1. Вступ
Aisi 420 Нержавіюча сталь (X20cr13 / 1.4021) це мартенсит середнього вуглецю нержавіюча сталь це належить до 400-серій нержавіючої сталі.
Ця серія відома своєю мартенситною мікроструктурою, що надає цим сталем їх характерна твердість і сила.
Порівняно з іншими типами нержавіючої сталі, AISI з нержавіючої сталі 420 пропонує унікальний баланс між корозійною стійкістю та твердістю.
Хоча це може не відповідати корозії стійкості до аустенітних нержавіючих сталей, як 304 або 316, його можна загартовувати значно вищою мірою, що робить його ідеальним для застосувань, де стійкість до зносу має вирішальне значення.
Мета цієї статті-надати всебічний та поглиблений погляд на AISI 420 нержавіюча сталь.
Ми вивчимо його хімічний склад, фізичні та механічні властивості, Корозійна та тепловідповідаюча продуктивність,
Процеси термічної обробки, виготовлення та обробка, заявки, переваги, обмеження, та проводити порівняльний аналіз з іншими відповідними сталевими оцінками.
2. Хімічний склад AISI 420 Нержавіюча сталь
Aisi 420 нержавіюча сталь належить мартенситний Гілка 400 серій, визначається його здатністю формувати важку, Фаза мартенситів на голці при гасінні.
Його номінальний склад (у wt%) центри:
| Елемент | Типовий зміст (WT%) | Первинна роль |
| Хром (Cr) | 12.0 - 14.0 | Утворює пасивний шар Cr₂o₃ для корозійної стійкості |
| Вуглець (C) | ≤ 0.15 | Дозволяє утворити мартензит та високу твердість |
| Марганець (Мн) | ≤ 1.00 | Діє як дезоксидатор; покращує гарячу роботу |
| Кремнію (І) | ≤ 1.00 | Зміцнює ферит; СНІДЬ окислення та диксидування |
| Фосфор (С) | ≤ 0.04 | Домішка - контрольована для підтримки міцності |
| Сірка (S) | ≤ 0.03 | Нечистота - сприяє обробці, обмежений для пластичності |
| Прасувати (Феод) | Балансувати | Матричний елемент основного металу |
3. Фізичний & Механічні властивості AISI 420 Нержавіюча сталь
Aisi 420 Нержавіюча сталь поєднує в собі високу міцність та помірну пластичність з відмінною стійкістю до зносу.
Ключові властивості узагальнені нижче, Використання як Si, так і імперських одиниць для інженерної універсальності.
| Власність | Вишуканий | Загартований (250 ° C / 1 h) |
| Сила на розрив | 650–850 МПа(94,300–123 300 фунтів на кв. Дюйм) | 550–700 МПа(79,800–101 500 фунтів на кв. Дюйм) |
| Похідна сила (0.2% компенсація) | 450–600 МПа(65,300–87 000 фунтів на кв. Дюйм) | 350–500 МПа(50,800–72 500 фунтів на кв. Дюйм) |
| Подовження на перерві | 8–12 % | 10–15 % |
| Роквелл твердість (HRC) | 58–62 | 48–55 |
| Брінелл твердість (HB) | 550–650 год | 300–400 год |
| Сила втоми | ~ 260 MPA(~ 37,700 павутина) на 10 ⁷ циклів | N/a |
| Вплив міцність | 12–20 j (Charpy v -notch) | 20–30 j (вдосконалено після вдачі) |
| Щільність | 7.75 g/cm³(0.280 фунт/в³) | - |
| Теплопровідність | 25 З/м · k | - |
| Електричний опір | 0.85 µω · м | - |
4. Корозія & Теплосистює продуктивність
Загальна резистентність до корозії
Aisi 420 Нержавіюча сталь пропонує хорошу загальну стійкість до корозії в легких середовищах. В приміщенні атмосфери, Він може підтримувати свою цілісність протягом тривалих періодів без значної корозії.
Це також може протистояти корозійним ефектам багатьох неагресивних хімікатів та розчинів,
що робить його придатним для різноманітних застосувань у таких галузях, як продовольча обробка та виробництво світла.
Пасивний оксидний шар, утворений хромом, забезпечує ефективний захист від окислення та загальної корозії.
Однак, Цей захист може бути порушений у більш агресивних умовах.
Резистентність до щілини та щілини
Одне з обмежень AISI з нержавіючої сталі 420 його відносно низька стійкість до піттінгу та щілини, особливо в середовищах, що містять хлорид.
Хлоридні іони можуть проникати в пасивний шар оксиду, спричиняючи місцевий зрив та утворення ям на поверхні сталі.
Щілина, наприклад, ті, що знаходяться в прокладках, болти, або перекриття металевих поверхонь, може додатково прискорити цей процес.
У цих районах, іони хлориду можуть сконцентровані, що призводить до більш сильної корозії.
Aisi 420 не рекомендується для постійного впливу морської води або інших сильно хлорованих розчинів без відповідних заходів захисту, наприклад, поверхневі обробки або використання інгібіторів корозії.
Високотемпературне масштабування та окислення
Aisi 420 Нержавіюча сталь може витримувати високі температури до приблизно 400 ° C без значного масштабування або окислення.
При цих температурах, Пасивний оксидний шар залишається стабільним і продовжує забезпечувати захист основного металу.
Однак, У міру збільшення температури понад 400 ° C, Швидкість окислення прискорюється, і сталь може почати утворювати густу оксидну шкалу.
Ця шкала може розшаруватися, піддаючи свіжий метал для подальшого окислення, а також може впливати на механічні властивості сталі.
У застосуванні, де беруть участь більш високі температури, Можуть знадобитися альтернативні матеріали або теплостійкі покриття.
Поверхневі обробки для підвищення продуктивності корозії
Для поліпшення корозійної стійкості AISI 420 нержавіюча сталь, Можна нанести кілька поверхневих процедур:
- Пасивація: Цей процес передбачає хімічне очищення для видалення забруднень з поверхні сталі та сприяння утворенню більш рівномірного та захисного пасивного оксиду.
Пасивація може суттєво підвищити корозійну стійкість AISI 420, Особливо в легких та помірно корозійних середовищах. - Електричний: Електропірні AISI 420 Нержавіюча сталь з корозійними металами, такими як нікель або хром, може забезпечити додатковий шар захисту.
Покритий шар виступає бар'єром, Запобігання основній сталі контактувати з корозійними речовинами. - Покриття: Застосування органічних або неорганічних покриттів, наприклад, фарби або керамічні покриття, також може покращити корозійну стійкість AISI 420.
Ці покриття можуть забезпечити фізичний бар'єр, а також можуть містити корозію - гальмуючи пігменти.
5. Теплова обробка AISI 420 Нержавіюча сталь
Цикли відпалу та стресу
Відпал є важливим процесом термічної обробки для AISI 420 нержавіюча сталь. Мета відпалу - пом'якшити сталь, покращити його обробку, і зняти внутрішні напруги.
- Обробка: Сталь нагрівається до температури в діапазоні 800 - 900 ° C, проводиться при цій температурі для 1-2 години, щоб забезпечити повну перекристалізацію, а потім повільно охолоджується в печі.
Ця повільна швидкість охолодження допомагає запобігти утворенню внутрішніх напружень. - Вигоди: Відпалена нержавіюча сталь aisi 420 легше машина та формування, що робить його придатним для подальших виробничих операцій.
Він також має більш рівномірну мікроструктуру, що може покращити загальні механічні властивості.
Цикли полегшення стресу часто проводяться після таких процесів, як обробка, зварювання, або холодна робота.
Сталь нагрівається до нижчої температури (зазвичай 600 - 700 ° C), проводиться протягом певного часу, а потім повільно охолоне.
Цей процес допомагає полегшити внутрішні напруги, породжені під час цих операцій, Зниження ризику розтріскування та підвищення розмірної стабільності компонента.
Гасіння середовища та ефекти швидкості охолодження
Гасіння - це критичний крок у термічній обробці AISI 420 нержавіюча сталь для досягнення своєї високої твердості.
Вибір засобів масової інформації може мати значний вплив на властивості сталі:
- Гасіння нафти: Олія - це загальноприйняте середовище для гасіння для AISI 420.
Він забезпечує помірну швидкість охолодження, що допомагає уникнути надмірних внутрішніх напружень та розтріскування.
Гасіння нафти підходить для більшості AISI 420 Компоненти з нержавіючої сталі і можуть призвести до високої твердості та хороших механічних властивостей. - Повітряне гасіння: Повітряне гасіння може бути використане для більш тонких секцій AISI 420.
Однак, це призводить до нижчої швидкості охолодження порівняно з гасінням нафти, що може призвести до нижньої твердості та різної мікроструктури.
Повітряний AISI 420 Нержавіюча сталь може бути більш придатною для застосувань, де потрібні трохи нижча твердість і краща міцність.
Швидкість охолодження під час гасіння впливає на утворення мартенситу.
Швидша швидкість охолодження призводить до більшої частки мартенситу та більшої твердості, але це також збільшує ризик розтріскування через розвиток внутрішніх стресів.
Загартування при різних температурах
Загартовування здійснюється після гасіння, щоб збалансувати твердість і міцність AISI 420 нержавіюча сталь:
- Низькотемпературне загартування (150 - 200 ° C): Це в основному служить для зняття внутрішніх напружень і незначно зменшення крихкості сталі, що переживає, зберігаючи високий рівень твердості.
Низькотемпературна загартована AISI 420 часто використовується для застосувань, де потрібні максимальна твердість та зносостійкість, наприклад, у ріжучих інструментах. - Високотемпературне загартування (300 - 400 ° C): Загартування при більш високих температурах ще більше знижує твердість сталі, але значно покращує її міцність та пластичність.
Високотемпературна загартована AISI 420 підходить для застосувань, де поєднання сили, міцність, і необхідна хороша опір ударів,
наприклад, у структурних компонентах або деталей, що піддаються динамічним навантаженням.
6. Виготовлення & Обробка AISI 420 Нержавіюча сталь
Міркування зварювання
Зварювання нержавіючої сталі aisi 420 може бути складним завданням через високу твердість та низьку пластичність у насадженому стані. Ось кілька важливих міркувань:
- Попереднє нагрівання: Попереднє нагрівання матеріалу до температури в діапазоні 200 - 300 ° С до того, як зварювання є важливим.
Це допомагає зменшити ризик розтріскування шляхом мінімізації градієнта температури між зоною зварювання та основним металом під час зварювального процесу. - Температура інтерпасу: Підтримка інтерпасової температури навколо 200 - Важливо 300 ° C під час зварювання.
Це гарантує, що площа зварювання залишається при відповідній температурі та зменшує ймовірність розтріскування. - Вибір металу наповнення: Метали наповнювача з подібними хімічними композиціями до AISI 420 нержавіюча сталь, наприклад, ER410 або ER420, зазвичай використовуються.
Ці метали наповнювача допомагають забезпечити хорошу якість зварювання та сумісність з основним металом.
Обробка
- Рейтинг обробки: Aisi 420 Нержавіюча сталь має рейтинг обробки приблизно 60% B1112, що означає, що це помірно важко машина, Особливо в термічному лікуванні.
Його висока твердість може спричинити швидкий знос інструментів і зробити операції з різанням складнішими. - Рекомендації щодо інструментів: Для обробки AISI рекомендується високошвидкісна сталева або карбідна інструменти для обробки AISI 420.
Карбідні інструменти більш підходять для швидкісної обробки і можуть витримати високі температури, що утворюються в процесі різання. - Параметри різання: При обробці AISI 420 нержавіюча сталь, Необхідно вибрати належну швидкість різання та подачі.
Наприклад, при повороті з карбідними інструментами, швидкість різання 60 - 90 м/хв і швидкість подачі 0.1 - 0.2 мм/об..
Для більш точних операцій.
Формування та згинання
- Обмеження: Aisi 420 Нержавіюча сталь має нижчу пластичність порівняно з аустенітними нержавіючими сталеми, особливо в загартованому стані.
Це ускладнює формування та згинання. Холодне формування можливе для тонких зрізів та з належним змащуванням, Але для більш товстих секцій, Гаряче формування може знадобитися. - Гаряче формування: Гаряче формування aisi 420 передбачає нагрівання сталі до температури вище її температури перекристалізації (зазвичай 800 - 900 ° C) а потім формувати його.
Цей процес дозволяє забезпечити більшу формуваність, але вимагає ретельного контролю температури та швидкості охолодження, щоб не впливати на механічні властивості сталі.
Поверхнева обробка
- Шліфування: Шліфування використовується для видалення запасів та досягнення бажаної форми та розміру точності AISI 420 компоненти з нержавіючої сталі.
Можна використовувати різні типи шліфувальних коліс залежно від матеріалу та необхідної обробки поверхні. - Полірування: Поліровування проводиться для отримання гладкої обробки поверхні, що важливо для таких застосувань, як столові прибори, медичні інструменти, або декоративні компоненти.
Різні методи полірування, наприклад, буфтування та електрополізація, можна використовувати. - Пасивація: Як згадувалося раніше, Пасівія - це також форма поверхневої обробки, яка допомагає підвищити корозійну стійкість AISI 420.
Він передбачає хімічну обробку для очищення поверхні та сприяння утворенню захисного оксидного шару.
7. Застосування AISI 420 Нержавіюча сталь
Стокова промисловість
- Деталі застосування: Кухонні ножі, виделки, ложки, і стейк -ножі.
Ці начиння отримують користь від здатності AISI 420 утримувати різкий край і протистояти корозії від харчових кислот під час регулярного вживання.
Медична сфера
- Деталі застосування: Скальпелі, щипці, гемостати, хірургічні ножиці.
Висока твердість AISI 420 дозволяє точно вирізати краї, в той час як його резистентність до корозії гарантує, що інструменти можуть протистояти повторних процесах стерилізації.
Обладнання для їжі та напоїв
- Деталі застосування: Клапани, насос, змішування лез, компоненти конвеєра.
Aisi 420 протистоїть корозії з харчових продуктів, таких як кислі соки, молочний, і солоні розсоки, і його стійкі властивості роблять його придатними для деталей, які контактують з частинками їжі.
Хімічна обробка
- Деталі застосування: Насос, клапани, Фурнітура для поводження.
Це може терпіти хімічні атаки м'яких кислот та лугів у обробному середовищі.
Промислова техніка
- Деталі застосування: Підшипники, шестерні, кулачок, слайди, Носіть прокладки.
Висока твердість AISI 420 Нержавіюча сталь дозволяє цим деталям витримати високі навантаження, тертя, та носити в важких машинах, таких як будівельне та виробниче обладнання.
Автомобільні компоненти
- Деталі застосування: Невеликі деталі двигуна, компоненти зчеплення, І деякі кріплення.
Його поєднання сили, твердість, і помірна корозійна стійкість робить його придатним для різних автомобільних додатків.
Текстильна техніка
- Деталі застосування: Путівник, різання лез, шпинделі.
Опір носій AISI 420 допомагає цим частинам підтримувати функціональність протягом тривалих періодів використання в процесі виробництва текстилю.
8. Переваги & Обмеження AISI 420 Нержавіюча сталь
Aisi 420 Нержавіюча сталь пропонує унікальне поєднання твердість, Опір зносу, і Помірний захист від корозії, що робить його популярною мартенситською оцінкою для додатків, що вимагають довговічність та утримання краю.
Однак, Його використання також поставляється з певними компромісами, які інженери та виробники повинні враховувати при виборі його для критичних компонентів.
Переваги AISI 420 Нержавіюча сталь
Висока твердість
Після термічної обробки, Aisi 420 Нержавіюча сталь може досягти рівня твердості Rockwell C 50–55, що робить його ідеальним для ріжучих інструментів, Носіть деталі, і форми.
Відмінна зносостійкість
Завдяки високому вмісту вуглецю та мартенситній структурі, Aisi 420 пропонує сильну стійкість до стирання та деградації поверхні, що робить його придатним для високого одягу.
Хороша обробка
З оцінкою обробки навколо 60% (Порівняно з AISI B1112), Aisi 420 простіше машина, ніж багато нержавіючих сталей з високим сплавом, що робить його привабливим для ефективності виробництва.
Полірування
Цей клас може бути відшліфований до дзеркального покриття, що особливо важливо в таких додатках, як хірургічні інструменти, Столові прилади, та декоративні деталі.
Помірна корозійна стійкість
Хоча не такі стійкі до корозії, як аустенітні оцінки, Aisi 420 Нержавіюча сталь добре працює в легкій атмосфері, прісна вода, і злегка корозійні промислові налаштування - особливо при відшліфованому або пасивному.
Економічна ефективність
Aisi 420 як правило, доступніші, ніж нержавіючі сталі з більш високими сплавами 316 або 440c, Зробити це практичним вибором, коли бюджет та ефективність повинні бути збалансовані.
Обмеження AISI 420 Нержавіюча сталь
Нижня стійкість до корозії
Порівняно з аустенітними нержавіючими сталем, такими як 304 або 316, Aisi 420 менш стійкий до хлоридів, кислоти, та морські середовища, Там.
Знижена міцність при високій твердності
Зі збільшенням твердості, Сталь стає більш крихкою. Це робить його менш придатним для застосувань, що включають важкий вплив або раптові навантаження.
Чутливість до тепла
Тривале вплив температури вище 400 ° C може призвести до зростання зерна та масштабування поверхні, Зниження як механічних, так і корозійних продуктивності.
Обмежена зварюваність
Завдяки своїй мартенситній структурі, Aisi 420 Нержавіюча сталь потребує попередньої нагрівання та термічної обробки, щоб уникнути розтріскування та деградації майна під час зварювання.
Не ідеально для дуже корозійних умов
Без спеціальних покриттів або процедур, Aisi 420 не слід застосовувати в агресивних хімічних середовищах або там, де очікується тривалий контакт з хлоридами.
9. Міжнародні бренди AISI 420 Нержавіюча сталь
| Стандартний / Область | Сорт / Призначення | опис |
| ASTM / Нас (США) | Aisi 420 / UNS S42000 | Широко використовуване американське позначення, що відповідає ASTM A276; універсальний у промислових та інструментальних додатках. |
| У / З (Європа) | X20cr13 / 1.4021 | Європейське позначення (Матеріал ні.), поширений у механічних компонентах, ножі, та обладнання для переробки харчових продуктів. |
| Він є (Японія) | Його 420J1 / Його 420J2 | Японські стандарти; J2 клас містить більше вуглецю, Забезпечення вищої твердості - використовується в лопатках та хірургічних інструментах. |
| ГБ (Китай) | Y1cr13 / 20CR13 | Китайські національні стандарти від GB/T 1220 і ГБ/т 3280; використовується для резистентних до корозії та високоміцних частин. |
| Брус (Великобританія) | 420S29 / 420S45 | Британський Б.С. 970 стандарти; застосовується в конструкційних та інструментальних компонентах з хорошою обробкою та стійкістю до зносу. |
10. Порівняльний аналіз AISI 420 Нержавіюча сталь
| Аспект | Aisi 420 | AISI 440C | Аустенітний 304/316 | Порошкова металургія (Вечора) 420 | Дуплексні нержавієві сталі |
| Мікроструктура | Мартенситний | Мартенситний | Аустенітний | Мартенситний (Покращений процес PM) | Змішаний аустенітно-ферит |
| Вміст вуглецю | ≤ 0.15% | ~ 1,0% | Низький (~ 0,08%) | Подібно до AISI 420, з рафінованою мікроструктурою | Помірний |
| Твердість (HRC) | 48–55 | 58–62 | Незайманий | Порівнянні або трохи вище, ніж 420 | Помірний (нижчий 420) |
| Корозійна стійкість | Помірний; добре в м'яких умовах | Трохи нижче 420 Через карбіди | Відмінний, особливо 316 з Мо | Покращено завдяки обробці ПМ | Відмінний, Вища стійкість до корозій |
| Опір зносу | Добрий | Відмінний | Низький | Перевершує звичайний 420 | Помірний |
| Міцність | Помірний | Нижчий 420 | Високий | Вдосконалена міцність над звичайними 420 | Високий |
| Тепло підлягає лікуванню | Так | Так | Ні | Так | Ні |
| Обробка | Помірний (~ 60% B1112) | Нижчий через високу твердість | Високий | Поліпшення обробки залежно від класу ПМ | Помірний |
| Типові програми | Столові прилади, клапани, Хірургічні інструменти | Ножі високого класу, підшипники | Хімічне обладнання, переробка харчових продуктів | Точне інструмент, Носіть деталі | Структурні компоненти в корозійних умовах |
| Вартість | Помірний | Вищий | Помірний до високого | Вища внаслідок розширеної обробки | Вищий |
11. Висновок
Aisi 420 нержавіюча сталь пропонує універсальний, загартований, і вигідний Рішення, де не перетинається помірна корозійна стійкість та висока продуктивність зносу.
Розуміючи його хімічний макіяж, вимоги до обробки, і Ноги застосування, Інженери можуть розгорнути 420 Щоб оптимізувати як продуктивність, так і бюджет у ріжучих інструментах, клапани, і носити компоненти.
У міру розвитку виробництва добавок та розширених покриттів, Aisi 420 Роль нержавіючої сталі, ймовірно, розшириться на ще більш вимогливі умови обслуговування.
Ланге є ідеальним вибором для ваших виробничих потреб, якщо вам потрібна якісна компоненти з нержавіючої сталі.
