1. Introducción
1.4021 es un acero inoxidable martensítico ampliamente conocido por la denominación X20Cr13 y comúnmente se hace referencia cruzada a AISI 420 en la literatura de proveedores.
Pertenece a la familia de los aceros inoxidables al cromo que pueden endurecerse mediante tratamiento térmico., lo que lo hace fundamentalmente diferente de los grados austeníticos más familiares utilizados para la resistencia general a la corrosión..
En la práctica, 1.4021 Se elige cuando un diseñador necesita una combinación de resistencia a la corrosión moderada., alto potencial de dureza, y una útil resistencia al desgaste en lugar de un rendimiento máximo contra la corrosión..
El material es especialmente importante en la cubertería., hojas, ejes de bomba, componentes hidráulicos, maquinaria, y piezas decorativas, porque su equilibrio de propiedades se adapta bien a las piezas que deben ser fuertes, pulido, y útil en ambientes moderadamente corrosivos.
Esa es la idea central detrás 1.4021: no es un acero inoxidable universal, pero uno técnicamente dirigido.
2. Qué es 1.4021 Acero inoxidable?
1.4021 es un cromo martensítico acero inoxidable con un contenido de cromo en el 12–14% rango y carbono en el 0.16–0,25% rango.
Las hojas de datos del proveedor lo describen como un acero endurecible utilizado en condiciones de templado y revenido para aplicaciones de construcción y sujetadores donde resistencia a la corrosión moderada es necesario.
También se describe como un acero para cubiertos y hojas., lo que refleja su capacidad para lograr una dureza relativamente alta después del tratamiento térmico.
Este grado es ferromagnético., Tiene buena maquinabilidad y forjabilidad., y es adecuado para su uso hasta aproximadamente 550–600 ° C dependiendo de la propiedad que se esté considerando.
Una hoja de datos afirma que es "resistente a incrustaciones hasta 1100 °F,"que se trata de 593°C, mientras que otro observa una buena resistencia a atmósferas oxidantes hasta aproximadamente 600°C.
Esos valores son consistentes con la idea de que 1.4021 Es un acero inoxidable útil para trabajar en caliente., pero no una aleación de corrosión a alta temperatura.
Características principales
A nivel práctico, 1.4021 se valora por cuatro cosas:
- puede ser curtido a alta resistencia y dureza,
- 1.4021 el acero inoxidable tiene resistencia a la corrosión moderada en medios libres de cloruros,
- puede ser pulido hasta obtener un acabado de alto brillo,
- Es magnético, que puede ser útil o no deseable dependiendo de la aplicación.
3. Composición química e identidad del material.
| Elemento | Rango típico en 1.4021 | Papel en la aleación |
| Carbón (do) | 0.16–0,25% | Permite endurecimiento y mayor dureza final.. |
| Cromo (cr) | 12.0–14,0% | Proporciona carácter inoxidable y resistencia a la oxidación.. |
| Manganeso (Minnesota) | ≤ 1.50% | Apoya la desoxidación y el equilibrio del procesamiento.. |
| Silicio (Y) | ≤ 1.00% | Ayuda a la fabricación de acero y contribuye modestamente a la resistencia.. |
| Fósforo (PAG) | ≤ 0.040% | Mantenido bajo para evitar la fragilidad.. |
| Azufre (S) | ≤ 0.030% | mantenido bajo; Se puede utilizar azufre controlado para la maquinabilidad en algunas formas de productos.. |
| Hierro (fe) | Balance | Elemento matriz del acero.. |
4. Propiedades físicas y mecánicas de 1.4021 Acero inoxidable
las propiedades de 1.4021 Depende en gran medida de las condiciones del tratamiento térmico.. En estado recocido es relativamente viable.; Después de apagar y revenir se vuelve mucho más duro y fuerte..
Las siguientes tablas resumen los valores representativos de temperatura ambiente de las hojas de datos publicadas..
Propiedades físicas
| Propiedad | Valor típico | Notas |
| Densidad | 7.70–7,73 g/cm³ | Acero inoxidable martensítico denso, típico de los aceros al cromo. |
| módulo elástico | 215–216 GPa | Relativamente rígido en comparación con los aceros inoxidables austeníticos. |
| Conductividad térmica | 30 W/m·K | Conducción de calor moderada para un acero inoxidable.. |
| Calor específico | 460 J/kg·K | Capacidad térmica típica para esta familia de grados. |
| Coeficiente de expansión térmica. | acerca de 10.5 × 10⁻⁶/° C (20–100 ° C) | Más bajo que los aceros inoxidables austeníticos, ayudando a la estabilidad dimensional. |
| Respuesta magnética | Sí | Ferromagnético en estado estándar.. |
Propiedades mecánicas
| Condición | Fuerza de producción | Resistencia a la tracción | Alargamiento | Dureza | Notas |
| recocido / condición suave | —— | Hasta aproximadamente 760 MPa máx. | —— | Hasta aproximadamente 230 HB máx. | Adecuado para mecanizar y conformar antes del endurecimiento final.. |
| +QT700 | ≥ 500 MPa | 700–850 MPa | ≥ 13% | —— | Condición endurecida equilibrada con buena dureza.. |
| +QT800 | ≥ 600 MPa | 800–950 MPa | ≥ 12% | —— | Mayor resistencia/dureza, ductilidad ligeramente menor. |
5. Tratamiento térmico, Endurecimiento, y microestructura
Tratamiento térmico
1.4021 es un acero inoxidable martensítico, por lo que su rendimiento se rige por un ciclo de tratamiento térmico en lugar de solo por la condición en que se recibió.
En estado recocido, es más suave y más trabajable; Después de enfriar y templar, se transforma en un material mucho más duro y resistente.
Esa templabilidad es la razón principal por la que este grado se utiliza para las hojas., ejes, sujetadores, y otros componentes propensos al desgaste.
Las hojas de datos publicadas describen la condición de recocido blando obtenida manteniendo a 745–825°C seguido de enfriamiento lento por aire, mientras que el endurecimiento se realiza calentando a aproximadamente 950–1050°C y enfriamiento en aire o aceite.
Endurecimiento
La microestructura resultante es fundamentalmente martensítica después del enfriamiento., y el paso de templado se utiliza para ajustar el equilibrio entre dureza y tenacidad..
Para una producción práctica, el rango de templado se selecciona de acuerdo con el conjunto de propiedades objetivo: una fuente da QT700 en 650–750 ° C y QT800 en 600–700 ° C, mientras que otro señala que la resistencia deseada determina la temperatura de templado.
Esta no es una aleación de “talla única”; Es un material cuyo comportamiento final se diseña deliberadamente mediante procesamiento térmico..
Microestructura
Un detalle metalúrgico crítico es la ventana de fragilización.. La hoja de datos advierte que el rango entre 400° C y 600 ° C Debe evitarse porque pueden precipitar fases indeseables y puede producirse fragilidad..
Eso significa que la aleación se puede endurecer mucho., pero también hay que manejarlo con disciplina térmica.
En otras palabras, la misma sensibilidad al tratamiento térmico que hace 1.4021 útil también lo hace implacable si el proceso está mal controlado.
El comportamiento microestructural relacionado con la soldadura sigue la misma lógica.. Después de soldar, la pieza de trabajo debe enfriarse por debajo de la región inicial de martensita, aproximadamente 120°C, antes de templar.
Esto reduce el riesgo de agrietamiento y ayuda a restablecer un equilibrio de propiedades más estable en la zona afectada por el calor..
Una segunda fuente señala que el grado no se suelda comúnmente debido a su comportamiento de endurecimiento al aire., que es otra forma de decir que el aporte de calor y el historial de enfriamiento afectan fuertemente el rendimiento final..
Resumen del tratamiento térmico
| Estado de procesamiento | Condición típica | Efecto metalúrgico | Consecuencia de ingeniería |
| Recocido blando | 745–825°C, enfriamiento lento por aire | Estructura precursora martensítica más suave. | Mejor maquinabilidad y conformabilidad. |
| Endurecimiento | 950–1050°C, luego enfriamiento con aire/aceite | formación de martensita | Gran aumento de dureza y resistencia.. |
| Templado para QT700 | 650–750 ° C | Reduce la fragilidad, establece el nivel de resistencia final | Fuerza y dureza equilibradas. |
| Templado para QT800 | 600–700 ° C | Mayor resistencia/dureza, ligeramente menos ductilidad | Condiciones de servicio más fuertes pero más exigentes. |
6. Rendimiento frente a la corrosión en diferentes entornos
1.4021 ofertas de acero inoxidable moderado resistencia a la corrosión, no la amplia inmunidad a la corrosión asociada con los grados austeníticos como 304 o 316.
Una hoja de datos dice que funciona bien en condiciones moderadamente corrosivas., sin cloruro ambientes como jabones, detergentes, y ácidos orgánicos, mientras que otro nota resistencia a la atmósfera, agua dulce, ácidos diluidos, y álcalis.
Eso lo hace útil, pero no universal. La aleación también tiene limitaciones claras..
Swiss Steel afirma que es no resistente a la corrosión intergranular en el estado de entrega o soldado, y 1.4021 Por lo tanto, no debe tratarse como un acero inoxidable especializado en corrosión en servicios químicos soldados..
Su rendimiento contra la corrosión es mejor cuando la superficie está finamente esmerilada o pulida., y una fuente señala explícitamente que la resistencia óptima a la corrosión se logra cuando la superficie está finamente esmerilada o pulida..
Perspectiva de corrosión
- Bueno para el ambiente, agua dulce, ácidos diluidos, álcalis, jabones, detergentes, y ácidos orgánicos.
- No es una buena opción para servicios con mucho cloruro o fuertemente corrosivos..
- El acabado de la superficie importa: las superficies pulidas funcionan mejor.
- Las condiciones de soldadura y entrega pueden reducir la resistencia a la corrosión a menos que se manejen adecuadamente.
7. Fabricación, Soldadura, y consideraciones de mecanizado
Comportamiento de fabricación
1.4021 es un acero inoxidable martensítico, por lo que su comportamiento de fabricación está estrechamente relacionado con su nivel de dureza y su historial térmico..
En la condición recocida, es relativamente viable, y los datos del proveedor describen su falsificación como buena, su conformado en frío como sea posible, y su maquinabilidad tan buena.
Las mismas hojas de datos también señalan que se puede utilizar en caliente.- y chapa laminada en frío, banda, verja, cable, secciones, y productos brillantes, lo que refleja una ventana de procesamiento industrial bastante amplia.
Una forma práctica de pensar 1.4021 Es esto: no es un acero inoxidable “difícil” en el sentido de fabricación, pero tampoco es un grado austenítico blando.
Su trabajabilidad cambia significativamente con la dureza., y el objetivo de propiedad final debe decidirse antes de que comience el conformado o el mecanizado..
Por esa razón, La planificación de la fabricación y la planificación del tratamiento térmico deben tratarse como un problema combinado en lugar de dos pasos separados..
Forja y trabajo en caliente
El trabajo en caliente está bien establecido para este grado.. Una hoja de datos recomienda un calentamiento gradual a aproximadamente 850°C, luego calentamiento más rápido para 1150–1180°C, con forjado realizado entre 1100° C y 900 ° C, seguido de un enfriamiento lento para promover el desarrollo controlado de la estructura.
Otra fuente señala que la calidad se utiliza con éxito en aplicaciones de construcción y de fijación y tiene buena forjabilidad..
Estos detalles demuestran que 1.4021 responde bien a la forja, pero sólo cuando el control de la temperatura es disciplinado.
Soldadura
Esta no es una calificación que recompense la práctica informal de soldadura..
La razón es estructural.: como acero martensítico, puede endurecerse durante el enfriamiento, lo que aumenta el riesgo de zonas de soldadura frágiles y desequilibrio de propiedades a menos que el precalentamiento y el templado se utilicen correctamente.
Una hoja de datos separada es aún más contundente, afirmando que 1.4021 "No se suelda comúnmente" debido a su comportamiento de endurecimiento al aire..
La conclusión práctica es clara: la soldadura es factible, pero debe planificarse como una operación metalúrgica controlada, no es sólo un paso de unión.
Mecanizado
La maquinabilidad es una de las características más favorables de 1.4021. Swiss Steel describe esta calidad como de buena maquinabilidad, y Thyssenkrupp señala que mecaniza de manera similar a los aceros al carbono de la misma dureza..
Esto significa que la carga de mecanizado se rige en gran medida por el nivel de dureza y no por el comportamiento inusual del acero inoxidable..
En la práctica, Esto hace que la aleación sea especialmente atractiva para piezas que se espera que sean mecanizadas antes del endurecimiento final o utilizadas en una condición templada donde el control dimensional aún importa..
Acabado superficial y pulibilidad.
Acabado superficial es más que cosmético para 1.4021; También afecta el rendimiento frente a la corrosión..
La documentación del proveedor dice que la variante de hoja de cuchillo se puede pulir hasta obtener acabados de alto brillo y que se logra una resistencia óptima a la corrosión cuando la superficie está finamente esmerilada o pulida..
Esto hace que el acabado de superficies sea una parte funcional del diseño en lugar de un paso decorativo final..
Esto es particularmente relevante para los cubiertos., piezas decorativas, y componentes mecánicos visibles.
Una superficie más lisa no gira 1.4021 en un acero inoxidable especializado en corrosión, pero sí ayuda a que la aleación funcione más cerca de su mejor nivel posible dentro del ámbito de servicio previsto..
8. Ventajas y desventajas de 1.4021 Acero inoxidable
Ventajas
1.4021 El acero inoxidable es atractivo porque combina Endurecimiento, buena maquinabilidad, y una superficie acabable.
Como acero inoxidable martensítico, Puede tratarse térmicamente hasta obtener una dureza y resistencia mucho mayores que los grados austeníticos., haciéndolo adecuado para cuchillas, ejes, sujetadores, y piezas propensas al desgaste.
Los datos publicados muestran condiciones más duras en el QT700–QT800 rango con resistencia a la tracción de hasta aproximadamente 700–950 MPa, dependiendo del temperamento.
El acero inoxidable también es relativamente fácil de mecanizar y se puede pulir hasta obtener un acabado de alto brillo., por eso se utiliza en cuchillería, piezas decorativas, y componentes mecánicos de precisión.
Su respuesta magnética también puede ser útil en algunas aplicaciones.. En moderadamente agresivo, ambientes libres de cloruros, Ofrece una resistencia a la corrosión aceptable..
Desventajas
Su principal limitación es Sólo resistencia moderada a la corrosión.. No es un sustituto de los grados austeníticos como 304 o 316 en servicio rico en cloruros o fuertemente corrosivo.
también es no resistente a la corrosión intergranular en el estado de entrega o soldado, por lo que el historial de soldadura y calor debe gestionarse con cuidado.
Por lo tanto, es mejor considerar la aleación como una Acero inoxidable endurecible para rendimiento mecánico., No es un acero inoxidable resistente a la corrosión en general..
9. Aplicaciones industriales de 1.4021 Acero inoxidable
1.4021 El acero inoxidable no se selecciona principalmente porque es el acero inoxidable más resistente a la corrosión..
Se selecciona porque se puede endurecer., pulido, y mecanizado en componentes que necesitan fuerza, resistencia al desgaste, y una superficie inoxidable decente en ambientes moderadamente agresivos.
Casos de uso típicos
- cuchillos y cubiertos
- instrumentos quirúrgicos y dentales
- bomba Ejes y piezas hidráulicas.
- sujetadores y componentes mecánicos
- moldes, muere, y elementos de herramientas
- piezas decorativas de acero inoxidable
- hardware automotriz y petroquímico
10. Calificaciones equivalentes en estándares internacionales
| Sistema estándar | Grado equivalente | Notas |
| EN / DE | 1.4021 / X20Cr13 | Designación europea primaria |
| AISI / ASTM | 420 (Tipo 420A / 420B) | Equivalente más cercano; la superposición de la composición varía ligeramente |
| A NOSOTROS | S42000 | Designación del sistema de numeración unificado |
| ÉL (Japón) | Sus420J1 / Sus420J2 | J2 tiene mayor carbono, más cerca de variantes de mayor dureza |
| ES (Porcelana) | 20CR13 | Equivalente directo en el sistema estándar chino |
| ISO | X20Cr13 | Designación internacional armonizada |
11. Comparación con otros aceros inoxidables
| Propiedad | 1.4021 (X20Cr13 / 420 tipo) | 304 (1.4301) | 316 (1.4401) | 430 (1.4016) |
| Familia de acero inoxidable | martensítico | austenítico | austenítico | ferrítico |
| aleación clave / estructura | Alrededor del 12 al 14 % de cromo, 0.16–0,25 % C; magnético y tratable térmicamente | Apenas 18% cr / 8% En; no endurecible en el sentido habitual | Acero inoxidable al cromo-níquel con molibdeno para una mejor resistencia al cloruro | Inoxidable cromado recto con aproximadamente 16–18% CR; no endurecible estructura ferrítica |
| Comportamiento de endurecimiento | Endurecible por temple y revenido | No endurecible por tratamiento térmico.; reforzado principalmente por trabajo en frío | No endurecible por enfriamiento; Fuerza principalmente del trabajo en frío y la forma del producto. | No endurecible por tratamiento térmico. |
Resistencia a la corrosión |
Moderado; adecuado para la atmósfera, agua dulce, ácidos/álcalis diluidos, jabones, detergentes, y ácidos orgánicos | Buena resistencia a la corrosión general; mejor que 1.4021 en la mayoría de los servicios acuosos | Mayor resistencia al cloruro que 304 y mucho mejor que 1.4021 para servicio húmedo/corrosivo | Resistencia moderada a la corrosión; abajo 304/316 En entornos agresivos |
| Fabricación / soldadura | Mecanizable y falsificable; la soldadura es menos indulgente y a menudo necesita control de precalentamiento/posttemplado | Excelente conformabilidad y soldabilidad. | Fácilmente formado, soldado, soldado, y cortar | Buena formabilidad, pero menos robusto que los grados austeníticos en servicios severos de fabricación y soldadura. |
| Posicionamiento típico | Acero inoxidable orientado al desgaste para cuchillas, ejes, herramientas, y piezas mecánicas moderadamente corrosivas | Inoxidable de corrosión de uso general. | Acero inoxidable resistente a la corrosión | Acero inoxidable ferrítico de menor costo para corrosión moderada y usos decorativos/electrodomésticos |
12. Conclusión
1.4021 acero inoxidable, o X20Cr13, Es un acero inoxidable martensítico al cromo con una finalidad técnica muy clara.: para combinar templabilidad, resistencia a la corrosión moderada, resistencia al desgaste, y buena capacidad de pulido en un solo grado.
Su densidad, módulo, y la respuesta magnética lo convierten en un metal de ingeniería robusto, mientras que su respuesta al tratamiento térmico le permite pasar de un material recocido relativamente viable a una condición mucho más dura de templado y revenido..
Los límites de la aleación son igualmente importantes. No es un acero inoxidable de corrosión universal.; Se entiende mejor como un acero inoxidable para ambientes moderadamente corrosivos donde la dureza, geometría, y el desempeño del servicio son importantes.
Una vez que se entiende ese encuadre, el material se vuelve fácil de colocar: 1.4021 es el tipo de acero inoxidable que eliges cuando necesitas más ventaja, más resistencia al desgaste, y más templabilidad que la que puede proporcionar un grado austenítico.
Preguntas frecuentes
Qué es 1.4021 acero inoxidable?
1.4021 Es un acero inoxidable martensítico también conocido como X20Cr13, y comúnmente se hace referencia cruzada a AISI 420 en la literatura de proveedores.
Es 1.4021 magnético de acero inoxidable?
Sí. Las hojas de datos del proveedor lo describen como un ferromagnético grado con magnetizabilidad Sí.
Es 1.4021 acero inoxidable bueno para soldar?
Se puede soldar, pero no es la soldadura de acero inoxidable más fácil..
Las hojas de datos recomiendan el precalentamiento y el templado posterior a la soldadura., y una fuente señala que no se suelda comúnmente debido a su comportamiento de endurecimiento al aire..
Hace 1.4021 El acero inoxidable resiste bien la corrosión.?
tiene moderado resistencia a la corrosión, especialmente en medios libres de cloruro como jabones, detergentes, ácidos orgánicos, agua dulce, y ácidos/álcalis diluidos. No es un grado inoxidable con alto contenido de cloruro..
Poder 1.4021 acero inoxidable endurecido?
Sí. Es un acero inoxidable martensítico endurecible., típicamente apagado desde aproximadamente 950–1050°C y luego templado.
