1.4021 Edelstahl | X20Cr13 | UNS S42000

1. Einführung

1.4021 ist ein martensitischer rostfreier Stahl, der weithin unter der Bezeichnung bekannt ist X20Cr13 und häufig mit Querverweisen versehen AISI 420 in der Lieferantenliteratur.

Er gehört zur Familie der Chrom-Edelstähle, die durch Wärmebehandlung gehärtet werden können, Dadurch unterscheidet es sich grundlegend von den bekannteren austenitischen Sorten, die für die allgemeine Korrosionsbeständigkeit verwendet werden.

In der Praxis, 1.4021 wird gewählt, wenn ein Designer eine Kombination aus mäßiger Korrosionsbeständigkeit benötigt, hohes Härtepotential, und nützliche Verschleißfestigkeit statt maximaler Korrosionsleistung.

Bei Besteck ist das Material besonders wichtig, Klingen, Pumpenwellen, Hydraulische Komponenten, Maschinen, und dekorative Teile, weil seine Eigenschaftsausgewogenheit gut für Teile geeignet ist, die stark sein müssen, polnig, und in mäßig korrosiven Umgebungen einsetzbar.

Das ist der zentrale Gedanke dahinter 1.4021: Es handelt sich nicht um einen universellen Edelstahl, aber eine technisch gezielte.

2. Was ist 1.4021 Edelstahl?

1.4021 ist ein martensitisches Chrom Edelstahl mit einem Chromgehalt in der 12–14% Reichweite und Kohlenstoff in der 0.16–0,25 % Reichweite.

In den Datenblättern der Lieferanten wird es als härtbarer Stahl beschrieben, der im vergüteten Zustand für Bau- und Befestigungsanwendungen verwendet wird Mäßige Korrosionsbeständigkeit ist benötigt.

Er wird auch als Besteck- und Klingenstahl bezeichnet, Dies spiegelt seine Fähigkeit wider, nach der Wärmebehandlung eine relativ hohe Härte zu erreichen.

Diese Sorte ist ferromagnetisch, weist eine gute Bearbeitbarkeit und Schmiedbarkeit auf, und eignet sich für den Einsatz bis ca 550–600 ° C. abhängig von der betrachteten Immobilie.

In einem Datenblatt heißt es, dass es „skalenbeständig bis zu“ ist 1100 °F,” was ungefähr ist 593°C, während ein anderer eine gute Beständigkeit gegen oxidierende Atmosphären bis etwa 100 % angibt 600°C.

Diese Werte stehen im Einklang mit der Idee, dass 1.4021 ist ein gebrauchsfähiger, heißverarbeitbarer Edelstahl, aber keine Hochtemperatur-Korrosionslegierung.

Kernmerkmale

Auf praktischer Ebene, 1.4021 wird für vier Dinge geschätzt:

• Es kann sein gehärtet zu hoher Festigkeit und Härte,
• 1.4021 Edelstahl hat Mäßige Korrosionsbeständigkeit in chloridfreien Medien,
• Es kann sein auf Hochglanz poliert,
• Es ist magnetisch, was je nach Anwendung nützlich oder unerwünscht sein kann.

3. Chemische Zusammensetzung und Materialidentität

4. Physikalische und mechanische Eigenschaften von 1.4021 Edelstahl

Die Eigenschaften von 1.4021 hängen stark vom Wärmebehandlungszustand ab. Im geglühten Zustand ist es relativ gut bearbeitbar; Nach dem Abschrecken und Anlassen wird es viel härter und fester.

Die folgenden Tabellen fassen repräsentative Raumtemperaturwerte aus veröffentlichten Datenblättern zusammen.

Physikalische Eigenschaften

Mechanische Eigenschaften

5. Wärmebehandlung, Härten, und Mikrostruktur

Wärmebehandlung

1.4021 ist ein Martensitischer Edelstahl, Daher wird seine Leistung durch einen Wärmebehandlungszyklus und nicht allein durch den Zustand im Lieferzustand bestimmt.

Im geglühten Zustand, es ist weicher und bearbeitbarer; Nach dem Löschen und Temperieren, es verwandelt sich in ein viel härteres und stärkeres Material.

Diese Härtbarkeit ist der Hauptgrund, warum die Sorte für Klingen verwendet wird, Wellen, Verbindungselemente, und andere verschleißanfällige Komponenten.

Veröffentlichte Datenblätter beschreiben den weichgeglühten Zustand, der durch Halten von erreicht wird 745–825°C gefolgt von einer langsamen Luftkühlung, während die Härtung durch Erhitzen auf ca. durchgeführt wird 950–1050°C und Abkühlung in Luft oder Öl.

Härten

Die resultierende Mikrostruktur ist nach dem Abschrecken grundsätzlich martensitisch, und der Anlassschritt wird verwendet, um das Gleichgewicht zwischen Härte und Zähigkeit abzustimmen.

Für die praktische Produktion, Der Temperierbereich wird entsprechend der eingestellten Zieleigenschaften ausgewählt: Eine Quelle gibt QT700 bei 650–750 ° C. Und QT800 bei 600–700 ° C., während ein anderer darauf hinweist, dass die gewünschte Festigkeit die Anlasstemperatur bestimmt.

Dies ist keine „Einheitslegierung“, die für alle passt; Es handelt sich um ein Material, dessen endgültiges Verhalten gezielt durch thermische Verarbeitung gesteuert wird.

Mikrostruktur

Ein entscheidendes metallurgisches Detail ist das Versprödungsfenster. Das Datenblatt warnt davor, dass der Bereich dazwischen liegt 400° C und 600 ° C. sollte vermieden werden, da es zur Ausfällung unerwünschter Phasen und zur Versprödung kommen kann.

Dadurch kann die Legierung sehr hart gemacht werden, aber es muss auch mit thermischer Disziplin gehandhabt werden.

Mit anderen Worten, die gleiche Wärmebehandlungsempfindlichkeit, die es ermöglicht 1.4021 nützlich ist, macht es auch unversöhnlich, wenn der Prozess schlecht kontrolliert wird.

Das schweißbedingte Mikrostrukturverhalten folgt der gleichen Logik. Nach dem Schweißen, Das Werkstück sollte bis unter den Martensit-Anfangsbereich abgekühlt werden, etwa 120°C, vor dem Tempern.

Dadurch wird die Rissgefahr verringert und die Wiederherstellung eines stabileren Eigenschaftsgleichgewichts in der Wärmeeinflusszone unterstützt.

Eine zweite Quelle weist darauf hin, dass die Sorte aufgrund ihres Lufthärtungsverhaltens üblicherweise nicht geschweißt wird, Dies ist eine andere Möglichkeit zu sagen, dass die Wärmezufuhr und der Abkühlungsverlauf einen starken Einfluss auf die Endleistung haben.

Zusammenfassung der Wärmebehandlung

6. Korrosionsverhalten in verschiedenen Umgebungen

1.4021 Angebote aus Edelstahl mäßig Korrosionsbeständigkeit, nicht die breite Korrosionsimmunität, die mit austenitischen Sorten wie z. B. verbunden ist 304 oder 316.

In einem Datenblatt heißt es, dass es in mäßig korrosiven Umgebungen gut funktioniert, Chloridfrei Umgebungen wie Seifen, Reinigungsmittel, und organische Säuren, während ein anderer Widerstand gegen die Atmosphäre feststellt, frisches Wasser, verdünnte Säuren, und Alkalien.

Das macht es nützlich, aber nicht universell. Die Legierung weist auch klare Einschränkungen auf.

Swiss Steel gibt an, dass dies der Fall sei im Liefer- oder Schweißzustand nicht beständig gegen interkristalline Korrosion, Und 1.4021 Daher sollte Edelstahl im geschweißten Chemiebetrieb nicht wie ein korrosionsbeständiger Edelstahl behandelt werden.

Die Korrosionsleistung ist am besten, wenn die Oberfläche fein geschliffen oder poliert ist, und eine Quelle weist ausdrücklich darauf hin, dass eine optimale Korrosionsbeständigkeit erreicht wird, wenn die Oberfläche fein geschliffen oder poliert wird.

Korrosionsperspektive

• Gut für die Atmosphäre, frisches Wasser, verdünnte Säuren, Alkalien, Seifen, Reinigungsmittel, und organische Säuren.
• Keine gute Wahl für chloridreiche oder stark korrosive Anwendungen.
• Auf die Oberflächenbeschaffenheit kommt es an: Polierte Oberflächen weisen eine bessere Leistung auf.
• Der Schweiß- und Lieferzustand kann die Korrosionsbeständigkeit verringern, sofern nicht ordnungsgemäß vorgegangen wird.

7. Herstellung, Schweißen, und Überlegungen zur Bearbeitung

Herstellungsverhalten

1.4021 ist ein martensitischer Edelstahl, Daher ist sein Herstellungsverhalten eng mit seinem Härtegrad und seiner thermischen Vorgeschichte verknüpft.

Im geglühten Zustand, es ist relativ praktikabel, und Lieferantendaten beschreiben die Fälschbarkeit als gut, seine Kaltumformung so weit wie möglich, und seine Bearbeitbarkeit ist ebenso gut.

In denselben Datenblättern wird auch darauf hingewiesen, dass es im heißen Zustand verwendet werden kann- und kaltgewalztes Blech, Streifen, Barren, Draht, Abschnitte, und helle Produkte, was ein ziemlich breites industrielles Verarbeitungsfenster widerspiegelt.

Eine praktische Möglichkeit zum Nachdenken 1.4021 ist das: Es handelt sich im Sinne der Herstellung nicht um einen „schwierigen“ Edelstahl, Es handelt sich aber auch nicht um eine weiche austenitische Sorte.

Seine Verarbeitbarkeit ändert sich deutlich mit der Härte, und das endgültige Eigenschaftsziel sollte festgelegt werden, bevor mit der Formung oder Bearbeitung begonnen wird.

Aus diesem Grund, Fertigungsplanung und Wärmebehandlungsplanung sollten als ein gemeinsames Problem und nicht als zwei separate Schritte behandelt werden.

Schmieden und Warmumformen

Die Warmumformung ist für diese Güte gut etabliert. Ein Datenblatt empfiehlt eine allmähliche Erwärmung auf ca 850°C, dann schnellere Erwärmung 1150–1180°C, mit Schmiedearbeiten dazwischen 1100° C und 900 ° C., Anschließend erfolgt eine langsame Abkühlung, um eine kontrollierte Strukturentwicklung zu fördern.

Eine andere Quelle weist darauf hin, dass die Sorte erfolgreich in Bau- und Verbindungsanwendungen eingesetzt wird und eine gute Schmiedbarkeit aufweist.

Das zeigen diese Details 1.4021 reagiert gut auf Schmieden, aber nur, wenn die Temperaturkontrolle diszipliniert ist.

Schweißen

Dies ist keine Note, die gelegentliche Schweißübungen belohnt.

Der Grund ist struktureller Natur: als martensitischer Stahl, es kann beim Abkühlen aushärten, Dies erhöht das Risiko spröder Schweißzonen und unausgeglichener Eigenschaften, wenn Vorwärmen und Anlassen nicht richtig angewendet werden.

Ein separates Datenblatt ist noch deutlicher, das anzugeben 1.4021 wird aufgrund seines Lufthärtungsverhaltens „nicht häufig geschweißt“..

Der praktische Aspekt ist klar: Schweißen ist machbar, aber es sollte als kontrollierter metallurgischer Betrieb geplant werden, nicht nur ein Beitrittsschritt.

Bearbeitung

Die Bearbeitbarkeit ist eines der vorteilhafteren Merkmale von 1.4021. Swiss Steel beschreibt die Sorte als gut bearbeitbar, und thyssenkrupp weist darauf hin, dass die Bearbeitung ähnlich ist wie bei Kohlenstoffstählen gleicher Härte.

Das bedeutet, dass der Bearbeitungsaufwand weitgehend vom Härtegrad abhängt und nicht vom ungewöhnlichen Verhalten des Edelstahls.

In der Praxis, Dies macht die Legierung besonders attraktiv für Teile, die voraussichtlich vor der endgültigen Härtung bearbeitet oder in einem angelassenen Zustand verwendet werden, bei dem die Maßkontrolle noch wichtig ist.

Oberflächenveredelung und Polierbarkeit

Oberflächenbearbeitung ist mehr als nur kosmetisch 1.4021; es beeinflusst auch die Korrosionsleistung.

Aus der Dokumentation des Lieferanten geht hervor, dass die Messerklingenvariante auf Hochglanz poliert werden kann und dass eine optimale Korrosionsbeständigkeit erreicht wird, wenn die Oberfläche fein geschliffen oder poliert wird.

Das macht die Oberflächenveredelung zu einem funktionalen Teil des Designs und nicht zu einem abschließenden dekorativen Schritt.

Dies gilt insbesondere für Besteck, dekorative Teile, und sichtbare mechanische Komponenten.

Eine glattere Oberfläche dreht sich nicht 1.4021 in einen korrosionsbeständigen Edelstahl, Aber es trägt dazu bei, dass die Legierung innerhalb ihres vorgesehenen Einsatzbereichs näher an ihr bestmögliches Leistungsniveau herankommt.

8. Vor- und Nachteile von 1.4021 Edelstahl

Vorteile

1.4021 Edelstahl ist attraktiv, weil er verbindet Härtbarkeit, gute Bearbeitbarkeit, und eine verarbeitbare Oberfläche.

B. ein martensitischer Edelstahl, Es kann wärmebehandelt werden, um eine viel höhere Härte und Festigkeit zu erreichen als austenitische Sorten, wodurch es für Klingen geeignet ist, Wellen, Verbindungselemente, und verschleißanfällige Teile.

Veröffentlichte Daten zeigen verhärtete Bedingungen in der QT700–QT800 Bereich mit Zugfestigkeit bis ca 700–950 MPA, je nach Temperament.

Edelstahl lässt sich zudem relativ gut bearbeiten und lässt sich auf Hochglanz polieren, Deshalb wird es in Besteck verwendet, dekorative Teile, und feinmechanische Komponenten.

Auch seine magnetische Reaktion kann in manchen Anwendungen nützlich sein. In mäßig aggressiv, chloridfreie Umgebungen, es bietet eine akzeptable Korrosionsbeständigkeit.

Nachteile

Seine Hauptbeschränkung ist nur mäßige Korrosionsbeständigkeit. Es ist kein Ersatz für austenitische Güten wie z 304 oder 316 im chloridreichen oder stark korrosiven Betrieb.

Das ist es auch im Liefer- oder Schweißzustand nicht beständig gegen interkristalline Korrosion, Daher müssen die Schweiß- und Wärmehistorie sorgfältig verwaltet werden.

Die Legierung wird daher besser als eine angesehen Härtbarer Edelstahl für mechanische Leistung, kein allgemein korrosionsbeständiger Edelstahl.

9. Industrielle Anwendungen von 1.4021 Edelstahl

1.4021 Edelstahl wird nicht in erster Linie deshalb ausgewählt, weil er der korrosionsbeständigste Edelstahl ist.

Es wird ausgewählt, weil es gehärtet werden kann, poliert, und zu Bauteilen verarbeitet, die Festigkeit benötigen, Verschleißfestigkeit, und eine ordentliche rostfreie Oberfläche in mäßig aggressiven Umgebungen.

Typische Anwendungsfälle

• Messer und Besteck
• chirurgische und zahnmedizinische Instrumente
• Pumpe Wellen und hydraulische Teile
• Verbindungselemente und mechanische Komponenten
• Formen, stirbt, und Werkzeugelemente
• dekorative Edelstahlteile
• Automobil- und Petrochemie-Hardware

10. Äquivalente Noten in internationalen Standards

11. Vergleich mit anderen Edelstählen

12. Abschluss

1.4021 Edelstahl, oder X20Cr13, ist ein martensitischer Chrom-Edelstahl mit einem sehr klaren technischen Zweck: Härtbarkeit zu kombinieren, Mäßige Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit, und gute Polierbarkeit in einer Sorte.

Seine Dichte, Modul, und magnetische Reaktion machen es zu einem robusten technischen Metall, Durch seine Reaktion auf die Wärmebehandlung kann es von einem relativ bearbeitbaren geglühten Material auf einen viel härteren vergüteten Zustand umgestellt werden.

Ebenso wichtig sind die Grenzen der Legierung. Es handelt sich nicht um einen universell korrosionsbeständigen Edelstahl; Man versteht darunter besser einen rostfreien Stahl für mäßig korrosive Umgebungen mit hoher Härte, Geometrie, und Serviceleistungen sind wichtig.

Sobald dieser Rahmen verstanden ist, Das Material lässt sich leicht platzieren: 1.4021 ist die Art von Edelstahl, die Sie wählen, wenn Sie mehr Kanten benötigen, mehr Verschleißfestigkeit, und eine höhere Härtbarkeit, als eine austenitische Sorte bieten kann.

FAQs

Was ist 1.4021 Edelstahl?

1.4021 ist ein martensitischer Edelstahl, auch bekannt als X20Cr13, und es wird häufig darauf verwiesen AISI 420 in der Lieferantenliteratur.

Ist 1.4021 Edelstahl magnetisch?

Ja. In den Datenblättern der Lieferanten wird es als beschrieben ferromagnetisch Sorte mit Magnetisierbarkeit Ja.

Ist 1.4021 Edelstahl gut zum Schweißen?

Es kann geschweißt werden, aber es ist nicht das einfachste Schweißen von Edelstahl.

In den Datenblättern wird das Vorwärmen und Tempern nach dem Schweißen empfohlen, und eine Quelle weist darauf hin, dass es aufgrund seines Lufthärtungsverhaltens nicht häufig geschweißt wird.

Tut 1.4021 Edelstahl ist gut korrosionsbeständig?

Es hat mäßig Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in chloridfreien Medien wie Seifen, Reinigungsmittel, organische Säuren, frisches Wasser, und verdünnte Säuren/Laugen. Es handelt sich nicht um eine Edelstahlsorte mit hohem Chloridgehalt.

Kann 1.4021 Edelstahl gehärtet sein?

Ja. Es handelt sich um einen härtbaren martensitischen Edelstahl, typischerweise abgeschreckt von ca 950–1050°C und dann temperiert.