1. Perkenalan
Aisi 420 Baja Tahan Karat (X20cr13 / 1.4021) adalah martensit sedang-karbon baja tahan karat itu milik 400-seri baja tahan karat.
Seri ini dikenal dengan mikrostruktur martensitnya, yang memberi baja ini kekerasan dan kekuatan karakteristiknya.
Dibandingkan dengan jenis stainless steel lainnya, AISI Stainless Steel 420 menawarkan keseimbangan unik antara ketahanan korosi dan kekerasan.
Meskipun mungkin tidak cocok dengan ketahanan korosi baja stainless austenitic seperti 304 atau 316, itu bisa dikeraskan ke tingkat yang jauh lebih tinggi, menjadikannya ideal untuk aplikasi di mana ketahanan aus sangat penting.
Tujuan artikel ini adalah untuk memberikan tampilan yang komprehensif dan mendalam di AISI 420 baja tahan karat.
Kami akan mengeksplorasi komposisi kimianya, sifat fisik dan mekanik, kinerja korosi dan penahan panas,
Proses Perlakuan Panas, Fabrikasi dan kemampuan mesin, aplikasi, keuntungan, batasan, dan melakukan analisis komparatif dengan nilai baja yang relevan lainnya.
2. Komposisi Kimia Aisi 420 Baja Tahan Karat
Aisi 420 baja tahan karat adalah milik martensit Cabang 400 seri, ditentukan oleh kemampuannya untuk membentuk yang sulit, fase martensit seperti jarum pada pendinginan.
Komposisi nominal (di wt%) berpusat:
| Elemen | Konten khas (wt%) | Peran utama |
| Kromium (Cr) | 12.0 - - 14.0 | Membentuk lapisan cr₂o₃ pasif untuk resistensi korosi |
| Karbon (C) | ≤ 0.15 | Memungkinkan pembentukan martensit dan kekerasan tinggi |
| Mangan (M N) | ≤ 1.00 | Bertindak sebagai deoxidizer; meningkatkan kemampuan kerja panas |
| Silikon (Dan) | ≤ 1.00 | Memperkuat ferit; AIDS oksidasi dan deoksidasi |
| Fosfor (P) | ≤ 0.04 | Kenajisan - dikelola untuk mempertahankan ketangguhan |
| Sulfur (S) | ≤ 0.03 | Ketidakmurnian - peningkatan kemampuan mesin, terbatas untuk daktilitas |
| Besi (Fe) | Keseimbangan | Elemen matriks logam dasar |
3. Fisik & Sifat mekanik AISI 420 Baja Tahan Karat
Aisi 420 Stainless Steel menggabungkan kekuatan tinggi dan daktilitas sedang dengan ketahanan aus yang sangat baik.
Properti utama dirangkum di bawah ini, Menggunakan unit SI dan Imperial untuk rekayasa fleksibilitas.
| Milik | AS -OMENCHED | Marah (250 ° C. / 1 H) |
| Kekuatan tarik | 650–850 MPa(94,300–123.300 psi) | 550–700 MPa(79,800–101.500 psi) |
| Kekuatan luluh (0.2% mengimbangi) | 450–600 MPa(65,300–87.000 psi) | 350–500 MPa(50,800–72.500 psi) |
| Perpanjangan saat istirahat | 8–12 % | 10–15 % |
| Kekerasan Rockwell (HRC) | 58–62 | 48–55 |
| Kekerasan Brinell (HB) | 550–650 HB | 300–400 HB |
| Kekuatan kelelahan | ~ 260 MPa(~ 37,700 psi) pada 10⁷ siklus | N/a |
| Dampak ketangguhan | 12–20 j (Charpy V -Notch) | 20–30 j (meningkat setelah marah) |
| Kepadatan | 7.75 g/cm³(0.280 lb/in³) | - - |
| Konduktivitas termal | 25 W/m · k | - - |
| Resistivitas listrik | 0.85 µΩ · m | - - |
4. Korosi & Kinerja penahanan panas
Resistensi Korosi Umum
Aisi 420 Stainless Steel menawarkan ketahanan korosi umum yang baik di lingkungan yang ringan. Di atmosfer dalam ruangan, itu dapat mempertahankan integritasnya untuk waktu yang lama tanpa korosi yang signifikan.
Ini juga dapat menahan efek korosif dari banyak bahan kimia dan solusi yang tidak agresif,
membuatnya cocok untuk berbagai aplikasi di industri seperti pengolahan makanan dan manufaktur ringan.
Lapisan oksida pasif yang dibentuk oleh kromium memberikan perlindungan yang efektif terhadap oksidasi dan korosi umum.
Namun, Perlindungan ini dapat dikompromikan di lingkungan yang lebih agresif.
Perlawanan pitting dan celah
Salah satu keterbatasan AISI stainless steel 420 adalah resistensi pitting dan celah yang relatif rendah, Terutama di lingkungan yang mengandung klorida.
Ion klorida dapat menembus lapisan oksida pasif, menyebabkan kerusakan lokal dan pembentukan lubang di permukaan baja.
Celah, seperti yang ditemukan di gasket, baut, atau permukaan logam yang tumpang tindih, dapat lebih mempercepat proses ini.
Di daerah ini, ion klorida bisa menjadi terkonsentrasi, mengarah ke korosi yang lebih parah.
Aisi 420 tidak direkomendasikan untuk paparan air laut secara terus -menerus atau solusi yang sangat terklorinasi tanpa tindakan perlindungan yang tepat, seperti perawatan permukaan atau penggunaan inhibitor korosi.
Penskalaan dan oksidasi suhu tinggi
Aisi 420 Stainless steel dapat menahan suhu tinggi hingga sekitar 400 ° C tanpa penskalaan atau oksidasi yang signifikan.
Pada suhu ini, Lapisan oksida pasif tetap stabil dan terus memberikan perlindungan terhadap logam yang mendasarinya.
Namun, karena suhu meningkat lebih dari 400 ° C, laju oksidasi percepatan, dan baja mungkin mulai membentuk skala oksida yang tebal.
Skala ini bisa mengelupas, Mengekspos logam segar untuk oksidasi lebih lanjut, dan juga dapat mempengaruhi sifat mekanik baja.
Dalam aplikasi di mana suhu yang lebih tinggi terlibat, Bahan alternatif atau pelapis tahan panas mungkin diperlukan.
Perawatan permukaan untuk meningkatkan kinerja korosi
Untuk meningkatkan resistensi korosi AISI 420 baja tahan karat, Beberapa perawatan permukaan dapat diterapkan:
- Pasifan: Proses ini melibatkan pembersihan kimia untuk menghilangkan kontaminan dari permukaan baja dan meningkatkan pembentukan lapisan oksida pasif yang lebih seragam dan pelindung.
Pasifan dapat secara signifikan meningkatkan resistensi korosi AISI 420, Terutama di lingkungan ringan hingga cukup korosif. - pelapisan listrik: AISI yang elektroplating 420 baja tahan karat dengan logam tahan korosi seperti nikel atau kromium dapat memberikan lapisan perlindungan tambahan.
Lapisan berlapis bertindak sebagai penghalang, mencegah baja yang mendasarinya bersentuhan dengan zat korosif. - Pelapis: Menerapkan lapisan organik atau anorganik, seperti cat atau lapisan keramik, juga dapat meningkatkan resistensi korosi AISI 420.
Pelapis ini dapat memberikan penghalang fisik dan mungkin juga mengandung korosi - menghambat pigmen.
5. Perlakuan panas AISI 420 Baja Tahan Karat
Siklus Annealing dan Stres Relief
Annealing adalah proses perlakuan panas yang penting untuk AISI 420 baja tahan karat. Tujuan anil adalah untuk melunakkan baja, meningkatkan kemampuan mesinnya, dan menghilangkan tekanan internal.
- Proses: Baja dipanaskan hingga suhu dalam kisaran 800 - 900 ° C., ditahan pada suhu ini untuk 1-2 jam untuk memungkinkan rekristalisasi lengkap, dan kemudian perlahan -lahan mendingin di tungku.
Laju pendinginan yang lambat ini membantu mencegah pembentukan tekanan internal. - Manfaat: Aisi stainless steel anil 420 lebih mudah untuk mesin dan terbentuk, membuatnya cocok untuk operasi manufaktur berikutnya.
Ini juga memiliki mikrostruktur yang lebih seragam, yang dapat meningkatkan sifat mekaniknya secara keseluruhan.
Siklus pelepasan stres sering dilakukan setelah proses seperti pemesinan, pengelasan, atau bekerja dingin.
Baja dipanaskan hingga suhu yang lebih rendah (biasanya ada 600 - 700 ° C.), Diadakan untuk jangka waktu tertentu, Dan kemudian didinginkan perlahan.
Proses ini membantu meringankan tekanan internal yang dihasilkan selama operasi ini, mengurangi risiko retak dan meningkatkan stabilitas dimensi komponen.
Media pendinginan dan efek laju pendinginan
Pendinginan adalah langkah penting dalam perlakuan panas AISI 420 stainless steel untuk mencapai kekerasan tinggi.
Pilihan media pendinginan dapat memiliki dampak yang signifikan pada sifat -sifat baja:
- Pendinginan minyak: Minyak adalah media pendingin yang umum digunakan untuk AISI 420.
Ini memberikan laju pendinginan sedang, yang membantu menghindari tekanan internal yang berlebihan dan retak.
Pendinginan minyak cocok untuk sebagian besar AISI 420 komponen stainless steel dan dapat menghasilkan kekerasan tinggi dan sifat mekanik yang baik. - Pendinginan udara: Pendinginan udara dapat digunakan untuk bagian AISI yang lebih tipis 420.
Namun, itu menghasilkan laju pendinginan yang lebih rendah dibandingkan dengan pendinginan minyak, yang dapat menyebabkan kekerasan yang lebih rendah dan struktur mikro yang berbeda.
AISI yang dipenuhi udara 420 baja tahan karat mungkin lebih cocok untuk aplikasi di mana kekerasan yang sedikit lebih rendah dan ketangguhan yang lebih baik diinginkan.
Laju pendinginan selama pendinginan mempengaruhi pembentukan martensit.
Tingkat pendinginan yang lebih cepat mengarah ke proporsi martensit yang lebih tinggi dan kekerasan yang lebih tinggi, tetapi juga meningkatkan risiko retak karena pengembangan tekanan internal.
Tempering pada berbagai suhu
Tempering dilakukan setelah pendinginan untuk menyeimbangkan kekerasan dan ketangguhan AISI 420 baja tahan karat:
- Tempering suhu rendah (150 - 200 ° C.): Ini terutama berfungsi untuk meringankan tekanan internal dan sedikit mengurangi kerapuhan baja yang dipangkas sambil mempertahankan tingkat kekerasan yang tinggi.
AISI tempered suhu rendah 420 sering digunakan untuk aplikasi di mana kekerasan maksimum dan ketahanan aus diperlukan, seperti dalam alat pemotong. - Tempering suhu tinggi (300 - 400 ° C.): Tempering pada suhu yang lebih tinggi semakin mengurangi kekerasan baja tetapi secara signifikan meningkatkan ketangguhan dan keuletannya.
AISI tempered suhu tinggi 420 cocok untuk aplikasi di mana kombinasi kekuatan, kekerasan, dan resistensi dampak yang baik diperlukan,
seperti dalam komponen atau bagian struktural yang mengalami beban dinamis.
6. Pembuatan & Kemampuan mesin AISI 420 Baja Tahan Karat
Pertimbangan pengelasan
Mengelas Aisi stainless steel 420 bisa menjadi tantangan karena kekerasannya yang tinggi dan daktilitas rendah dalam keadaan yang dipangkas. Berikut beberapa pertimbangan penting:
- Pemanasan awal: Memanaskan bahan pramekehan ke suhu dalam kisaran 200 - 300 ° C sebelum pengelasan sangat penting.
Ini membantu mengurangi risiko retak dengan meminimalkan gradien suhu antara area lasan dan logam dasar selama proses pengelasan. - Suhu interpass: Mempertahankan suhu interpass sekitar 200 - 300 ° C selama pengelasan juga penting.
Ini memastikan bahwa area lasan tetap pada suhu yang sesuai dan mengurangi kemungkinan retak. - Pilihan logam pengisi: Logam pengisi dengan komposisi kimia yang serupa dengan AISI 420 baja tahan karat, seperti ER410 atau ER420, biasanya digunakan.
Logam pengisi ini membantu memastikan kualitas las yang baik dan kompatibilitas dengan logam dasar.
Kemampuan mesin
- Peringkat Machinability: Aisi 420 baja tahan karat memiliki peringkat machinability kira -kira 60% dari B1112, yang berarti cukup sulit untuk mesin, terutama dalam keadaan yang dirawat panas.
Kekerasannya yang tinggi dapat menyebabkan keausan pahat yang cepat dan membuat operasi pemotongan lebih menantang. - Rekomendasi alat: Alat baja berkecepatan tinggi atau berujung karbida direkomendasikan untuk pemesinan AISI 420.
Alat karbida lebih cocok untuk pemesinan berkecepatan tinggi dan dapat menahan suhu tinggi yang dihasilkan selama proses pemotongan. - Parameter pemotongan: Saat pemesinan AISI 420 baja tahan karat, Kecepatan pemotongan dan feed yang tepat perlu dipilih.
Misalnya, Saat berbalik dengan alat karbida, kecepatan pemotongan 60 - - 90 m/mnt dan laju umpan 0.1 - - 0.2 mm/rev sering digunakan.
Kecepatan pemotongan dan pakan yang lebih rendah mungkin diperlukan untuk operasi pemesinan yang lebih tepat.
Membentuk dan membungkuk
- Batasan: Aisi 420 baja tahan karat memiliki daktilitas yang lebih rendah dibandingkan dengan baja tahan karat austenitic, Terutama di negara yang mengeras.
Ini membuatnya lebih sulit untuk membentuk dan menekuk. Pembentukan dingin dimungkinkan untuk bagian tipis dan dengan pelumasan yang tepat, Tapi untuk bagian yang lebih tebal, Pembentukan panas mungkin diperlukan. - Pembentukan panas: Pembentuk panas AISI 420 melibatkan pemanasan baja ke suhu di atas suhu rekristalisasi (biasanya ada 800 - 900 ° C.) dan kemudian membentuknya.
Proses ini memungkinkan formabilitas yang lebih besar tetapi membutuhkan kontrol suhu dan laju pendinginan yang cermat untuk menghindari mempengaruhi sifat mekanik baja.
Penyelesaian Permukaan
- Menggiling: Penggilingan digunakan untuk menghilangkan stok dan mencapai bentuk yang diinginkan dan akurasi dimensi AISI 420 Komponen stainless steel.
Berbagai jenis roda gerinda dapat digunakan tergantung pada material dan permukaan akhir yang diperlukan. - Pemolesan: Pemolesan dilakukan untuk mendapatkan permukaan yang halus, yang penting untuk aplikasi seperti peralatan makan, instrumen medis, atau komponen dekoratif.
Berbagai teknik pemolesan, seperti buffing dan electropolishing, dapat digunakan. - Pasifan: Seperti yang disebutkan sebelumnya, Pasifasi juga merupakan bentuk finishing permukaan yang membantu meningkatkan ketahanan korosi AISI 420.
Ini melibatkan perawatan kimia untuk membersihkan permukaan dan meningkatkan pembentukan lapisan oksida pelindung.
7. Aplikasi AISI 420 Baja Tahan Karat
Industri peralatan makan
- Bagian Aplikasi: Pisau dapur, garpu, sendok, dan pisau steak.
Peralatan ini mendapat manfaat dari kemampuan AISI 420 untuk menahan tepi yang tajam dan menahan korosi dari asam makanan selama penggunaan rutin.
Bidang medis
- Bagian Aplikasi: Pisau bedah, forsep, hemostat, Gunting bedah.
Kekerasan tinggi Aisi 420 memungkinkan tepi pemotongan yang tepat, Sementara resistensi korosinya memastikan instrumen dapat menahan proses sterilisasi berulang.
Peralatan makanan dan minuman
- Bagian Aplikasi: Katup, pompa, Pencampuran bilah, Komponen Konveyor.
Aisi 420 menolak korosi dari produk makanan seperti jus asam, susu, dan air asin, dan sifat tahan aus membuatnya cocok untuk bagian yang bersentuhan dengan partikel makanan.
Pemrosesan Kimia
- Bagian Aplikasi: Pompa, katup, perlengkapan untuk menangani bahan kimia korosif yang tidak tinggi.
Itu dapat menanggung serangan kimia asam dan alkali di lingkungan pemrosesan.
Mesin industri
- Bagian Aplikasi: Bantalan, roda gigi, kamera, slide, Pakai bantalan.
Kekerasan tinggi Aisi 420 Stainless Steel memungkinkan bagian -bagian ini menahan beban tinggi, gesekan, dan memakai mesin tugas berat seperti konstruksi dan peralatan manufaktur.
Komponen Otomotif
- Bagian Aplikasi: Bagian mesin kecil, Komponen kopling, dan beberapa pengencang.
Kombinasi kekuatannya, kekerasan, dan resistensi korosi moderat membuatnya cocok untuk berbagai aplikasi otomotif.
Mesin tekstil
- Bagian Aplikasi: Panduan Bar, memotong bilah, spindle.
Resistensi keausan AISI 420 membantu bagian -bagian ini mempertahankan fungsionalitas selama periode penggunaan yang lama dalam proses produksi tekstil.
8. Keuntungan & Keterbatasan AISI 420 Baja Tahan Karat
Aisi 420 baja tahan karat menawarkan kombinasi unik kekerasan, Pakai ketahanan, Dan Perlindungan korosi sedang, menjadikannya nilai martensit yang populer untuk aplikasi yang membutuhkan daya tahan dan retensi tepi.
Namun, Penggunaannya juga dilengkapi dengan pertukaran tertentu yang harus dipertimbangkan oleh para insinyur dan produsen saat memilihnya untuk komponen penting.
Keuntungan AISI 420 Baja Tahan Karat
Kekerasan tinggi
Setelah perlakuan panas, Aisi 420 Stainless Steel dapat mencapai tingkat kekerasan Rockwell C HRC 50-55, menjadikannya ideal untuk alat pemotongan, Kenakan bagian, dan cetakan.
Resistensi keausan yang sangat baik
Berkat kandungan karbon yang tinggi dan struktur martensit, Aisi 420 menawarkan ketahanan kuat terhadap abrasi dan degradasi permukaan, membuatnya cocok untuk lingkungan pakaian tinggi.
Kemampuan mesin yang baik
Dengan peringkat machinability sekitar 60% (dibandingkan dengan AISI B1112), Aisi 420 lebih mudah untuk mesin daripada banyak baja stainless paduan tinggi, membuatnya menarik untuk efisiensi produksi.
Kemampuan Polandia
Kelas ini dapat dipoles hingga finishing seperti cermin, yang sangat penting dalam aplikasi seperti alat bedah, Alat makan, dan bagian dekoratif.
Resistensi korosi sedang
Meskipun tidak tahan korosi seperti nilai austenitik, Aisi 420 Stainless Steel berkinerja baik di atmosfer ringan, air tawar, dan pengaturan industri yang ringan korosif - terutama bila dipoles atau dipasivasi.
Efektivitas biaya
Aisi 420 umumnya lebih terjangkau daripada baja stainless yang lebih tinggi 316 atau 440c, menjadikannya pilihan praktis ketika anggaran dan kinerja harus seimbang.
Keterbatasan AISI 420 Baja Tahan Karat
Resistensi korosi yang lebih rendah
Dibandingkan dengan baja tahan karat austenitic seperti 304 atau 316, Aisi 420 kurang tahan terhadap klorida, asam, dan lingkungan laut, di mana korosi pitting dan celah dapat terjadi.
Mengurangi ketangguhan pada kekerasan tinggi
Dengan meningkatnya kekerasan, Baja menjadi lebih rapuh. Ini membuatnya kurang cocok untuk aplikasi yang melibatkan dampak berat atau beban mendadak.
Sensitivitas panas
Paparan suhu yang berkepanjangan di atas 400 ° C dapat menyebabkan pertumbuhan biji -bijian dan penskalaan permukaan, Mengurangi kinerja mekanik dan korosi.
Kemampuan las terbatas
Karena struktur martensitnya, Aisi 420 Stainless steel membutuhkan pemanasan awal dan perlakuan panas pasca-kelelawar untuk menghindari retak dan degradasi properti selama operasi pengelasan.
Tidak ideal untuk lingkungan yang sangat korosif
Tanpa pelapis atau perawatan khusus, Aisi 420 tidak boleh digunakan di lingkungan kimia yang agresif atau di mana kontak berkepanjangan dengan klorida diharapkan.
9. Merek Aisi Internasional 420 Baja Tahan Karat
| Standar / Wilayah | Nilai / Penamaan | Keterangan |
| Astm / KITA (Amerika Serikat) | Aisi 420 / UNS S42000 | Penunjukan Amerika yang banyak digunakan sesuai dengan ASTM A276; serbaguna dalam aplikasi industri dan perkakas. |
| DI DALAM / DARI (Eropa) | X20cr13 / 1.4021 | Penunjukan Eropa (Materi no.), Umum dalam komponen mekanis, pisau, dan peralatan pengolahan makanan. |
| Dia (Jepang) | 420J1 / 420J2 | Standar Jepang; Tingkat J2 mengandung lebih banyak karbon, Memberikan kekerasan yang lebih tinggi - digunakan dalam bilah dan alat bedah. |
| GB (Cina) | Y1cr13 / 20CR13 | Standar Nasional Cina dari GB/T 1220 dan GB/T. 3280; digunakan untuk bagian yang tahan korosi dan berkekuatan tinggi. |
| BS (Inggris) | 420S29 / 420S45 | BS Inggris 970 standar; diterapkan dalam komponen struktural dan pahat dengan kemampuan mesin dan ketahanan aus yang baik. |
10. Analisis komparatif AISI 420 Baja Tahan Karat
| Aspek | Aisi 420 | AISI 440C | Austenitic 304/316 | Metalurgi bubuk (PM) 420 | Baja tahan karat dupleks |
| Struktur mikro | Martensit | Martensit | Austenitic | Martensit (ditingkatkan melalui proses PM) | Campuran austenitic-ferritik |
| Kandungan karbon | ≤ 0.15% | ~ 1,0% | Rendah (~ 0,08%) | Mirip dengan AISI 420, dengan mikrostruktur yang disempurnakan | Sedang |
| Kekerasan (HRC) | 48–55 | 58–62 | Tidak bisa dihisap | Sebanding atau sedikit lebih tinggi dari 420 | Sedang (lebih rendah dari 420) |
| Resistensi korosi | Sedang; Bagus di lingkungan yang ringan | Sedikit lebih rendah dari 420 karena karbida | Bagus sekali, khususnya 316 dengan mo | Ditingkatkan karena pemrosesan PM | Bagus sekali, ketahanan pitting dan korosi stres superior |
| Pakai ketahanan | Bagus | Bagus sekali | Rendah | Unggul dari konvensional 420 | Sedang |
| Kekerasan | Sedang | Lebih rendah dari 420 | Tinggi | Peningkatan ketangguhan dibandingkan konvensional 420 | Tinggi |
| Bisa dirawat panas | Ya | Ya | TIDAK | Ya | TIDAK |
| Kemampuan mesin | Sedang (~ 60% dari B1112) | Lebih rendah karena kekerasan tinggi | Tinggi | Kemampuan mesin yang lebih baik tergantung pada nilai PM | Sedang |
| Aplikasi khas | Alat makan, katup, alat bedah | Pisau kelas atas, bantalan | Peralatan Kimia, Pengolahan makanan | Perkakas presisi, Kenakan bagian | Komponen struktural di lingkungan korosif |
| Biaya | Sedang | Lebih tinggi | Sedang hingga tinggi | Lebih tinggi karena pemrosesan lanjutan | Lebih tinggi |
11. Kesimpulan
Aisi 420 Stainless Steel menawarkan a serbaguna, Hardenable, Dan hemat biaya Solusi di mana pun resistensi korosi moderat dan kinerja keausan tinggi berpotongan.
Dengan memahami itu makeup kimia, persyaratan pemrosesan, Dan ceruk aplikasi, Insinyur dapat digunakan 420 untuk mengoptimalkan kinerja dan anggaran dalam alat pemotongan, katup, dan memakai komponen.
Saat manufaktur aditif dan pelapis lanjutan berevolusi, Aisi 420 Peran stainless steel kemungkinan akan berkembang menjadi lingkungan layanan yang lebih menuntut.
Langhe adalah pilihan yang sempurna untuk kebutuhan manufaktur Anda jika Anda membutuhkan berkualitas tinggi Komponen stainless steel.
