja utječe na stvaranje martenzita.
Brži stopa hlađenja dovodi do većeg udjela martenzita i veće tvrdoće, ali također povećava rizik od pucanja zbog razvoja unutarnjih stresova.
Karježa na raznim temperaturama
Kamperiranje se provodi nakon gašenja kako bi se uravnotežila tvrdoća i žilavost AISI 420 nehrđajući čelik:
- Niskotemperatura (150 - 200 ° C): To uglavnom služi za ublažavanje unutarnjih naprezanja i lagano smanjenje krhkosti čelika s utemeljenom, zadržavajući visoku razinu tvrdoće.
Niskotemperatura aisi 420 često se koristi za primjene gdje je potrebna maksimalna tvrdoća i otpornost na habanje, Kao što je u alatima za rezanje. - Temperiranje visoke temperature (300 - 400 ° C): Karjenje na višim temperaturama dodatno smanjuje tvrdoću čelika, ali značajno poboljšava njegovu žilavost i duktilnost.
Visokotemperatura aisi 420 prikladan je za primjene gdje je kombinacija snage, žilavost, i potreban je dobar otpor udara,
poput strukturnih komponenti ili dijelova podvrgnutih dinamičkim opterećenjima.
6. Izrada & Strogost AISI 420 Nehrđajući čelik
Razmatranja zavarivanja
Zavarivanje nehrđajućeg čelika 420 može biti izazovan zbog svoje visoke tvrdoće i male duktilnosti u stanju koji je ubačen. Evo nekoliko važnih razmatranja:
- Predgrijavanje: Zagrijavanje materijala na temperaturu u rasponu 200 - 300 ° C prije nego što je zavarivanje neophodno.
To pomaže smanjiti rizik od pucanja minimiziranjem gradijenta temperature između područja zavarivanja i baznog metala tijekom postupka zavarivanja. - Temperatura interpana: Održavanje intervalne temperature oko 200 - 300 ° C tijekom zavarivanja također je važno.
To osigurava da područje zavara ostane na odgovarajućoj temperaturi i smanjuje vjerojatnost pucanja. - Izbor metala za punjenje: Metali za punjenje sa sličnim kemijskim sastavima kao AISI 420 nehrđajući čelik, kao što su ER410 ili ER420, obično se koriste.
Ovi metali za punjenje pomažu u osiguravanju dobre kvalitete zavara i kompatibilnosti s osnovnim metalom.
Obradivost
- Ocjena obradivosti: Aisi 420 Nehrđajući čelik ima približno ocjenu obradivosti 60% B1112, što znači da je umjereno teško stroj, posebno u stanju tretiranom toplinom.
Njegova visoka tvrdoća može uzrokovati brzo trošenje alata i učiniti operacije rezanja izazovnijim. - Preporuke za alate: Za obradu AISI preporučuju se visoki čelični ili karbidni alati 420.
Karbidni alati su prikladniji za obradu velike brzine i mogu podnijeti visoke temperature nastale tijekom postupka rezanja. - Parametri rezanja: Prilikom obrade AISI 420 nehrđajući čelik, Potrebno je odabrati odgovarajuće brzine rezanja i feedove.
Na primjer, Prilikom okretanja s alatima za karbid, brzina rezanja od 60 - 90 m/min i brzina dovoda 0.1 - 0.2 MM/Rev se često koriste.
Niže brzine rezanja i feedovi mogu biti potrebni za preciznije obrade obrade.
Formiranje i savijanje
- Ograničenja: Aisi 420 Nehrđajući čelik ima nižu duktilnost u usporedbi s austenitnim nehrđajućim čelicima, posebno u otvrdnutim stanju.
To otežava formiranje i savijanje. Hladno oblikovanje moguće je za tanke presjeke i uz pravilno podmazivanje, Ali za deblje dijelove, Možda će biti potrebno vruće formiranje. - Vruće formiranje: Vruće formiranje AISI 420 uključuje zagrijavanje čelika na temperaturu iznad njegove temperature rekristalizacije (Obično 800 - 900 ° C) a zatim oblikovanje.
Ovaj postupak omogućava veću formabilnost, ali zahtijeva pažljivu kontrolu temperature i brzine hlađenja kako bi se izbjeglo utjecaj na mehanička svojstva čelika.
Površinska obrada
- Mljevenje: Mrživanje se koristi za uklanjanje zaliha i postizanje željenog oblika i dimenzijske točnosti AISI 420 Komponente od nehrđajućeg čelika.
Mogu se upotrijebiti različite vrste kotača za mljevenje ovisno o materijalu i potrebnom površinskom završetku. - Poliranje: Izvodi se poliranje kako bi se dobilo glatku površinsku završnu obradu, što je važno za aplikacije kao što je pribor za jelo, medicinski instrumenti, ili ukrasne komponente.
Razne tehnike poliranja, kao što su puštanje i elektropoliranje, Može se koristiti. - Pasivacija: Kao što je spomenuto ranije, Pasivacija je također oblik površinskog završetka koji pomaže poboljšati korozijsku otpornost AISI 420.
To uključuje kemijsko tretman za čišćenje površine i promicanje stvaranja zaštitnog oksidnog sloja.
7. Primjene AISI 420 Nehrđajući čelik
Pribor za pribor
- Primjena dijelova: Kuhinjski noževi, vilice, kašike, i odrezak noževi.
Ovi pribor imaju koristi od sposobnosti AISI 420 da drži oštar rub i odupire se koroziji iz hrane s prehrambenim kiselinama tijekom redovne uporabe.
Medicinsko polje
- Primjena dijelova: Skalpeli, sile, hemostats, kirurške škare.
Visoka tvrdoća AISI 420 Omogućuje precizne rubove za rezanje, dok njegova otpornost na koroziju osigurava da instrumenti mogu izdržati ponovljene procese sterilizacije.
Oprema za hranu i piće
- Primjena dijelova: Ventili, pumpe, lopatice za miješanje, Komponente transportnih tragova.
Aisi 420 odolijeva koroziji od prehrambenih proizvoda poput kiselih sokova, mljekar, i slani slani slani, a njegova svojstva otporna na habanje čine ga pogodnim za dijelove koji dolaze u kontakt s česticama hrane.
Kemijska obrada
- Primjena dijelova: Pumpe, ventili, okovi za rukovanje ne-visoko korozivnim kemikalijama.
Može izdržati kemijske napade blage kiseline i alkalija u okruženju za preradu.
Industrijski strojevi
- Primjena dijelova: Ležajevi, zupčanici, crijeva, slajdovi, nositi jastučiće.
Visoka tvrdoća AISI 420 Nehrđajući čelik omogućuje tim dijelovima da izdrže velika opterećenja, trenje, i nositi u teškim strojevima kao što su građevinska i proizvodna oprema.
Automobilske komponente
- Primjena dijelova: Mali dijelovi motora, Komponente kvačila, I neki pričvršćivači.
Njegova kombinacija snage, tvrdoća, a umjerena otpornost na koroziju čini ga prikladnim za razne automobilske aplikacije.
Tekstilni stroj
- Primjena dijelova: Vodič, rezanje noževa, vretena.
AISI 420 otpornost na habanje pomaže tim dijelovima da održavaju funkcionalnost tijekom dugog razdoblja upotrebe u procesu proizvodnje tekstila.
8. Prednosti & Ograničenja AISI 420 Nehrđajući čelik
Aisi 420 nehrđajući čelik nudi jedinstvenu kombinaciju tvrdoća, nositi otpor, i umjerena zaštita od korozije, čineći ga popularnim martenzitskim ocjenom za aplikacije koje zahtijevaju trajnost i zadržavanje ruba.
Međutim, Njegova upotreba također dolazi s određenim kompromisima koje inženjeri i proizvođači moraju uzeti u obzir prilikom odabira za kritične komponente.
Prednosti AISI 420 Nehrđajući čelik
Visoka tvrdoća
Nakon toplinske obrade, Aisi 420 Nehrđajući čelik može postići Rockwell C razine tvrdoće HRC -a 50–55, čineći ga idealnim za rezanje alata, nositi dijelove, i plijesni.
Izvrsna otpornost na habanje
Zahvaljujući visokoj sadržaju ugljika i martenzitskoj strukturi, Aisi 420 nudi snažnu otpornost na abraziju i degradaciju površine, što ga čini prikladnim za okruženje visokog nošenja.
Dobra obradivost
S ocjenom obradivosti oko 60% (u usporedbi s AISI B1112), Aisi 420 lakše je stroj od mnogih nehrđajućih čelika visokog nivoa, što ga čini atraktivnim za učinkovitost proizvodnje.
Zaganjenost
Ova se ocjena može polirati do ogledala nalik na zrcalo, što je posebno važno u aplikacijama kao što su kirurški alati, Pribor za jelo, i ukrasni dijelovi.
Umjerena otpornost na koroziju
Iako nije tako otporan na koroziju kao austenitne ocjene, Aisi 420 Nehrđajući čelik dobro djeluje u blagim atmosferama, slatkovodni, i lagano korozivne industrijske postavke - posebno kada su polirane ili pasivirane.
Ekonomičnost
Aisi 420 općenito je pristupačniji od nehrđajućih čelika višeg nivoa poput 316 ili 440c, čineći ga praktičnim izborom kada proračun i performanse trebaju biti uravnoteženi.
Ograničenja AISI 420 Nehrđajući čelik
Niži otpor korozije
U usporedbi s austenitskim nehrđajućim čelicima poput 304 ili 316, Aisi 420 je manje otporan na kloride, kiseline, i morsko okruženje, Tamo gdje se može pojaviti korozija korozije.
Smanjena žilavost pri velikoj tvrdoći
Kako se tvrdoća povećava, čelik postaje krhkiji. To ga čini manje prikladnim za aplikacije koje uključuju težak utjecaj ili nagle opterećenja.
Osjetljivost topline
Produljeno izlaganje temperaturama iznad 400 ° C može dovesti do rasta zrna i površinskog skaliranja, Smanjivanje i mehaničke i korozijske performanse.
Ograničena zavarivost
Zbog svoje martenzitske strukture, Aisi 420 Nehrđajući čelik zahtijeva prethodno zagrijavanje i toplinsku obradu nakon najave kako bi se izbjeglo pucanje i degradacija imovine tijekom operacija zavarivanja.
Nije idealno za visoko korozivno okruženje
Bez posebnih premaza ili tretmana, Aisi 420 ne smije se koristiti u agresivnim kemijskim okruženjima ili tamo gdje se očekuje produljeni kontakt s kloridima.
9. Međunarodni brendovi AISI 420 Nehrđajući čelik
| Standard / Regija | Razred / Oznaka | Opis |
| Astm / NAS (SAD) | Aisi 420 / UNS S42000 | Široko korištena američka oznaka koja je u skladu s ASTM A276; Svestrani u industrijskim i alatnim aplikacijama. |
| U / IZ (Europa) | X20CR13 / 1.4021 | Europska oznaka (Materijal br.), uobičajeno u mehaničkim komponentama, noževi, i oprema za preradu hrane. |
| On je (Japan) | Njegov 420J1 / Njegov 420J2 | Japanski standardi; J2 ocjena sadrži više ugljika, pružajući veću tvrdoću - koristi se u lopaticama i kirurškim alatima. |
| GB (Kina) | Y1CR13 / 20CR13 | Kineski nacionalni standardi iz GB/T 1220 i GB/T 3280; koristi se za dijelove otporne na koroziju i visoke snage. |
| Bs (UK) | 420S29 / 420S45 | Britanski BS 970 standardi; Primijenjeno u strukturne i alatne komponente s dobrom obradivošću i otpornošću na habanje. |
10. Usporedna analiza AISI 420 Nehrđajući čelik
| Aspekt | Aisi 420 | AISI 440C | Austenitski 304/316 | Puder metalurgija (Pom) 420 | Dupleks nehrđajući čelici |
| Mikrostruktura | Martenzit | Martenzit | Austenitski | Martenzit (Poboljšani putem PM procesa) | Miješani austenitski-ferritični |
| Udio ugljika | ≤ 0.15% | ~ 1,0% | Nizak (~ 0,08%) | Slično AISI 420, s rafiniranom mikrostrukturom | Umjeren |
| Tvrdoća (Hrc) | 48–55 | 58–62 | Ne-tvrdnji | Usporediva ili nešto viša od 420 | Umjeren (niže od 420) |
| Otpor korozije | Umjeren; dobro u blagim okruženjima | Malo niži od 420 Zbog karbida | Izvrstan, posebno 316 S MO | Poboljšani zbog PM obrade | Izvrstan, Superiorna korozija za koroziju i stres |
| Nositi otpor | Dobro | Izvrstan | Nizak | Superiorni od konvencionalnog 420 | Umjeren |
| Žilavost | Umjeren | Niže od 420 | Visok | Poboljšana žilavost nad konvencionalnim 420 | Visok |
| Toplinski lijek | Da | Da | Ne | Da | Ne |
| Obradivost | Umjeren (~ 60% B1112) | Niže zbog velike tvrdoće | Visok | Poboljšana obradivost ovisno o PM stupnju | Umjeren |
| Tipične primjene | Pribor za jelo, ventili, kirurški alati | Noževi visokog razreda, ležajevi | Kemijska oprema, prerada hrane | Precizni alat, nositi dijelove | Strukturne komponente u korozivnim okruženjima |
| Koštati | Umjeren | Viši | Umjeren do visok | Veće zbog napredne obrade | Viši |
11. Zaključak
Aisi 420 nehrđajući čelik nudi a svestran, otvrdljiv, i isplativ Otopina gdje god umjerena otpornost na koroziju i performanse visoke habanje presijecaju.
Razumijevanjem njegovog kemijska šminka, Zahtjevi za obradu, i Prijave niše, Inženjeri se mogu rasporediti 420 Da biste optimizirali i performanse i proračun u rezanje alata, ventili, i nositi komponente.
Kako se razvijaju aditivna proizvodnja i napredni premazi, Aisi 420 Uloga od nehrđajućeg čelika vjerojatno će se proširiti u još zahtjevnije uslužno okruženje.
Laga je savršen izbor za vaše potrebe za proizvodnjom ako vam treba visokokvalitetna Komponente od nehrđajućeg čelika.
