1.4021 Nerez | X20Cr13 | UNS S42000

1. Zavedení

1.4021 je martenzitická nerezová ocel široce známá pod označením X20Cr13 a běžně se na ně odkazuje AISI 420 v dodavatelské literatuře.

Patří do rodiny chromových nerezových ocelí, které lze vytvrdit tepelným zpracováním, čímž se zásadně liší od známějších austenitických druhů používaných pro obecnou odolnost proti korozi.

V praxi, 1.4021 se volí, když konstruktér potřebuje kombinaci střední odolnosti proti korozi, vysoký potenciál tvrdosti, a užitečná odolnost proti opotřebení spíše než maximální korozní výkon.

U příborů je důležitý zejména materiál, čepele, hřídele čerpadel, hydraulické komponenty, stroje, a dekorativní části, protože jeho vyváženost vlastností je vhodná pro díly, které musí být pevné, lak, a použitelné ve středně korozivním prostředí.

To je hlavní myšlenka 1.4021: nejedná se o univerzální nerezovou ocel, ale technicky zaměřený.

2. Co je 1.4021 Nerez?

1.4021 je a martenzitický chrom nerez s obsahem chrómu v 12–14 % dosah a uhlík v 0.16–0,25 % rozsah.

Technické listy dodavatele ji popisují jako kalitelnou ocel používanou v kaleném a temperovaném stavu pro konstrukční a spojovací aplikace, kde Mírná odolnost proti korozi je potřeba.

Je také popisována jako příborová a čepelová ocel, což odráží jeho schopnost dosáhnout po tepelném zpracování poměrně vysoké tvrdosti.

Tato třída je feromagnetická, má dobrou obrobitelnost a kujnost, a je vhodný pro použití do cca 550–600 °C v závislosti na uvažované nemovitosti.

Jeden datový list uvádí, že je „odolný vůči vodnímu kameni až do 1100 ° F.,“, o kterém jde 593° C., zatímco jiný uvádí dobrou odolnost vůči oxidační atmosféře až do asi 600° C..

Tyto hodnoty jsou v souladu s myšlenkou, že 1.4021 je provozuschopná nerezová ocel pracující za tepla, ale ne slitina pro vysokoteplotní korozi.

Základní charakteristiky

Na praktické úrovni, 1.4021 je ceněn pro čtyři věci:

• Může to být ztvrdlý na vysokou pevnost a tvrdost,
• 1.4021 nerezová ocel má Mírná odolnost proti korozi v médiu bez chloridů,
• Může to být leštěno do vysokého lesku,
• To je magnetický, které mohou být užitečné nebo nežádoucí v závislosti na aplikaci.

3. Chemické složení a identita materiálu

4. Fyzické a mechanické vlastnosti 1.4021 Nerez

Vlastnosti 1.4021 silně závisí na podmínkách tepelného zpracování. V žíhaném stavu je relativně zpracovatelný; po kalení a popouštění se stává mnohem tvrdším a pevnějším.

Níže uvedené tabulky shrnují reprezentativní hodnoty pokojové teploty z publikovaných katalogových listů.

Fyzikální vlastnosti

Mechanické vlastnosti

5. Tepelné zpracování, Kalení, a Mikrostruktura

Tepelné zpracování

1.4021 je a martenzitická nerezová ocel, takže jeho výkon je řízen cyklem tepelného zpracování spíše než samotným stavem při příjmu.

V žíhaném stavu, je měkčí a lépe zpracovatelný; po kalení a temperování, přemění se v mnohem tvrdší a pevnější materiál.

Tato prokalitelnost je hlavním důvodem, proč se tato třída používá pro čepele, hřídele, upevňovací prvky, a další součásti náchylné k opotřebení.

Publikované datové listy popisují stav žíhání na měkko, jak byl získán přidržením 745–825 °C následuje pomalé chlazení vzduchem, přičemž kalení se provádí zahřátím na cca 950–1050 °C a chlazení vzduchem nebo olejem.

Kalení

Výsledná mikrostruktura je po kalení zásadně martenzitická, a krok temperování se používá k vyladění rovnováhy mezi tvrdostí a houževnatostí.

Pro praktickou výrobu, rozsah temperování se volí podle cílové sady vlastností: uvádí jeden zdroj QT700 na 650–750 °C a QT800 na 600–700 ° C., zatímco jiný poznamenává, že požadovaná pevnost určuje teplotu popouštění.

Nejedná se o „univerzální“ slitinu; je to materiál, jehož konečné chování je záměrně navrženo tepelným zpracováním.

Mikrostruktura

Kritickým metalurgickým detailem je okno zkřehnutí. Datasheet varuje, že rozsah mezi 400°C a 600 °C je třeba se vyvarovat, protože se mohou vysrážet nežádoucí fáze a může dojít ke křehnutí.

To znamená, že slitina může být velmi tvrdá, ale musí se s tím také zacházet s tepelnou disciplínou.

Jinými slovy, stejnou citlivost na tepelné zpracování, která činí 1.4021 užitečné také činí neúprosným, pokud je proces špatně řízen.

Mikrostrukturální chování související se svařováním se řídí stejnou logikou. Po svařování, obrobek by měl být ochlazen pod oblast startu martenzitu, přibližně 120° C., před temperováním.

To snižuje riziko praskání a pomáhá obnovit stabilnější rovnováhu vlastností v tepelně ovlivněné zóně.

Druhý zdroj uvádí, že tato třída není běžně svařována kvůli jejímu chování při vytvrzování na vzduchu, což je jiný způsob, jak říci, že příkon tepla a historie chlazení silně ovlivňují konečný výkon.

Shrnutí tepelného zpracování

6. Korozní vlastnosti v různých prostředích

1.4021 nabídky z nerezové oceli mírný odolnost proti korozi, ne široká odolnost proti korozi spojená s austenitickými třídami, jako je např 304 nebo 316.

Jeden datový list říká, že funguje dobře ve středně korozivních, bez chloridů prostředí, jako jsou mýdla, detergenty, a organické kyseliny, zatímco jiný si všímá odolnosti vůči atmosféře, čerstvou vodu, zředěné kyseliny, a alkálie.

To je užitečné, ale ne univerzální. Slitina má také jasná omezení.

Swiss Steel uvádí, že ano není odolný proti mezikrystalové korozi v dodaném nebo svařeném stavu, a 1.4021 proto by se nemělo zacházet jako s nerezovou ocelí specializovanou na korozi v chemickém svařování.

Jeho korozní vlastnosti jsou nejlepší, když je povrch jemně broušený nebo leštěný, a jeden zdroj výslovně uvádí, že optimální odolnosti proti korozi je dosaženo, když je povrch jemně broušen nebo leštěn.

Perspektiva koroze

• Dobré pro atmosféru, čerstvou vodu, zředěné kyseliny, alkálie, mýdla, detergenty, a organické kyseliny.
• Není to dobrá volba pro provoz s vysokým obsahem chloridů nebo silně korozivní provoz.
• Důležitá je povrchová úprava: leštěné povrchy fungují lépe.
• Podmínky svařování a dodávky mohou snížit odolnost proti korozi, pokud nejsou řádně spravovány.

7. Výroba, Svařování, a úvahy o obrábění

Chování při výrobě

1.4021 je martenzitická nerezová ocel, takže jeho výrobní chování je úzce svázáno s jeho úrovní tvrdosti a tepelnou historií.

V žíhaném stavu, je relativně funkční, a údaje dodavatele popisují jeho kujnost jako dobrou, jeho tvarování za studena je proveditelné, a jeho obrobitelnost je stejně dobrá.

Ve stejných technických listech je také uvedeno, že jej lze použít za tepla- a plech válcovaný za studena, pás, bary, drát, sekce, a světlé produkty, což odráží poměrně široké okno průmyslového zpracování.

Praktický způsob, jak přemýšlet 1.4021 je toto: nejde o „obtížnou“ nerezovou ocel ve smyslu výroby, ale také to není měkká austenitická třída.

Jeho zpracovatelnost se výrazně mění s tvrdostí, a konečný cíl vlastnosti by měl být rozhodnut před zahájením tvarování nebo obrábění.

Z toho důvodu, plánování výroby a plánování tepelného zpracování by mělo být považováno za jeden kombinovaný problém spíše než za dva samostatné kroky.

Kování a práce za tepla

Práce za tepla je pro tuto třídu dobře zavedená. Jeden datový list doporučuje postupné zahřívání na cca 850° C., pak rychlejší ohřev na 1150–1180 °C, s kováním prováděným mezi 1100° C a 900 ° C., následované pomalým chlazením pro podporu řízeného vývoje struktury.

Jiný zdroj uvádí, že tato třída se úspěšně používá ve konstrukčních a spojovacích aplikacích a má dobrou kujnost.

Tyto detaily to ukazují 1.4021 dobře reaguje na kování, ale pouze při disciplinovaném řízení teploty.

Svařování

Toto není známka, která odměňuje příležitostnou praxi svařování.

Důvod je strukturální: jako martenzitická ocel, může během chlazení ztvrdnout, což zvyšuje riziko křehkých svarových zón a nevyváženosti vlastností, pokud není předehřátí a temperování správně používáno.

Samostatný datový list je ještě ostřejší, uvádějící to 1.4021 není „běžně svařován“ kvůli jeho chování při vytvrzování na vzduchu.

Praktické řešení je jasné: svařování je možné, ale měl by být plánován jako řízený metalurgický provoz, nejen spojovací krok.

Obrábění

Obrobitelnost je jednou z příznivějších vlastností 1.4021. Swiss Steel popisuje jakost jako s dobrou obrobitelností, a thyssenkrupp poznamenává, že obrábí podobně jako uhlíkové oceli stejné tvrdosti.

To znamená, že obráběcí zátěž je do značné míry řízena úrovní tvrdosti spíše než neobvyklým chováním nerezové oceli.

V praxi, díky tomu je slitina obzvláště atraktivní pro díly, u kterých se očekává, že budou obrobeny před konečným kalením nebo budou použity v temperovaných podmínkách, kde je stále důležitá kontrola rozměrů.

Povrchová úprava a leštitelnost

Povrchová úprava je více než kosmetický pro 1.4021; ovlivňuje také korozní vlastnosti.

Dokumentace dodavatele uvádí, že variantu nože s čepelí lze leštit do vysoce lesklého provedení a že optimální odolnosti proti korozi je dosaženo, když je povrch jemně broušen nebo leštěn.

Díky tomu je povrchová úprava spíše funkční součástí designu než finálním dekorativním krokem.

To platí zejména pro příbory, dekorativní části, a viditelné mechanické součásti.

Hladší povrch se neotáčí 1.4021 do nerezové oceli specializované na korozi, ale pomáhá slitině fungovat blíže k její nejlepší možné úrovni v rámci zamýšleného provozního rozsahu.

8. Výhody a nevýhody 1.4021 Nerez

Výhody

1.4021 nerezová ocel je atraktivní, protože kombinuje Ztvrdnost, Dobrá machinabilita, a upravitelný povrch.

Jako martenzitická nerezová ocel, lze jej tepelně zpracovat na mnohem vyšší tvrdost a pevnost než austenitické druhy, takže je vhodný pro čepele, hřídele, upevňovací prvky, a díly náchylné k opotřebení.

Publikovaná data ukazují ztížené podmínky v QT700–QT800 rozsah s pevností v tahu až zhruba 700–950 MPa, v závislosti na temperamentu.

Nerezová ocel je také poměrně snadno obrobitelná a lze ji vyleštit do vysokého lesku, proto se používá v příborech, dekorativní části, a přesné mechanické komponenty.

Jeho magnetická odezva může být také užitečná v některých aplikacích. Ve středně agresivní, prostředí bez chloridů, nabízí přijatelnou odolnost proti korozi.

Nevýhody

Jeho hlavním omezením je pouze střední odolnost proti korozi. Nenahrazuje austenitické třídy jako např 304 nebo 316 v prostředí bohatém na chloridy nebo v silně korozivním prostředí.

Také je není odolný proti mezikrystalové korozi v dodaném nebo svařeném stavu, takže historie svařování a tepla musí být řízena opatrně.

Na slitinu je proto lépe pohlížet jako na a kalitelná nerezová ocel pro mechanické vlastnosti, není běžná korozivzdorná nerezová ocel.

9. Průmyslové aplikace 1.4021 Nerez

1.4021 nerezová ocel se nevybírá primárně proto, že je to nerezová ocel nejvíce odolná proti korozi.

Vybírá se proto, že se dá kalit, vyleštěný, a opracované do součástí, které vyžadují pevnost, nosit odpor, a slušný nerezový povrch ve středně agresivním prostředí.

Typické případy použití

• nože a příbory
• chirurgické a stomatologické nástroje
• čerpadlo hřídele a hydraulické části
• spojovacích prvků a mechanických součástí
• formy, umírá, a nástrojové prvky
• dekorativní nerezové části
• automobilový a petrochemický hardware

10. Ekvivalentní známky v mezinárodních normách

11. Srovnání s jinými nerezovými oceli

12. Závěr

1.4021 nerez, nebo X20Cr13, je martenzitická chromová nerezová ocel s velmi jasným technickým účelem: kombinovat kalitelnost, Mírná odolnost proti korozi, nosit odpor, a dobrá leštitelnost v jedné třídě.

Jeho hustota, modul, a magnetická odezva z něj činí robustní technický kov, zatímco jeho odezva na tepelné zpracování umožňuje vyladění z relativně zpracovatelného žíhaného materiálu do mnohem tvrdšího kaleného a temperovaného stavu.

Neméně důležité jsou limity slitiny. Nejedná se o univerzální korozivzdorný nerez; je lépe chápán jako nerezová ocel pro středně korozivní prostředí s tvrdostí, geometrie, a výkon služby záleží.

Jakmile je tomu rámování pochopeno, materiál se snadno umístí: 1.4021 je druh nerezové oceli, kterou si vyberete, když potřebujete větší hrany, větší odolnost proti opotřebení, a větší prokalitelnost, než může poskytnout austenitická třída.

Časté časté

Co je 1.4021 nerez?

1.4021 je martenzitická nerezová ocel známá také jako X20Cr13, a běžně se na něj odkazuje AISI 420 v dodavatelské literatuře.

Je 1.4021 magnetická nerezová ocel?

Ano. Datové listy dodavatele jej popisují jako a feromagnetické stupeň s magnetizovatelností Ano.

Je 1.4021 nerezová ocel vhodná pro svařování?

Dá se svařit, ale není to nejjednodušší svařování nerezu.

Technické listy doporučují předehřátí a temperování po svařování, a jeden zdroj uvádí, že se běžně nesvařuje kvůli jeho chování při vytvrzování na vzduchu.

ano 1.4021 nerezová ocel dobře odolává korozi?

má mírný odolnost proti korozi, zejména v médiích bez chloridů, jako jsou mýdla, detergenty, organické kyseliny, čerstvou vodu, a zředěné kyseliny/zásady. Nejedná se o nerezovou ocel s vysokým obsahem chloridů.

Může 1.4021 nerezová ocel být kalená?

Ano. Jedná se o kalitelnou martenzitickou nerezovou ocel, typicky zhášeno od přibližně 950–1050 °C a poté temperováno.