1. Введение
Айси 420 Нержавеющая сталь (X20cr13 / 1.4021) является средним углеродным мартенситом нержавеющая сталь это принадлежит 400-й серии из нержавеющих сталей.
Эта серия известна своей мартенситной микроструктурой, что дает этим сталям свою характерную твердость и силу.
По сравнению с другими типами нержавеющей стали, нержавеющая сталь Aisi 420 предлагает уникальный баланс между коррозионной стойкостью и твердостью.
Хотя это может не соответствовать коррозионной стойкости аустенитных нержавеющих сталей, как 304 или 316, это может быть затвердевает до гораздо более высокой степени, сделать его идеальным для применений, где износостойкость имеет решающее значение.
Цель этой статьи-предоставить всеобъемлющий и подробный взгляд на AISI 420 нержавеющая сталь.
Мы рассмотрим его химический состав, физические и механические свойства, Коррозия и тепло, устойчивая производительность,
процессы термической обработки, изготовление и механизм, приложения, преимущества, ограничения, и провести сравнительный анализ с другими соответствующими стальными оценками.
2. Химический состав AISI 420 Нержавеющая сталь
Айси 420 нержавеющая сталь принадлежит Мартенсит ветвь 400, определяется его способностью формировать жесткую, Игольчатая мартенситная фаза при закалке.
Его номинальная композиция (в wt%) сосредоточено на:
| Элемент | Типичный контент (wt%) | Основная роль |
| Хром (Герметичный) | 12.0 - 14.0 | Образует пассивный слой Cr₂o₃ для коррозионной сопротивления |
| Углерод (В) | ≤ 0.15 | Позволяет формировать мартенсит и высокую твердость |
| Марганец (Мнжен) | ≤ 1.00 | Действует как демизализатор; улучшает горячую работу |
| Кремний (И) | ≤ 1.00 | Укрепляет феррит; СПИД Окисление и окисление |
| Фосфор (П) | ≤ 0.04 | Примесь - контролируется для поддержания прочности |
| Сера (С) | ≤ 0.03 | Примесь - проведенная машина, ограничен для пластичности |
| Железо (Фей) | Баланс | Элемент матрицы базовой металлической |
3. Физический & Механические свойства AISI 420 Нержавеющая сталь
Айси 420 нержавеющая сталь сочетает в себе высокую прочность и умеренную пластичность с превосходной износостойкостью.
Ключевые свойства суммированы ниже, Использование как SI, так и имперских подразделений для универсальной универсальности.
| Свойство | Заветно | Закален (250 ° C. / 1 час) |
| Предел прочности | 650–850 МПа(94,300–123,300 фунтов на квадратный дюйм) | 550–700 МПа(79,800–101 500 фунтов на квадратный дюйм) |
| Предел текучести условный (0.2% компенсировать) | 450–600 МПа(65,300–87 000 фунтов на квадратный дюйм) | 350–500 МПа(50,800–72 500 фунтов на квадратный дюйм) |
| Удлинение при перерыве | 8–12 % | 10–15 % |
| Роквелл твердость (HRC) | 58–62 | 48–55 |
| Бринелл твердость (HB) | 550–650 HB | 300–400 HB |
| Усталость сила | ~ 260 МПА(~ 37,700 пса) в 10⁷ циклов | N/a |
| Воздействие на выносливость | 12–20 J. (Charpy v -notch) | 20–30 J. (Улучшено после характера) |
| Плотность | 7.75 G/CM³(0.280 фунт/в сегодня) | - |
| Теплопроводность | 25 W/m · k | - |
| Электрическое удельное сопротивление | 0.85 µОМ · м | - |
4. Коррозия & Теплопроизводительные результаты
Общая коррозионная стойкость
Айси 420 нержавеющая сталь обеспечивает хорошую общую коррозионную стойкость в мягкой среде. В помещении атмосфер, он может поддерживать свою целостность в течение длительных периодов времени без существенной коррозии.
Это также может противостоять коррозийным эффектам многих неагрессивных химических веществ и решений,
сделать его подходящим для различных применений в таких отраслях, как пищевая промышленность и производство света.
Пассивный оксидный слой, образованный хромом, обеспечивает эффективную защиту от окисления и общей коррозии.
Однако, Эта защита может быть скомпрометирована в более агрессивных условиях.
Устойчивость к ячечкам и расщелинам
Одно из ограничений AISI из нержавеющей стали 420 его относительно низкая ямка и сопротивление щелет, Особенно в средах, содержащей хлорид.
Хлоридные ионы могут проникнуть в пассивный оксидный слой, вызывая локальную разбивку и образование ям на поверхности стали.
Щели, такие как те, которые встречаются в прокладках, болты, или перекрывающиеся металлические поверхности, может еще больше ускорить этот процесс.
В этих областях, хлоридные ионы могут быть сконцентрированными, приводя к более серьезной коррозии.
Айси 420 не рекомендуется для непрерывного воздействия морской воды или других высоко хлорированных растворов без соответствующих мер защиты, такие как поверхностная обработка или использование ингибиторов коррозии.
Высокотемпературное масштабирование и окисление
Айси 420 нержавеющая сталь может выдерживать высокие температуры примерно до 400 ° C без значительного масштабирования или окисления.
При этих температурах, Пассивный оксидный слой остается стабильным и продолжает обеспечивать защиту базового металла.
Однако, По мере увеличения температуры за 400 ° C, скорость окисления ускоряется, и сталь может начать образовывать толстую оксидную шкалу.
Эта шкала может отступить, вызов свежего металла для дальнейшего окисления, и также может повлиять на механические свойства стали.
В приложениях, где задействованы более высокие температуры, могут потребоваться альтернативные материалы или теплостойкие покрытия.
Обработка поверхности для повышения эффективности коррозии
Чтобы улучшить коррозионную стойкость AISI 420 нержавеющая сталь, Можно применить несколько поверхностных обработок:
- Пассивация: Этот процесс включает в себя химическую очистку, чтобы удалить загрязняющие вещества с поверхности стали и способствовать образованию более однородного и защитного пассивного оксидного слоя.
Пассивация может значительно повысить коррозионную стойкость AISI 420, Особенно в умеренно -умеренно коррозионной среде. - Гальваника: Объем Aisi 420 нержавеющая сталь с коррозионными металлами, такими как никель или хром, может обеспечить дополнительный слой защиты.
Пересеченный слой действует как барьер, предотвращение контакта с лежащей в основе стали в коррозионных веществах. - Покрытия: Нанесение органических или неорганических покрытий, такие как краски или керамические покрытия, также может улучшить коррозионную стойкость AISI 420.
Эти покрытия могут обеспечить физический барьер и также могут содержать коррозию - подавление пигментов.
5. Термическая обработка AISI 420 Нержавеющая сталь
Циклы отжига и снятия стресса
Отжиг - это важный процесс термообработки для AISI 420 нержавеющая сталь. Цель отжига - смягчить сталь, улучшить его механизм, и снять внутренние стрессы.
- Процесс: Сталь нагревается до температуры в диапазоне 800 - 900 ° C., удерживается при этой температуре для 1-2 часы, чтобы обеспечить полную перекристаллизацию, а затем медленно охлаждается в печи.
Эта медленная скорость охлаждения помогает предотвратить образование внутренних напряжений. - Преимущества: Отожженная нержавеющая сталь AISI 420 легче в машине и форме, сделать его подходящим для последующих производственных операций.
У этого также есть более однородная микроструктура, который может улучшить свои общие механические свойства.
Циклы снятия стресса часто выполняются после таких процессов, как обработка, сварка, или холодная работа.
Сталь нагревается до более низкой температуры (обычно вокруг 600 - 700 ° C.), удерживается в течение определенного периода времени, а затем медленно охлаждался.
Этот процесс помогает снять внутренние напряжения, создаваемые во время этих операций, Снижение риска растрескивания и улучшения размерной стабильности компонента.
Угашение средств массовой информации и эффектов скорости охлаждения
Угашение является критическим шагом в термообработке AISI 420 нержавеющая сталь для достижения высокой твердости.
Выбор гашения среды может оказать существенное влияние на свойства стали:
- Гашение нефти: Масло является широко используемой средой гашения для AISI 420.
Он обеспечивает умеренную скорость охлаждения, что помогает избежать чрезмерных внутренних напряжений и растрескивания.
Загаждение нефти подходит для большинства AISI 420 Компоненты из нержавеющей стали и могут привести к высокой твердости и хороших механических свойствам. - Утомивание воздуха: Утоивание воздуха можно использовать для более тонких участков AISI 420.
Однако, это приводит к более низкой скорости охлаждения по сравнению с гашением нефти, что может привести к более низкой твердости и различной микроструктуре.
Айси с воздухом 420 нержавеющая сталь может быть более подходящей для применений, где нужны немного меньшая твердость и лучшая прочность.
Скорость охлаждения во время гашения влияет на образование мартенсита.
Более высокая скорость охлаждения приводит к более высокой доли мартенсита и более высокой твердости, но это также увеличивает риск растрескивания из -за развития внутренних напряжений.
Сдерживание при различных температурах
Загадывание осуществляется после утоления, чтобы сбалансировать твердость и прочность AISI 420 нержавеющая сталь:
- Низкотемпературное падающее (150 - 200 ° C.): Это в основном служит для снятия внутренних напряжений и слегка снизить хрупкость стали закусочной, сохраняя при этом высокий уровень твердости.
Низкотемпературный айси 420 часто используется для применений, где требуется максимальная твердость и износ, например, в режущих инструментах. - Высокотемпературный отпуск (300 - 400 ° C.): Управление при более высоких температурах еще больше снижает твердость стали, но значительно улучшает его прочность и пластичность.
Высокотемпературный айси 420 подходит для применений, где комбинация прочности, стойкость, И необходимо хорошее воздействие сопротивления,
например, в структурных компонентах или деталях, подверженных динамическим нагрузкам.
6. Изготовление & Обучаемость AISI 420 Нержавеющая сталь
Сварные соображения
Сварка нержавеющая сталь AISI 420 может быть сложным из-за его высокой твердости и низкой пластичности в заветном состоянии. Вот несколько важных соображений:
- Предварительно нагреть: Предварительно нагреть материал до температуры в диапазоне 200 - 300 ° C, прежде чем сварка необходима.
Это помогает снизить риск растрескивания путем минимизации градиента температуры между площадью сварного шва и основным металлом во время сварки. - Межпроходная температура: Поддержание межпроходной температуры вокруг 200 - 300 ° C во время сварки также важно.
Это гарантирует, что площадь сварки остается при подходящей температуре и снижает вероятность растрескивания. - Выбор металла наполнителя: Металлы наполнителя с аналогичными химическими композициями в AISI 420 нержавеющая сталь, такие как ER410 или ER420, обычно используются.
Эти металлы наполнителя помогают обеспечить хорошее качество сварки и совместимость с базовым металлом.
Механизм
- Рейтинг механизма: Айси 420 нержавеющая сталь имеет рейтинг оборудования приблизительно 60% B1112, что означает, что это умеренно сложно, Особенно в состоянии тепло, обработанного.
Его высокая твердость может вызвать быстрый износ инструмента и сделать операции резки более сложными. - Рекомендации по инструментам: Для обработки AISI рекомендуется высокоскоростная стальная или карбид инструменты 420.
Карбидные инструменты более подходят для высокоскоростной обработки и могут противостоять высоким температурам, полученным в процессе резки. - Параметры резки: При обработке айси 420 нержавеющая сталь, необходимо выбрать правильные скорости резки и подачи.
Например, При повороте с помощью карбида инструментов, скорость разрезания 60 - 90 м/мин и скорость подачи 0.1 - 0.2 ММ/оборотный часто используются.
Для более точных операций обработки могут потребоваться более низкие скорости резания и подачи.
Формирование и изгиб
- Ограничения: Айси 420 нержавеющая сталь имеет более низкую пластичность по сравнению с аустенитными нержавеющими сталями, Особенно в закаленном состоянии.
Это затрудняет формирование и сгибание. Холодная форма возможна для тонких срезов и с надлежащей смазкой, но для более толстых секций, Мо может быть необходимо горячее формирование. - Горячая форма: Горячая форма айси 420 включает в себя нагрев стали до температуры выше температуры рекристаллизации (обычно вокруг 800 - 900 ° C.) А потом формирует это.
Этот процесс обеспечивает большую формируемость, но требует тщательного контроля над температурой и скоростью охлаждения, чтобы не влиять на механические свойства стали.
Отделка поверхности
- Шлифование: Шлифование используется для удаления запаса и достижения желаемой формы и размерной точности AISI 420 Компоненты нержавеющей стали.
Можно использовать различные типы шлифовальных колес в зависимости от материала и необходимой поверхности. - Полировка: Полировка выполняется для получения гладкой поверхности, что важно для таких приложений, как столовые приборы, Медицинские инструменты, или декоративные компоненты.
Различные методы полировки, такие как полировка и электрополировка, можно использовать. - Пассивация: Как упоминалось ранее, Пассивация также является формой отделки поверхности, которая помогает повысить коррозионную стойкость AISI 420.
Он включает химическую обработку, чтобы очистить поверхность и способствовать образованию защитного оксидного слоя.
7. Приложения AISI 420 Нержавеющая сталь
Столовые приборы
- Запчасти приложения: Кухонные ножи, Форк, ложки, и стейк -ножи.
Эти посуды извлекают выгоду из способности AISI 420 удерживать острый край и сопротивляться коррозии от пищевых кислот во время регулярного использования.
Медицинская сфера
- Запчасти приложения: Скальпели, щипцы, гемостаты, Хирургические ножницы.
Высокая твердость айси 420 допускает точные режущие края, В то время как его коррозионное сопротивление гарантирует, что инструменты могут противостоять повторяющимся процессам стерилизации.
Оборудование для еды и напитков
- Запчасти приложения: Клапаны, насос, смешивание лезвий, Конвейерные компоненты.
Айси 420 сопротивляется коррозии от пищевых продуктов, таких как кислые соки, молочный, и соленый рассол, и его устойчивые к износу свойства делают его подходящим для деталей, которые вступают в контакт с частицами пищи.
Химическая обработка
- Запчасти приложения: Насос, клапаны, фитинги для обработки невысоких коррозионных химикатов.
Он может выдержать химические атаки мягких кислот и щелочи в среде обработки.
Промышленная техника
- Запчасти приложения: Подшипники, передачи, камеры, слайды, носить прокладки.
Высокая твердость айси 420 нержавеющая сталь позволяет этим деталям выдерживать высокие нагрузки, трение, и износ в тяжелых техниках, таких как строительное и производственное оборудование.
Автомобильные компоненты
- Запчасти приложения: Маленькие детали двигателя, компоненты сцепления, и несколько крепеж.
Его сочетание силы, твердость, и умеренная коррозионная стойкость делает его подходящим для различных автомобильных приложений.
Текстильный механизм
- Запчасти приложения: Руководство, Режущие лезвия, шпинции.
Устойчивость к износу AISI 420 помогает этим деталям сохранять функциональность в течение длительных периодов использования в процессе текстильного производства.
8. Преимущества & Ограничения AISI 420 Нержавеющая сталь
Айси 420 нержавеющая сталь предлагает уникальную комбинацию твердость, износостойкость, и Умеренная защита от коррозии, сделать его популярным мартенситным оценкой для приложений, требующих долговечность и удержание краев.
Однако, Его использование также поставляется с определенными компромиссами, которые инженеры и производители должны учитывать при выборе его для критических компонентов.
Преимущества AISI 420 Нержавеющая сталь
Высокая твердость
После термической обработки, Айси 420 нержавеющая сталь может достичь уровней твердости Rockwell C HRC 50–55, Сделать его идеальным для режущих инструментов, носить детали, и плесени.
Отличная износостойкость
Благодаря высокому содержанию углерода и мартенситной структуре, Айси 420 обеспечивает сильное сопротивление истиранию и ухудшению поверхности, сделать его подходящим для среды высокого номера.
Хорошая механизм
С рейтингом оборудования вокруг 60% (по сравнению с AISI B1112), Айси 420 Легче в машине, чем многие из нержавеющих сталей с высоким сплавкой, Сделать его привлекательным для эффективности производства.
Полирубильность
Эта оценка может быть отполирована до зеркальной отделки, что особенно важно в таких приложениях, как хирургические инструменты, Столовые приборы, и декоративные детали.
Умеренная коррозионная стойкость
Хотя и не столь столь же устойчивые к коррозии, как аустенитные оценки, Айси 420 нержавеющая сталь хорошо работает в мягкой атмосфере, пресноводная вода, и слегка коррозионные промышленные настройки, особенно при полированном или пассивированном.
Экономическая эффективность
Айси 420 как правило, более доступно, чем нержавеющая стали с более высокими сплавами, как 316 или 440c, сделать это практическим выбором, когда бюджет и производительность должны быть сбалансированы.
Ограничения AISI 420 Нержавеющая сталь
Более низкая коррозионная стойкость
По сравнению с аустенитными нержавеющими стали, такими как 304 или 316, Айси 420 менее устойчив к хлоридам, кислоты, и морская среда, где может произойти коррозия ячеек и расщелину.
Снижение прочности при высокой твердости
Как жесткость увеличивается, Сталь становится более хрупкой. Это делает его менее подходящим для применений, связанных с сильным воздействием или внезапными нагрузками.
Тепло чувствительность
Длительное воздействие температуры выше 400 ° C может привести к росту зерна и масштабированию поверхности, снижение характеристик как механической, так и коррозии.
Ограниченная сварка
Из -за его мартенситной структуры, Айси 420 Несмотря на то, что из нержавеющей стали требуется предварительное нагревание и после потерю термообработки, чтобы избежать растрескивания и деградации свойств во время сварки.
Не идеально подходит для очень коррозийных средств
Без особых покрытий или процедур, Айси 420 не следует использовать в агрессивной химической среде или где ожидается длительный контакт с хлоридами.
9. Международные бренды AISI 420 Нержавеющая сталь
| Стандартный / Область | Оценка / Обозначение | Описание |
| Астм / НАС (США) | Айси 420 / UNS S42000 | Широко используемое американское обозначение, соответствующее ASTM A276; Универсальный в промышленных и инструментальных приложениях. |
| В / ОТ (Европа) | X20cr13 / 1.4021 | Европейское обозначение (Материал №.), распространено в механических компонентах, ножи, и оборудование для продовольствия. |
| Он есть (Япония) | Его 420J1 / Его 420J2 | Японские стандарты; J2 Grade содержит больше углерода, Обеспечение более высокой твердости - используется в лезвиях и хирургических инструментах. |
| ГБ (Китай) | Y1CR13 / 20CR13 | Китайские национальные стандарты от GB/T 1220 и GB/T. 3280; используется для коррозионных и высокопрочных деталей. |
| BS (Великобритания) | 420S29 / 420S45 | Британский BS 970 стандарты; применяется в структурных и инструментальных компонентах с хорошей оборудованием и устойчивостью к износу. |
10. Сравнительный анализ AISI 420 Нержавеющая сталь
| Аспект | Айси 420 | Aisi 440c | Аустенитный 304/316 | Порошковая металлургия (Премьер -министр) 420 | Дуплексные нержавеющие стали |
| Микроструктура | Мартенсит | Мартенсит | Аустенитный | Мартенсит (Улучшено процесс PM) | Смешанный аустенит-ферритный |
| Содержание углерода | ≤ 0.15% | ~ 1,0% | Низкий (~ 0,08%) | Похоже на AISI 420, с утонченной микроструктурой | Умеренный |
| Твердость (HRC) | 48–55 | 58–62 | Не сжигаемый | Сравнимо или немного выше, чем 420 | Умеренный (ниже 420) |
| Коррозионная стойкость | Умеренный; Хорошо в мягкой среде | Немного ниже 420 из -за карбидов | Отличный, особенно 316 с Мо | Улучшен из -за обработки PM | Отличный, Устойчивость к коррозии в верхней ямке и стрессе |
| Износостойкость | Хороший | Отличный | Низкий | Превосходит обычный 420 | Умеренный |
| Стойкость | Умеренный | Ниже 420 | Высокий | Улучшенная прочность на обычную 420 | Высокий |
| Термообработанный | Да | Да | Нет | Да | Нет |
| Механизм | Умеренный (~ 60% B1112) | Ниже из -за высокой твердости | Высокий | Улучшенная механизм в зависимости от оценки PM | Умеренный |
| Типичные приложения | Столовые приборы, клапаны, Хирургические инструменты | Высококачественные ножи, подшипники | Химическое оборудование, Продовольственная обработка | Точный инструмент, носить детали | Структурные компоненты в коррозионной среде |
| Расходы | Умеренный | Выше | От умеренного до высокого | Выше из -за продвинутой обработки | Выше |
11. Заключение
Айси 420 нержавеющая сталь предлагает универсальный, затвердел, и рентабельный Решение, где бы ни были устойчивая коррозионная стойкость и высокая производительность износа.
Понимая его химический макияж, Требования к обработке, и приложения ниши, Инженеры могут развернуть 420 Для оптимизации как производительности, так и бюджета в режущих инструментах, клапаны, и носить компоненты.
По мере развития аддитивного производства и передовых покрытий развиваются, Айси 420 Роль нержавеющей стали, вероятно, расширится в еще более требовательную среду обслуживания.
Лангх Идеальный выбор для ваших производственных потребностей, если вам нужно высококачественное Компоненты нержавеющей стали.
