Aisi 420 Rustfritt stål: Egenskaper, Fordeler, & Applikasjoner

1. Introduksjon

Aisi 420 Rustfritt stål (X20CR13 / 1.4021) er en martarbon martensitt rustfritt stål som tilhører 400-serien til rustfrie stål.

Denne serien er kjent for sin martensitiske mikrostruktur, som gir disse stålene deres karakteristiske hardhet og styrke.

Sammenlignet med andre rustfrie ståltyper, Rustfritt stål Aisi 420 gir en unik balanse mellom korrosjonsmotstand og hardhet.

Selv om det kanskje ikke samsvarer med korrosjonsmotstanden til austenittisk rustfritt stål 304 eller 316, det kan bli herdet i mye høyere grad, Å gjøre det ideelt for applikasjoner der slitasje motstand er avgjørende.

Hensikten med denne artikkelen er å gi et omfattende og dyptgående blikk på Aisi 420 rustfritt stål.

Vi vil utforske dens kjemiske sammensetning, Fysiske og mekaniske egenskaper, korrosjon og varmebestandig ytelse,

varmebehandlingsprosesser, fabrikasjon og maskinbarhet, applikasjoner, Fordeler, begrensninger, og gjennomføre komparative analyser med andre relevante stålkarakterer.

2. Kjemisk sammensetning av Aisi 420 Rustfritt stål

Aisi 420 rustfritt stål tilhører Martensitic gren av 400 -seriene, definert av dens evne til å danne en hard, Nållignende martensittfase ved slukking.

Dens nominelle komposisjon (i vekt%) sentrerer på:

3. Fysisk & Mekaniske egenskaper til Aisi 420 Rustfritt stål

Aisi 420 Rustfritt stål kombinerer høy styrke og moderat duktilitet med utmerket slitemotstand.

Nøkkelegenskaper er oppsummert nedenfor, Bruke både SI og keiserlige enheter for allsidighet.

4. Korrosjon & Varmeresistenende ytelse

Generell korrosjonsmotstand

Aisi 420 Rustfritt stål tilbyr god generell korrosjonsmotstand i milde miljøer. I innendørs atmosfærer, Det kan opprettholde sin integritet i lange perioder uten betydelig korrosjon.

Det kan også motstå de korrosive effektene av mange ikke-aggressive kjemikalier og løsninger,

Gjør det egnet for en rekke applikasjoner i bransjer som matforedling og lysproduksjon.

Det passive oksydlaget dannet av krom gir effektiv beskyttelse mot oksidasjon og generell korrosjon.

Imidlertid, Denne beskyttelsen kan kompromitteres i mer aggressive miljøer.

Pitting og sprekkmotstand

En av begrensningene i rustfritt stål AISI 420 er dens relativt lave grop og sprekkmotstand, spesielt i kloridholdige miljøer.

Kloridioner kan trenge gjennom det passive oksydlaget, forårsaker lokal sammenbrudd og dannelse av groper på overflaten av stålet.

Sprekker, slik som de som finnes i pakninger, bolter, eller overlappende metalloverflater, kan ytterligere akselerere denne prosessen.

I disse områdene, Kloridioner kan bli konsentrert, som fører til mer alvorlig korrosjon.

Aisi 420 anbefales ikke for kontinuerlig eksponering for sjøvann eller andre sterkt klorerte løsninger uten passende beskyttelsestiltak, for eksempel overflatebehandlinger eller bruk av korrosjonshemmere.

Skalering og oksidasjon med høy temperatur

Aisi 420 Rustfritt stål tåler høye temperaturer opp til omtrent 400 ° C uten betydelig skalering eller oksidasjon.

Ved disse temperaturene, Det passive oksydlaget forblir stabilt og fortsetter å gi beskyttelse til det underliggende metallet.

Imidlertid, Når temperaturen øker utover 400 ° C, Oksidasjonshastigheten akselererer, og stålet kan begynne å danne en tykk oksydskala.

Denne skalaen kan flasse av, utsetter ferskt metall for ytterligere oksidasjon, og kan også påvirke de mekaniske egenskapene til stålet.

I applikasjoner der høyere temperaturer er involvert, alternative materialer eller varmebestandige belegg kan være nødvendig.

Overflatebehandlinger for å forbedre korrosjonsytelsen

For å forbedre korrosjonsmotstanden til Aisi 420 rustfritt stål, Flere overflatebehandlinger kan brukes:

• Passivering: Denne prosessen innebærer kjemisk rengjøring for å fjerne forurensninger fra stålets overflate og fremme dannelsen av et mer ensartet og beskyttende passivt oksydlag.
  Passivasjon kan forbedre korrosjonsmotstanden til Aisi betydelig 420, Spesielt i milde til moderat etsende miljøer.
• Galvanisering: ELEKTROPLATING AISI 420 Rustfritt stål med korrosjonsbestandige metaller som nikkel eller krom kan gi et ekstra lag med beskyttelse.
  Det belagte laget fungerer som en barriere, forhindrer at det underliggende stålet kommer i kontakt med etsende stoffer.
• Belegg: Bruke organiske eller uorganiske belegg, som maling eller keramiske belegg, kan også forbedre korrosjonsmotstanden til Aisi 420.
  Disse beleggene kan gi en fysisk barriere og kan også inneholde korrosjon - hemme pigmenter.

5. Varmebehandling av Aisi 420 Rustfritt stål

Annealing og stressavlastningssykluser

Annealing er en viktig varmebehandlingsprosess for AISI 420 rustfritt stål. Hensikten med annealing er å myke opp stålet, Forbedre maskinbarheten, og avlaste interne påkjenninger.

• Behandle: Stålet varmes opp til en temperatur i området for 800 - 900 ° C., holdt ved denne temperaturen for 1-2 timer for å gi full omkrystallisering, og deretter sakte avkjølt i ovnen.
  Denne langsomme avkjølingshastigheten hjelper til med å forhindre dannelse av indre spenninger.
• Fordeler: Annealed rustfritt stål Aisi 420 er lettere å maskinere og form, Gjør det egnet for påfølgende produksjonsoperasjoner.
  Den har også en mer ensartet mikrostruktur, som kan forbedre de generelle mekaniske egenskapene.

Stressavlastningssykluser utføres ofte etter prosesser som maskinering, sveising, eller kaldt arbeid.

Stålet varmes opp til en lavere temperatur (vanligvis rundt 600 - 700 ° C.), holdt i en periode, og deretter avkjølt sakte.

Denne prosessen hjelper til med å lindre de interne påkjenningene som genereres under disse operasjonene, redusere risikoen for å sprekke og forbedre komponentens dimensjonale stabilitet.

Slukende medier og kjølehastighetseffekter

Slukking er et kritisk skritt i varmebehandlingen av AISI 420 rustfritt stål for å oppnå sin høye hardhet.

Valget av bråkjølende medier kan ha en betydelig innvirkning på stålets egenskaper:

• Oljesnøk: Olje er et ofte brukt slukkingsmedium for AISI 420.
  Det gir en moderat kjølehastighet, som hjelper til med å unngå overdreven indre belastninger og sprekker.
  Oljeslukking er egnet for de fleste aisi 420 rustfritt stålkomponenter og kan resultere i høy hardhet og gode mekaniske egenskaper.
• Luftslukking: Luftslukking kan brukes til tynnere deler av AISI 420.
  Imidlertid, det resulterer i en lavere avkjølingshastighet sammenlignet med oljeslukking, noe som kan føre til lavere hardhet og forskjellig mikrostruktur.
  Air-Quenched Aisi 420 Rustfritt stål kan være mer egnet for applikasjoner der en litt lavere hardhet og bedre seighet er ønsket.

Avkjølingshastigheten under slukking påvirker dannelsen av martensitt.

En raskere kjølehastighet fører til en høyere andel av martensitt og høyere hardhet, Men det øker også risikoen for sprekker på grunn av utvikling av interne påkjenninger.

Herdet ved forskjellige temperaturer

Tempering utføres etter å ha slukket for å balansere hardheten og seigheten til Aisi 420 rustfritt stål:

• Tempering med lav temperatur (150 - 200 ° C.): Dette tjener hovedsakelig til å lindre indre påkjenninger og redusere sprøhet av det asvekkede stålet mens du beholder et høyt nivå av hardhet.
  Lav temperatur herdet Aisi 420 brukes ofte til applikasjoner der det kreves maksimal hardhet og slitestyrke, for eksempel i å skjære verktøy.
• Høytemperatur temperering (300 - 400 ° C.): Tempering ved høyere temperaturer reduserer hardheten i stålet ytterligere, men forbedrer dens seighet og duktilitet betydelig.
  Høytemperatur herdet Aisi 420 er egnet for applikasjoner der en kombinasjon av styrke, seighet, og god påvirkningsmotstand er nødvendig,
  for eksempel i strukturelle komponenter eller deler utsatt for dynamiske belastninger.

6. Fabrikasjon & Maskinbarhet av Aisi 420 Rustfritt stål

Sveisehensyn

Sveising av rustfritt stål Aisi 420 kan være utfordrende på grunn av dens høye hardhet og lave duktilitet i den synkete tilstanden. Her er noen viktige hensyn:

• Forvarming: Forvarme materialet til en temperatur i området for 200 - 300 ° C før sveising er viktig.
  Dette bidrar til å redusere risikoen for sprekker ved å minimere temperaturgradienten mellom sveiseområdet og basismetallet under sveiseprosessen.
• Interpass -temperatur: Opprettholde en interpass -temperatur på rundt 200 - 300 ° C under sveising er også viktig.
  Dette sikrer at sveiseområdet forblir ved en passende temperatur og reduserer sannsynligheten for sprekker.
• Filler Metal Selection: Fyllstoffmetaller med lignende kjemiske sammensetninger som AISI 420 rustfritt stål, som ER410 eller ER420, brukes vanligvis.
  Disse fyllstoffmetallene er med på å sikre god sveisekvalitet og kompatibilitet med basismetallet.

Maskinbarhet

• Maskinbarhetsvurdering: Aisi 420 rustfritt stål har en maskinbarhetsvurdering på omtrent 60% av B1112, Noe som betyr at det er moderat vanskelig å maskinere, Spesielt i den varmebehandlede tilstanden.
  Den høye hardheten kan forårsake rask verktøyslitasje og gjøre skjæreoperasjoner mer utfordrende.
• Verktøyanbefalinger: Høyhastighets stål- eller karbid-tippede verktøy anbefales for maskinering av AISI 420.
  Karbidverktøy er mer egnet for høyhastighets maskinering og tåler de høye temperaturene som genereres under skjæreprosessen.
• Kutte parametere: Når du maskinerer Aisi 420 rustfritt stål, Riktig skjærehastighet og feeds må velges.
  For eksempel, Når du snur med karbidverktøy, en skjærehastighet på 60 - 90 m/min og en fôrhastighet på 0.1 - 0.2 MM/Rev brukes ofte.
  Nedre skjærehastigheter og fôr kan være nødvendig for mer presis maskineringsoperasjoner.

Danner og bøyer

• Begrensninger: Aisi 420 Rustfritt stål har lavere duktilitet sammenlignet med austenittisk rustfritt stål, Spesielt i den herdede tilstanden.
  Dette gjør det vanskeligere å danne og bøye. Kaldforming er mulig for tynne seksjoner og med riktig smøring, Men for tykkere seksjoner, Varmforming kan være nødvendig.
• Varm forming: Hot forming aisi 420 innebærer å varme opp stålet til en temperatur over rekrystalliseringstemperaturen (vanligvis rundt 800 - 900 ° C.) og deretter forme den.
  Denne prosessen gir større formbarhet, men krever nøye kontroll av temperaturen og kjølehastigheten for å unngå å påvirke de mekaniske egenskapene til stålet.

Overflatebehandling

• Sliping: Sliping brukes til å fjerne lager og oppnå ønsket form og dimensjons nøyaktighet av AISI 420 rustfritt stålkomponenter.
  Ulike typer slipehjul kan brukes avhengig av materialet og den nødvendige overflatebehandlingen.
• Polering: Polering utføres for å oppnå en glatt overflatebehandling, Noe som er viktig for applikasjoner som bestikk, Medisinske instrumenter, eller dekorative komponenter.
  Forskjellige poleringsteknikker, for eksempel buffing og elektropolering, kan brukes.
• Passivering: Som nevnt tidligere, Passivasjon er også en form for overflatebehandling som hjelper til med å forbedre korrosjonsmotstanden til Aisi 420.
  Det innebærer kjemisk behandling for å rengjøre overflaten og fremme dannelsen av et beskyttende oksydlag.

7. Søknader til Aisi 420 Rustfritt stål

Bestikkindustri

• Applikasjonsdeler: Kjøkkenkniver, gafler, skjeer, og biffkniver.
  Disse redskapene drar nytte av AISI 420s evne til å holde en skarp kant og motstå korrosjon fra matsyrer under regelmessig bruk.

Medisinsk felt

• Applikasjonsdeler: Scalpels, tang, hemostater, Kirurgiske saks.
  Aisiens høye hardhet 420 gir mulighet for presise skjærekanter, Mens dens korrosjonsmotstand sikrer at instrumentene tåler gjentatte steriliseringsprosesser.

Mat- og drikkeutstyr

• Applikasjonsdeler: Ventiler, Pumper, Blanding av kniver, transportørkomponenter.
  Aisi 420 motstår korrosjon fra matprodukter som sure juice, Meieri, og salte saltlake, og dens slitasjebestandige egenskaper gjør det egnet for deler som kommer i kontakt med matpartikler.

Kjemisk prosessering

• Applikasjonsdeler: Pumper, ventiler, beslag for håndtering av ikke-høyt korrosive kjemikalier.
  Det kan tåle de kjemiske angrepene av milde syrer og alkalier i prosesseringsmiljøet.

Industrielle maskiner

• Applikasjonsdeler: Lagre, gir, Cams, lysbilder, Bruk pads.
  Aisiens høye hardhet 420 Rustfritt stål gjør at disse delene tåler høye belastninger, friksjon, og bruk i tunge maskiner som bygge- og produksjonsutstyr.

Bilkomponenter

• Applikasjonsdeler: Små motordeler, Clutch -komponenter, og noen festemidler.
  Dens kombinasjon av styrke, hardhet, og moderat korrosjonsmotstand gjør det egnet for forskjellige bilapplikasjoner.

Tekstilmaskiner

• Applikasjonsdeler: Guide barer, kutte kniver, spindler.
  AISI 420s slitestyrke hjelper disse delene med å opprettholde funksjonalitet over lengre bruksperioder i tekstilproduksjonsprosessen.

8. Fordeler & Begrensninger i Aisi 420 Rustfritt stål

Aisi 420 Rustfritt stål tilbyr en unik kombinasjon av hardhet, Bruk motstand, og Moderat korrosjonsbeskyttelse, gjør det til en populær martensitisk karakter for applikasjoner som krever Holdbarhet og kantoppbevaring.

Imidlertid, Bruken kommer også med visse avveininger som ingeniører og produsenter må vurdere når de velger den for kritiske komponenter.

Fordeler med Aisi 420 Rustfritt stål

Høy hardhet

Etter varmebehandling, Aisi 420 Rustfritt stål kan oppnå Rockwell C -hardhetsnivåer av HRC 50–55, gjør det ideelt for å kutte verktøy, Bruk deler, og muggsopp.

Utmerket slitestyrke

Takket være det høye karboninnholdet og martensittisk struktur, Aisi 420 gir sterk motstand mot slitasje og overflatedegradering, gjør det egnet for miljøer med høyt slitasje.

God maskinbarhet

Med en maskinbarhetsvurdering på rundt 60% (Sammenlignet med AISI B1112), Aisi 420 er lettere å maskinere enn mange høyleger rustfrie stål, gjør det attraktivt for produksjonseffektivitet.

Polskbarhet

Denne karakteren kan poleres til en speillignende finish, Noe som er spesielt viktig i applikasjoner som kirurgiske verktøy, Bestikk, og dekorative deler.

Moderat korrosjonsmotstand

Selv om det ikke er så korrosjonsbestandig som austenittiske karakterer, Aisi 420 Rustfritt stål klarer seg bra i milde atmosfærer, ferskvann, og lett etsende industrielle omgivelser - spesielt når de er polert eller passivert.

Kostnadseffektivitet

Aisi 420 er generelt rimeligere enn rustfrie stål med høyere legering 316 eller 440C, Gjør det til et praktisk valg når budsjett og ytelse må balanseres.

Begrensninger i Aisi 420 Rustfritt stål

Lavere korrosjonsmotstand

Sammenlignet med austenittiske rustfrie stål som 304 eller 316, Aisi 420 er mindre motstandsdyktig mot klorider, Syrer, og marine miljøer, hvor pitting og sprekk korrosjon kan oppstå.

Redusert seighet ved høy hardhet

Når hardheten øker, stålet blir mer sprøtt. Dette gjør det mindre egnet for applikasjoner som involverer kraftig innvirkning eller plutselige belastninger.

Varmefølsomhet

Langvarig eksponering for temperaturer ovenfor 400 ° C kan føre til kornvekst og overflateskalering, redusere både mekanisk og korrosjonsytelse.

Begrenset sveisbarhet

På grunn av sin martensittiske struktur, Aisi 420 Rustfritt stål krever forvarming og varmebehandling etter sveis for å unngå sprekker og eiendomsforringelse under sveiseoperasjon.

Ikke ideelt for svært etsende miljøer

Uten spesielle belegg eller behandlinger, Aisi 420 skal ikke brukes i aggressive kjemiske miljøer eller der det forventes langvarig kontakt med klorider.

9. Internasjonale merker av Aisi 420 Rustfritt stål

10. Sammenlignende analyse av AISI 420 Rustfritt stål

11. Konklusjon

Aisi 420 Rustfritt stål tilbyr en allsidig, herdbar, og kostnadseffektiv Løsning hvor moderat korrosjonsmotstand og høye slitasjeytelser krysser hverandre.

Ved å forstå dens Kjemisk sminke, behandlingskrav, og applikasjonsnisjer, Ingeniører kan distribuere 420 For å optimalisere både ytelse og budsjett i å kutte verktøy, ventiler, og bruk komponenter.

Etter hvert som additiv produksjon og avanserte belegg utvikler seg, Aisi 420 Rustfritt ståls rolle vil sannsynligvis utvide seg til enda mer krevende servicemiljøer.

 

LangHe er det perfekte valget for dine produksjonsbehov hvis du trenger høy kvalitet rustfritt stålkomponenter.

Kontakt oss i dag!