1. Уводзіны
1.4021 гэта мартенситная нержавеючая сталь, шырока вядомая пад сваім пазначэннем X20Cr13 і звычайна крыжаваныя спасылкі на Асі 420 у літаратуры пастаўшчыкоў.
Ён належыць да сямейства хромістай нержавеючай сталі, якую можна загартаваць тэрмічнай апрацоўкай, што прынцыпова адрознівае яго ад больш знаёмых аўстэнітных марак, якія выкарыстоўваюцца для агульнай каразійнай стойкасці.
На практыцы, 1.4021 выбіраецца, калі дызайнеру патрабуецца спалучэнне ўмеранай каразійнай стойкасці, высокі патэнцыял цвёрдасці, і карысная зносаўстойлівасць, а не максімальная каразійная здольнасць.
Матэрыял асабліва важны ў сталовых прыборах, ляза, валы помпаў, гідраўлічныя кампаненты, тэхніка, і дэкаратыўныя часткі, таму што баланс уласцівасцяў добра падыходзіць для частак, якія павінны быць моцнымі, паліруюцца, і прыдатны да эксплуатацыі ў асяроддзі з умеранай каразійнай асяроддзем.
Гэта асноўная ідэя 1.4021: гэта не універсальная нержавеючая сталь, але тэхнічна мэтавай.
2. Што такое 1.4021 З нержавеючай сталі?
1.4021 гэта а мартенситный хром з нержавеючай сталі з утрыманнем хрому ў 12–14% асартымент і вуглярод у в 0.16–0,25% дыяпазон.
Тэхнічныя лісты пастаўшчыкоў апісваюць гэта як загартоўваную сталь, якая выкарыстоўваецца ў загартаванай і адпушчанай стане для канструкцыйных і крапежных вырабаў, дзе Умераная ўстойлівасць да карозіі патрэбна.
Ён таксама апісваецца як сталь для сталовых прыбораў і ляза, што адлюстроўвае яго здольнасць дасягаць адносна высокай цвёрдасці пасля тэрмічнай апрацоўкі.
Гэты гатунак з'яўляецца ферамагнітным, валодае добрай обрабатываемостью і коўкай, і прыдатны для выкарыстання да каля 550-600°C у залежнасці ад разгляданага ўласцівасці.
У адным з даных пазначана, што ён «устойлівы да накіпу да 1100 ° F,», які пра 593° С, у той час як іншы адзначае добрую ўстойлівасць да акісляльных атмасфер да каля 600° С.
Гэтыя каштоўнасці адпавядаюць ідэі, што 1.4021 з'яўляецца спраўнай гарачай апрацоўкай нержавеючай, але не высокатэмпературны каразійны сплаў.
Асноўныя характарыстыкі
На практычным узроўні, 1.4021 цэніцца за чатыры рэчы:
- Гэта можа быць загартаваны да высокай трываласці і цвёрдасці,
- 1.4021 нержавеючая сталь мае Умераная ўстойлівасць да карозіі у бесхларыдных асяроддзях,
- Гэта можа быць адшліфаваны да бляску,
- Гэта так магнітныя, якія могуць быць карыснымі або непажаданымі ў залежнасці ад прыкладання.
3. Хімічны склад і ідэнтычнасць матэрыялу
| Элемент | Тыповы дыяпазон у 1.4021 | Роля ў сплаве |
| Вуглярод (C) | 0.16–0,25% | Забяспечвае зацвярдзенне і больш высокую канчатковую цвёрдасць. |
| Хром (Кр) | 12.0–14,0% | Забяспечвае нержавеючы характар і ўстойлівасць да акіслення. |
| Марганец (Мн) | ≤ 1.50% | Падтрымлівае баланс раскіслення і апрацоўкі. |
| Крэмнім (І) | ≤ 1.00% | Дапамагае ў вытворчасці сталі і сціпла спрыяе трываласці. |
| Фосфар (P) | ≤ 0.040% | Захоўваецца нізка, каб пазбегнуць ломкасці. |
| Серы (S) | ≤ 0.030% | Трымаўся нізка; кантраляваная сера можа быць выкарыстана для механічнай апрацоўкі ў некаторых формах прадукту. |
| Жалеза (F) | Сальда | Матрычны элемент з сталі. |
4. Фізічныя і механічныя ўласцівасці 1.4021 З нержавеючай сталі
Ўласцівасці 1.4021 моцна залежаць ад умоў тэрмічнай апрацоўкі. У отожженном стане адносна працаздольны; пасля загартоўкі і гартоўкі становіцца нашмат цвярдзей і трывалей.
У табліцах ніжэй прыведзены рэпрэзентатыўныя значэнні пакаёвай тэмпературы з апублікаваных табліц дадзеных.
Фізічныя ўласцівасці
| Маёмасць | Тыповае значэнне | Ноты |
| Шчыльнасць | 7.70–7,73 г/см³ | Шчыльная мартенситная нержавеючая сталь, характэрны для храмістых сталей. |
| Модуль пругкасці | 215–216 ГПа | Адносна жорсткая ў параўнанні з аўстэнітнай нержавеючай сталлю. |
| Цеплаправоднасць | 30 W/m · k | Умераная цеплаправоднасць для нержавеючай сталі. |
| Удзельная цеплаёмістасць | 460 J/kg · k | Тыповая цеплавая магутнасць для гэтага сямейства марак. |
| Каэфіцыент цеплавога пашырэння | пра 10.5 × 10⁻⁶/° C (20-100°C) | Ніжэй, чым аўстэнітныя нержавеючыя сталі, дапамагае стабільнасці памераў. |
| Магнітны адказ | Так | Ферамагнітныя ў стандартным стане. |
Механічныя ўласцівасці
| Стан | Сіла выхаду | Трываласць на расцяжэнне | Падаўжэнне | Цяжкасць | Ноты |
| Адпачываў / мяккі стан | —— | Да каля 760 МПа макс | —— | Да каля 230 HB макс | Падыходзіць для механічнай апрацоўкі і фармоўкі перад канчатковым зацвярдзеннем. |
| +QT700 | ≥ 500 МПА | 700–850 Мпа | ≥ 13% | —— | Збалансаваны загартаваны стан з добрай трываласцю. |
| +QT800 | ≥ 600 МПА | 800–950 МПа | ≥ 12% | —— | Больш высокая трываласць/цвёрдасць, некалькі ніжэй пластычнасць. |
5. Тэрмічная апрацоўка, Уцвярджанне, і мікраструктура
Тэрмічная апрацоўка
1.4021 гэта а мартенситная нержавеючая сталь, таму яго прадукцыйнасць рэгулюецца цыклам тэрмічнай апрацоўкі, а не адным толькі станам паступлення.
У отожженном стане, ён больш мяккі і больш працаздольны; пасля загартоўкі і адпуску, ён ператвараецца ў значна больш цвёрды і трывалы матэрыял.
Гэтая загартоўка з'яўляецца асноўнай прычынай таго, што гэты клас выкарыстоўваецца для лёзаў, шахты, зашпількі, і іншыя кампаненты, схільныя да зносу.
Апублікаваныя тэхнічныя табліцы апісваюць стан мяккага адпалу, які атрымліваецца вытрымкай пры 745-825°C з наступным павольным астуджэннем на паветры, пры гэтым загартоўка выконваецца награваннем да а 950-1050°C і астуджэнне на паветры або алеі.
Уцвярджанне
Атрыманая мікраструктура пасля загартоўкі ў асноўным мартенситная, і крок загартоўкі выкарыстоўваецца для налады балансу паміж цвёрдасцю і трываласцю.
Для практычнай вытворчасці, дыяпазон загартоўкі выбіраецца ў адпаведнасці з наборам мэтавых уласцівасцяў: адна крыніца дае QT700 каля 650-750°C і QT800 каля 600-700°C, а іншы адзначае, што патрэбная трываласць вызначае тэмпературу загартоўкі.
Гэта не сплаў «адзін памер на ўсіх».; гэта матэрыял, канчатковыя паводзіны якога наўмысна спраектаваны праз тэрмічную апрацоўку.
Мікраструктура
Найважнейшай металургічнай дэталлю з'яўляецца акно хрупкасці. Табліца дадзеных папярэджвае, што дыяпазон паміж 400°C і 600 °C варта пазбягаць, таму што непажаданыя фазы могуць выпадаць у асадак і можа адбыцца далікатнасць.
Гэта азначае, што сплаў можна зрабіць вельмі цвёрдым, але гэта таксама павінна быць апрацавана з цеплавой дысцыплінай.
Іншымі словамі, такая ж адчувальнасць да тэрмічнай апрацоўкі 1.4021 карысна таксама робіць яго няўмольным, калі працэс дрэнна кантралюецца.
Мікраструктурныя паводзіны, звязаныя са зваркай, прытрымліваюцца той жа логікі. Пасля зваркі, нарыхтоўка павінна быць астуджана ніжэй за пачатковую вобласць мартенсита, прыблізна 120° С, перад гартаваннем.
Гэта зніжае рызыку расколін і дапамагае аднавіць больш стабільны баланс уласцівасцяў у зоне тэрмічнага ўздзеяння.
Другая крыніца адзначае, што гэты гатунак звычайна не зварваюць з-за яго цвярдзення на паветры, гэта іншы спосаб сказаць, што паступленне цяпла і гісторыя астуджэння моцна ўплываюць на канчатковую прадукцыйнасць.
Кароткі змест тэрмічнай апрацоўкі
| Стан апрацоўкі | Тыповы стан | Металургічны эфект | Інжынернае следства |
| Мяккі адпал | 745-825°C, павольнае астуджэнне паветра | Больш мяккая мартенситная структура папярэдніка | Лепшая апрацоўваемасць і формуемость. |
| Уцвярджанне | 950-1050°C, затым паветра / алей гасіць | Утварэнне мартенсита | Вялікі рост цвёрдасці і трываласці. |
| Загартоўка для QT700 | 650-750°C | Памяншае ломкасць, задае канчатковы ўзровень трываласці | Збалансаваная сіла і трываласць. |
| Загартоўка для QT800 | 600-700°C | Больш высокая трываласць/цвёрдасць, крыху меншая пластычнасць | Больш трывалы, але больш патрабавальны да абслугоўвання. |
6. Каразійныя характарыстыкі ў розных асяроддзях
1.4021 прапановы з нержавеючай сталі умераны Каразія супраціву, не шырокая ўстойлівасць да карозіі, звязаная з аўстэнітнымі маркамі, такімі як 304 або 316.
У адным тэхнічным пашпарце гаворыцца, што ён добра працуе ва ўмовах умеранай карозіі, без хларыдаў такіх асяроддзях, як мыла, мыйныя сродкі, і арганічных кіслот, у той час як іншы адзначае ўстойлівасць да атмасферы, прэсная вада, разбаўленыя кіслоты, і шчолачы.
Гэта робіць яго карысным, але не універсальны. Сплаў таксама мае выразныя абмежаванні.
Swiss Steel заяўляе, што так неўстойлівы да міжкрысталічнай карозіі ў стане пастаўкі або зварцы, і 1.4021 таму нельга абыходзіцца з нержавеючай сталью, спецыяльнай для карозіі, у зварных хімічных службах.
Яго антыкаразійныя характарыстыкі лепшыя, калі паверхня тонка адшліфаваная або адпаліраваная, і адна крыніца прама адзначае, што аптымальная ўстойлівасць да карозіі дасягаецца, калі паверхня тонка адшліфаваная або паліраваная.
Перспектыва карозіі
- Добра для атмасферы, прэсная вада, разбаўленыя кіслоты, шчолачы, мыла, мыйныя сродкі, і арганічных кіслот.
- Непрыдатны выбар для хларыдных або моцна каразійных службаў.
- Аздабленне паверхні мае значэнне: паліраваныя паверхні працуюць лепш.
- Умовы зваркі і дастаўкі могуць знізіць устойлівасць да карозіі, калі не кіраваць належным чынам.
7. Выдумка, Вінжаванне, і меркаванні па апрацоўцы
Фабрыкацыйныя паводзіны
1.4021 гэта мартенситная нержавеючая сталь, таму яго паводзіны пры вырабе цесна звязаны з узроўнем цвёрдасці і тэрмічнай гісторыяй.
У отожженном стане, гэта адносна працаздольна, і дадзеныя пастаўшчыкоў апісваюць яго падробку як добрую, яго халоднае фармаванне як магчыма, і яго апрацоўваемасць як добрая.
У тых жа пашпартах таксама адзначаецца, што яго можна выкарыстоўваць у гарачым рэжыме- і холоднокатаный ліст, палоска, палоны, дрот, раздзелы, і яркія вырабы, што адлюстроўвае даволі шырокае акно прамысловай апрацоўкі.
Практычны спосаб падумаць 1.4021 гэта: гэта не «цяжкая» нержавеючая сталь у сэнсе вытворчасці, але гэта таксама не мяккі аўстэніт.
Яго працаздольнасць істотна змяняецца з цвёрдасцю, і канчатковая мэта ўласцівасці павінна быць вырашана перад фармаваннем або механічнай апрацоўкай.
Па гэтай прычыне, планаванне вытворчасці і планаванне тэрмічнай апрацоўкі варта разглядаць як адну сумесную праблему, а не як два асобныя этапы.
Коўка і гарачая апрацоўка
Гарачая апрацоўка добра зарэкамендавала сябе для гэтага гатунку. Адна табліца дадзеных рэкамендуе паступовы нагрэў да прыкладна 850° С, затым больш хуткі нагрэў да 1150-1180°C, з акоўкай, праведзенай паміж 1100°C і 900 °C, з наступным павольным астуджэннем для прасоўвання кантраляванага развіцця структуры.
Іншая крыніца адзначае, што гэты гатунак паспяхова выкарыстоўваецца ў канструкцыях і крапежных вырабах і валодае добрай коўкасцю.
Гэтыя дэталі паказваюць гэта 1.4021 добра паддаецца каванні, але толькі пры дысцыплінаваным кантролі тэмпературы.
Вінжаванне
Гэта не адзнака, якая ўзнагароджвае звычайную зварачную практыку.
Прычына структурная: як мартенситная сталь, ён можа зацвярдзець падчас астуджэння, што павышае рызыку з'яўлення далікатных зон зваркі і дысбалансу уласцівасцяў, калі папярэдні нагрэў і загартоўка не выкарыстоўваюцца правільна.
Асобны даташыт яшчэ больш тупы, заявіўшы, што 1.4021 з'яўляецца "звычайна не зварным" з-за яго паводзін на паветры.
Практычны вывад відавочны: зварка магчымая, але гэта павінна быць запланавана як кантраляваная металургічная аперацыя, не проста крок далучэння.
Апрацоўванне
Апрацоўваемасць з'яўляецца адным з найбольш спрыяльных уласцівасцяў 1.4021. Кампанія Swiss Steel характарызуе гэтую марку як добрую апрацоўваемасць, і thyssenkrupp адзначае, што ён апрацоўвае аналагічна вугляродзістай сталі той жа цвёрдасці.
Гэта азначае, што нагрузка на апрацоўку ў значнай ступені залежыць ад узроўню цвёрдасці, а не ад незвычайных паводзін нержавеючай сталі.
На практыцы, што робіць сплаў асабліва прывабным для дэталяў, якія, як чакаецца, будуць апрацоўвацца перад канчатковай загартоўкай або выкарыстоўвацца ў загартаваных умовах, дзе кантроль памераў усё яшчэ мае значэнне.
Аздабленне паверхні і паліруемасць
Аздабленне паверхні гэта больш, чым касметычны сродак 1.4021; гэта таксама ўплывае на каразійныя характарыстыкі.
У дакументацыі пастаўшчыка гаворыцца, што варыянт ляза нажа можа быць адпаліраваны да глянцу і што аптымальная ўстойлівасць да карозіі дасягаецца, калі паверхня тонка адшліфавана або паліравана.
Гэта робіць аздабленне паверхні функцыянальнай часткай дызайну, а не апошнім дэкаратыўным этапам.
Асабліва гэта актуальна для сталовых прыбораў, дэкаратыўныя часткі, і бачныя механічныя кампаненты.
Больш гладкая паверхня не паварочваецца 1.4021 у спецыялізаваную па карозіі нержавеючую сталь, але гэта сапраўды дапамагае сплаву працаваць бліжэй да найлепшага магчымага ўзроўню ў межах запланаванай службы.
8. Перавагі і недахопы 1.4021 З нержавеючай сталі
Перавагі
1.4021 нержавеючая сталь прывабная тым, што спалучае загартоўвальнасць, Добрая апрацоўка, і аздабленне паверхні.
У якасці мартенситной нержавеючай сталі, ён можа падвяргацца тэрмічнай апрацоўцы да значна большай цвёрдасці і трываласці, чым аўстэнітныя маркі, што робіць яго прыдатным для лёзаў, шахты, зашпількі, і дэталі, схільныя да зносу.
Апублікаваныя дадзеныя паказваюць на жорсткія ўмовы ў QT700–QT800 дыяпазон з трываласцю на разрыў да груба 700–950 МПа, у залежнасці ад тэмпераменту.
Нержавеючая сталь таксама адносна простая ў апрацоўцы і можа быць адпаліравана да бляску, таму яго выкарыстоўваюць у сталовых прыборах, дэкаратыўныя часткі, і дакладныя механічныя кампаненты.
Яго магнітная рэакцыя таксама можа быць карысная ў некаторых праграмах. Умерана агрэсіўны, асяроддзя без хларыдаў, ён забяспечвае прымальную ўстойлівасць да карозіі.
Недахопы
Яго галоўнае абмежаванне толькі ўмераная ўстойлівасць да карозіі. Гэта не з'яўляецца заменай для аўстэнітных марак, такіх як 304 або 316 у багатай хларыдамі або моцна каразійнай службе.
Гэта таксама неўстойлівы да міжкрысталічнай карозіі ў стане пастаўкі або зварцы, таму гісторыя зваркі і награвання павінна быць асцярожнай.
Таму сплаў лепш разглядаць як a загартоўваецца нержавеючая сталь для механічных характарыстык, не агульная ўстойлівая да карозіі нержавеючая сталь.
9. Прамысловае прымяненне 1.4021 З нержавеючай сталі
1.4021 нержавеючая сталь не выбіраецца ў першую чаргу таму, што гэта найбольш устойлівая да карозіі нержавеючая сталь.
Ён абраны таму, што яго можна загартаваць, паліраваны, і апрацаваны ў кампаненты, якія патрабуюць трываласці, насіць супраціў, і прыстойная нержавеючая паверхня ў умерана агрэсіўных асяроддзях.
Тыповыя выпадкі выкарыстання
- нажы і сталовыя прыборы
- хірургічныя і стаматалагічныя інструменты
- помпа валы і гідраўлічныя часткі
- крапяжы і механічныя кампаненты
- формы, памірае, і элементы аснасткі
- дэкаратыўныя дэталі з нержавеючай сталі
- аўтамабільнае і нафтахімічнае абсталяванне
10. Эквівалентныя адзнакі ў міжнародных стандартах
| Стандартная сістэма | Эквівалентны клас | Ноты |
| У / Ад | 1.4021 / X20Cr13 | Першаснае еўрапейскае абазначэнне |
| Асі / Астм | 420 (Тып 420А / 420Б) | Бліжэйшы эквівалент; кампазіцыя перакрыцця нязначна адрозніваецца |
| Нас | S42000 | Абазначэнне адзінай сістэмы нумарацыі |
| Ён (Японія) | SUS420J1 / SUS420J2 | J2 мае больш высокі ўзровень вугляроду, бліжэй да варыянтаў з большай цвёрдасцю |
| Gb (Кітай) | 20CR13 | Прамы эквівалент у кітайскай стандартнай сістэме |
| ISO | X20Cr13 | Гарманізаванае міжнароднае абазначэнне |
11. Параўнанне з іншымі нержавеючымі сталямі
| Маёмасць | 1.4021 (X20Cr13 / 420 тыпу) | 304 (1.4301) | 316 (1.4401) | 430 (1.4016) |
| Сямейства з нержавеючай сталі | Мартэнічны | Аўстэніт | Аўстэніт | Ферытныя |
| Ключавое легіраванне / структура | Каля 12–14% Cr, 0.16–0,25% С; магнітныя і паддаюцца тэрмаапрацоўцы | Прыкладна 18% Кр / 8% У; незагартоўваецца ў звыклым разуменні | Хром-нікелевая нержавеючая сталь з малібдэнам для лепшай устойлівасці да хларыду | Прамая хромавая нержавеючая з пра 16–18% Cr; незагартоўваецца ферытная структура |
| Загартоўванне паводзін | Загартоўваецца загарткай і адпачынкам | Не паддаецца тэрмічнай апрацоўцы; умацаваны пераважна халоднай працай | Не паддаецца загартоўцы; трываласць у асноўным ад халоднай працы і формы прадукту | Не паддаецца тэрмічнай апрацоўцы |
Ўстойлівасць да карозіі |
Умераны; падыходзіць для атмасферы, прэсная вада, разведзеныя кіслоты/шчолачы, мыла, мыйныя сродкі, і арганічных кіслот | Добрая агульная ўстойлівасць да карозіі; лепш чым 1.4021 у большасці водных службаў | Больш моцная ўстойлівасць да хларыду, чым 304 і значна лепш, чым 1.4021 для вільготнай/каразійнай службы | Ўмераная ўстойлівасць да карозіі; ніжэй 304/316 у агрэсіўных асяроддзях |
| Выдумка / вінжаванне | Паддаецца апрацоўцы і каванні; зварка менш паблажлівая і часта мае патрэбу ў кантролі папярэдняга нагрэву/загартоўкі | Выдатная формуемость і свариваемость | Лёгка фармуецца, зварвалі, спайваюць, і выразаць | Добрая формуемость, але менш трывалы, чым аўстэнітныя маркі ў цяжкіх умовах вытворчасці і зваркі |
| Тыповая пазіцыянаванне | Нержавеючая сталь для лёзаў, арыентаваная на знос, шахты, інструменты, і ўмерана агрэсіўныя механічныя дэталі | Агульнага прызначэння карозіі нержавеючай | Устойлівы да хларыдаў карозіі нержавеючая сталь | Больш нізкая кошт ферытнай нержавеючай сталі для ўмеранай карозіі і дэкаратыўнага/бытавога выкарыстання |
12. Conclusion
1.4021 з нержавеючай сталі, або X20Cr13, - гэта мартенсітная хромістая нержавеючая сталь з вельмі выразным тэхнічным прызначэннем: сумясціць загартоўвальнасць, Умераная ўстойлівасць да карозіі, насіць супраціў, і добра паліруюцца ў адным класе.
Яго шчыльнасць, модуль, і магнітная рэакцыя робяць яго надзейным інжынерным металам, у той час як яго рэакцыя на тэрмічную апрацоўку дазваляе перавесці яго з адносна працаздольнага отожженного матэрыялу ў значна больш цвёрды стан загартаванага і адпушчанага.
Межы сплаву аднолькава важныя. Гэта не універсальная нержавеючая сталь; гэта лепш разумець як нержавеючая сталь для ўмерана агрэсіўных асяроддзяў, дзе цвёрдасць, геаметрыя, і прадукцыйнасць абслугоўвання мае значэнне.
Пасля таго, як гэта апраўленне зразумета, матэрыял становіцца простым у размяшчэнні: 1.4021 гэта тып нержавеючай сталі, які вы выбіраеце, калі вам патрэбна больш перавага, большая зносаўстойлівасць, і большую загартоўвальнасць, чым можа забяспечыць аўстэнітны клас.
FAQ
Што ёсць 1.4021 з нержавеючай сталі?
1.4021 гэта мартенситная нержавеючая сталь, таксама вядомая як X20Cr13, і на гэта звычайна спасылаюцца Асі 420 у літаратуры пастаўшчыкоў.
ёсць 1.4021 магніт з нержавеючай сталі?
Так. Тэхнічныя табліцы пастаўшчыкоў апісваюць гэта як a ферамагнітныя гатунак з намагнічанасцю так.
ёсць 1.4021 нержавеючая сталь добра падыходзіць для зваркі?
Яго можна зварыць, але гэта не самая простая зварка нержавеючай.
Тэхнічныя лісты рэкамендуюць папярэдні нагрэў і загартоўку пасля зваркі, і адна крыніца адзначае, што яго звычайна не зварваюць з-за яго паводзін на паветры.
робіць 1.4021 нержавеючая сталь добра супрацьстаіць карозіі?
Гэта мае умераны Каразія супраціву, асабліва ў бесхларыдных асяроддзях, такіх як мыла, мыйныя сродкі, арганічныя кіслоты, прэсная вада, і разведзеныя кіслоты/шчолачы. Гэта не нержавеючая сталь з высокім утрыманнем хларыду.
Бляшанка 1.4021 нержавеючая сталь быць загартаванай?
Так. Гэта загартоўваецца мартенситная нержавеючая сталь, звычайна тушылі ад а 950-1050°C а затым гартуюць.
