1.4021 فولاد ضد زنگ | X20Cr13 | UNS S42000

1. مقدمه

1.4021 فولاد ضد زنگ مارتنزیتی است که به طور گسترده با نام شناخته می شود X20Cr13 و معمولاً به آن ارجاع داده می شود AISI 420 در ادبیات تامین کننده.

از خانواده فولادهای ضد زنگ کروم است که با عملیات حرارتی سخت می شوند, که آن را اساساً با گریدهای آستنیتی آشناتر مورد استفاده برای مقاومت در برابر خوردگی عمومی متفاوت می کند.

در عمل, 1.4021 زمانی انتخاب می شود که یک طراح به ترکیبی از مقاومت خوردگی متوسط ​​نیاز داشته باشد, پتانسیل سختی بالا, و مقاومت سایش مفید به جای حداکثر عملکرد خوردگی.

این ماده در کارد و چنگال از اهمیت ویژه ای برخوردار است, تیغ, شفت پمپ, اجزای هیدرولیکی, ماشین آلات, و قطعات تزئینی, زیرا تعادل دارایی آن برای قطعاتی که باید قوی باشند مناسب است, صیقلی, و در محیط های با خورندگی متوسط ​​قابل استفاده است.

این ایده اصلی پشت سر است 1.4021: این یک فولاد ضد زنگ جهانی نیست, اما از نظر فنی هدفمند است.

2. چیست 1.4021 فولاد ضد زنگ?

1.4021 یک است کروم مارتنزیتی فولاد ضد زنگ با محتوای کروم در 12-14 ٪ محدوده و کربن در 0.16-0.25٪ محدوده.

برگه اطلاعات تامین کننده آن را به عنوان یک فولاد سخت‌شدنی توصیف می‌کند که در شرایط خاموش و گرم شده برای کاربردهای ساختمانی و اتصال دهنده‌ها استفاده می‌شود. مقاومت در برابر خوردگی متوسط لازم است.

همچنین به عنوان کارد و چنگال و فولاد تیغه توصیف می شود, که نشان دهنده توانایی آن در دستیابی به سختی نسبتاً بالا پس از عملیات حرارتی است.

این گرید فرومغناطیسی است, ماشینکاری و جعل پذیری خوبی دارد, و برای استفاده تا حدودی مناسب است 550-600 درجه سانتیگراد بسته به ملک مورد نظر.

در یکی از دیتاشیت ها آمده است که "مقاوم در مقیاس تا 1100 درجه فارنهایت,” که در مورد 593درجه سانتی گراد, در حالی که دیگری مقاومت خوبی در برابر اتمسفرهای اکسید کننده تا حدودی دارد 600درجه سانتی گراد.

آن ارزش ها با این ایده سازگار است 1.4021 یک ضد زنگ گرم کار قابل سرویس است, اما نه یک آلیاژ خوردگی با دمای بالا.

ویژگی های اصلی

در سطح عملی, 1.4021 برای چهار چیز ارزش گذاری شده است:

• می تواند باشد سخت شده به استحکام و سختی بالا,
• 1.4021 فولاد ضد زنگ دارد مقاومت در برابر خوردگی متوسط در محیط های بدون کلرید,
• می تواند باشد جلا داده شده تا سطحی براق شود,
• هست مغناطیسی, که بسته به کاربرد ممکن است مفید یا نامطلوب باشد.

3. ترکیب شیمیایی و هویت مواد

4. خصوصیات فیزیکی و مکانیکی 1.4021 فولاد ضد زنگ

خواص از 1.4021 به شدت به شرایط عملیات حرارتی بستگی دارد. در حالت آنیل شده نسبتاً کارآمد است; پس از خاموش کردن و تلطیف شدن بسیار سخت تر و قوی تر می شود.

جداول زیر مقادیر معرف دمای اتاق را از برگه های داده منتشر شده خلاصه می کند.

خواص فیزیکی

خواص مکانیکی

5. عملیات حرارتی, سخت شدن, و ریزساختار

عملیات حرارتی

1.4021 یک است فولاد ضد زنگ مارتنزیتی, بنابراین عملکرد آن به جای شرایط دریافتی به تنهایی توسط یک چرخه عملیات حرارتی کنترل می شود.

در حالت آنیل شده, نرم تر و کارآمدتر است; بعد از فرونشست و خستگی, به ماده ای بسیار سخت تر و قوی تر تبدیل می شود.

سختی پذیری دلیل اصلی استفاده از درجه برای تیغه ها است, شفت ها, اتصال دهنده ها, و سایر اجزای مستعد سایش.

دیتاشیت های منتشر شده شرایط نرم آنیل شده را که با نگه داشتن در بدست می آید، توصیف می کنند 745-825 درجه سانتیگراد به دنبال آن خنک شدن آهسته هوا, در حالی که سخت شدن با حرارت دادن به حدود انجام می شود 950-1050 درجه سانتی گراد و خنک شدن در هوا یا روغن.

سخت شدن

ریزساختار حاصل پس از کوئنچ اساساً مارتنزیتی است, و مرحله تمپر برای تنظیم تعادل بین سختی و چقرمگی استفاده می شود.

برای تولید عملی, محدوده تمپر با توجه به مجموعه ویژگی های هدف انتخاب می شود: یک منبع می دهد QT700 در 650-750 درجه سانتیگراد و QT800 در 600-700 درجه سانتیگراد, در حالی که دیگری اشاره می کند که استحکام مورد نظر دمای تلطیف را تعیین می کند.

این یک آلیاژ "یک اندازه مناسب" نیست; این ماده ای است که رفتار نهایی آن عمداً از طریق پردازش حرارتی مهندسی شده است.

ریزساختار

یکی از جزئیات مهم متالورژیکی پنجره شکنندگی است. دیتاشیت هشدار می دهد که محدوده بین 400درجه سانتیگراد و 600 درجه سانتیگراد باید اجتناب شود زیرا ممکن است فازهای نامطلوب رسوب کند و شکنندگی رخ دهد.

این بدان معناست که آلیاژ را می توان بسیار سخت ساخت, اما باید با انضباط حرارتی نیز برخورد کرد.

به عبارت دیگر, همان حساسیت عملیات حرارتی که باعث می شود 1.4021 مفید همچنین باعث می شود که اگر فرآیند به خوبی کنترل نشده باشد، غیرقابل بخشش است.

رفتار ریزساختاری مربوط به جوشکاری از همین منطق پیروی می کند. بعد از جوشکاری, قطعه کار باید تا زیر ناحیه شروع مارتنزیت خنک شود, تقریبا 120درجه سانتی گراد, قبل از تلطیف.

این خطر ترک خوردگی را کاهش می‌دهد و به بازیابی تعادل پایدارتر ویژگی در منطقه متاثر از گرما کمک می‌کند..

منبع دوم اشاره می کند که این درجه معمولاً به دلیل رفتار سخت شدن هوا جوش داده نمی شود, که روش دیگری برای گفتن این است که حرارت ورودی و تاریخچه خنک کننده به شدت بر عملکرد نهایی تأثیر می گذارد.

خلاصه عملیات حرارتی

6. عملکرد خوردگی در محیط های مختلف

1.4021 فولاد ضد زنگ ارائه می دهد معتاد مقاومت در برابر خوردگی, نه ایمنی خوردگی گسترده مرتبط با درجه های آستنیتی مانند 304 یا 316.

یکی از دیتاشیت ها می گوید در شرایط خورندگی متوسط ​​عملکرد خوبی دارد, بدون کلرید محیط هایی مانند صابون, مواد شوینده, و اسیدهای آلی, در حالی که دیگری به مقاومت در برابر جو اشاره می کند, آب شیرین, اسیدهای رقیق, و مواد قلیایی.

که آن را مفید می کند, اما جهانی نیست. آلیاژ همچنین دارای محدودیت های واضح است.

Swiss Steel می گوید که اینطور است در برابر خوردگی بین دانه ای در شرایط تحویل یا جوشکاری مقاوم نیست, و 1.4021 بنابراین نباید مانند یک فولاد ضد زنگ متخصص خوردگی در خدمات شیمیایی جوش داده شود.

عملکرد خوردگی آن زمانی بهترین است که سطح ریز آسیاب شده یا صیقلی باشد, و یک منبع به صراحت اشاره می کند که مقاومت بهینه در برابر خوردگی زمانی حاصل می شود که سطح به خوبی آسیاب یا صیقل داده شود..

چشم انداز خوردگی

• برای جو خوبه, آب شیرین, اسیدهای رقیق, قلیایی ها, صابون ها, مواد شوینده, و اسیدهای آلی.
• برای سرویس های سنگین کلرید یا به شدت خورنده انتخاب خوبی نیست.
• پرداخت سطح اهمیت دارد: سطوح صیقلی عملکرد بهتری دارند.
• شرایط جوشکاری و تحویل می تواند مقاومت در برابر خوردگی را کاهش دهد مگر اینکه به درستی مدیریت شود.

7. ساخت, جوشکاری, و ملاحظات ماشینکاری

رفتار ساختگی

1.4021 فولاد ضد زنگ مارتنزیتی است, بنابراین رفتار ساخت آن با سطح سختی و تاریخچه حرارتی آن ارتباط نزدیکی دارد.

در شرایط آنیل, نسبتا قابل اجرا است, و داده های تامین کننده جعل پذیری آن را خوب توصیف می کنند, شکل گیری سرد آن امکان پذیر است, و ماشینکاری آن خوب است.

همان دیتاشیت ها همچنین اشاره می کنند که می توان از آن در حالت گرم استفاده کرد- و ورق نورد سرد, نوار, میله ها, سیم, بخش ها, و محصولات روشن, که منعکس کننده یک پنجره پردازش صنعتی نسبتاً گسترده است.

یک راه عملی برای فکر کردن 1.4021 این است: این یک فولاد ضد زنگ "سخت" در مفهوم ساخت نیست, اما همچنین درجه آستنیتی نرم نیست.

کارایی آن با سختی به طور معنی داری تغییر می کند, و هدف نهایی نهایی باید قبل از شروع شکل‌دهی یا ماشین‌کاری تعیین شود.

به همین دلیل, برنامه ریزی ساخت و برنامه ریزی عملیات حرارتی باید به عنوان یک مشکل ترکیبی به جای دو مرحله جداگانه در نظر گرفته شود.

آهنگری و گرم کاری

کار گرم برای این درجه به خوبی تثبیت شده است. یک برگه اطلاعات گرمایش تدریجی را به حدود توصیه می کند 850درجه سانتی گراد, سپس حرارت دادن سریعتر به 1150-1180 درجه سانتیگراد, با آهنگری انجام شده بین 1100درجه سانتیگراد و 900 درجه سانتیگراد, به دنبال آن خنک سازی آهسته برای ترویج توسعه ساختار کنترل شده.

منبع دیگری اشاره می کند که گرید با موفقیت در کاربردهای ساختمانی و اتصال دهنده ها استفاده می شود و جعل پذیری خوبی دارد.

این جزئیات نشان می دهد که 1.4021 به جعل به خوبی پاسخ می دهد, اما فقط زمانی که کنترل دما منظم باشد.

جوشکاری

این درجه ای نیست که به عمل جوشکاری گاه به گاه پاداش دهد.

دلیل آن ساختاری است: به عنوان فولاد مارتنزیتی, می تواند در طول خنک شدن سخت شود, که خطر نواحی جوش شکننده و عدم تعادل ویژگی را افزایش می دهد مگر اینکه از پیش گرمایش و تلطیف درست استفاده شود..

یک دیتاشیت جداگانه حتی واضح تر است, با بیان اینکه 1.4021 به دلیل رفتار سخت شدن هوا "معمولاً جوش داده نمی شود"..

برداشت عملی واضح است: جوشکاری امکان پذیر است, اما باید به عنوان یک عملیات متالورژی کنترل شده برنامه ریزی شود, نه فقط یک مرحله پیوستن.

ماشینکاری

ماشین کاری یکی از ویژگی های مطلوب تر است 1.4021. Swiss Steel این درجه را به عنوان ماشین کاری خوب توصیف می کند, و thyssenkrupp اشاره می کند که ماشین آلات مشابه فولادهای کربنی با همان سختی است.

این بدان معناست که بار ماشینکاری تا حد زیادی توسط سطح سختی کنترل می شود تا رفتار غیر معمول فولاد ضد زنگ..

در عمل, که آلیاژ را به ویژه برای قطعاتی که انتظار می رود قبل از سخت شدن نهایی ماشین کاری شوند یا در شرایطی که کنترل ابعاد هنوز اهمیت دارد استفاده شود، جذاب می کند..

پرداخت سطح و قابلیت پرداخت

پایان سطحی بیشتر از لوازم آرایشی برای 1.4021; همچنین بر عملکرد خوردگی تأثیر می گذارد.

اسناد تأمین‌کننده می‌گوید که نوع تیغه چاقو را می‌توان به پرداخت‌های براق پرداخت کرد و هنگامی که سطح به‌خوبی آسیاب یا صیقل شد، مقاومت بهینه در برابر خوردگی حاصل می‌شود..

این باعث می شود که تکمیل سطح به جای یک مرحله تزئینی نهایی، بخشی کاربردی از طراحی باشد.

این به ویژه برای کارد و چنگال مرتبط است, قطعات تزئینی, و اجزای مکانیکی قابل مشاهده.

سطح صاف تر نمی چرخد 1.4021 به یک فولاد ضد زنگ متخصص خوردگی, اما به آلیاژ کمک می کند تا به بهترین سطح ممکن در بسته خدمات مورد نظر خود عمل کند.

8. مزایا و معایب 1.4021 فولاد ضد زنگ

مزایا

1.4021 فولاد ضد زنگ جذاب است زیرا ترکیب می شود سختگیرانه, ماشینکاری خوب, و سطح قابل اتمام.

به عنوان یک فولاد ضد زنگ مارتنزیتی, می توان آن را با سختی و استحکام بسیار بالاتر نسبت به درجه های آستنیتی عملیات حرارتی کرد, آن را برای تیغه ها مناسب می کند, شفت ها, اتصال دهنده ها, و قطعات مستعد سایش.

داده های منتشر شده شرایط سخت شده را نشان می دهد QT700–QT800 محدوده با مقاومت کششی تا تقریباً 700–950 MPa, بسته به خلق و خو.

ماشینکاری فولاد ضد زنگ نیز نسبتاً آسان است و می توان آن را تا سطح براقی پرداخت کرد, به همین دلیل از آن در کارد و چنگال استفاده می شود, قطعات تزئینی, و قطعات مکانیکی دقیق.

پاسخ مغناطیسی آن نیز می تواند در برخی کاربردها مفید باشد. در حالت تهاجمی متوسط, محیط های بدون کلرید, مقاومت خوردگی قابل قبولی را ارائه می دهد.

معایب

محدودیت اصلی آن است فقط مقاومت خوردگی متوسط. جایگزین گریدهای آستنیتی مانند 304 یا 316 در سرویس های غنی از کلرید یا به شدت خورنده.

هم هست در برابر خوردگی بین دانه ای در شرایط تحویل یا جوشکاری مقاوم نیست, بنابراین تاریخچه جوش و گرما باید با دقت مدیریت شود.

بنابراین آلیاژ بهتر است به عنوان یک مشاهده شود فولاد ضد زنگ قابل سخت شدن برای عملکرد مکانیکی, یک ضد زنگ عمومی مقاوم در برابر خوردگی نیست.

9. کاربردهای صنعتی از 1.4021 فولاد ضد زنگ

1.4021 فولاد ضد زنگ در درجه اول انتخاب نشده است زیرا مقاوم ترین فولاد ضد زنگ در برابر خوردگی است.

این انتخاب شده است زیرا می توان آن را سخت کرد, جلا داده شده, و به قطعاتی تبدیل می شود که به استحکام نیاز دارند, مقاومت در برابر سایش, و سطح ضد زنگ مناسب در محیط های نسبتاً تهاجمی.

موارد استفاده معمولی

• چاقو و کارد و چنگال
• ابزار جراحی و دندانپزشکی
• پمپ شفت و قطعات هیدرولیک
• اتصال دهنده ها و اجزای مکانیکی
• قالب ها, می میرد, و عناصر ابزار
• قطعات ضد زنگ تزئینی
• سخت افزار خودرو و پتروشیمی

10. نمرات معادل در استانداردهای بین المللی

11. مقایسه با سایر فولادهای ضد زنگ

12. نتیجه گیری

1.4021 فولاد ضد زنگ, یا X20Cr13, فولاد ضد زنگ کروم مارتنزیتی با هدف فنی بسیار واضح است: برای ترکیب سختی پذیری, مقاومت در برابر خوردگی متوسط, مقاومت در برابر سایش, و جلا پذیری خوب در یک گرید.

تراکم آن, میتول, و پاسخ مغناطیسی آن را به یک فلز مهندسی قوی تبدیل کرده است, در حالی که پاسخ عملیات حرارتی آن به آن اجازه می‌دهد تا از ذخایر آنیل شده نسبتاً کارآمد به شرایط بسیار سخت‌تر و خاموش‌شده تنظیم شود..

محدودیت های آلیاژ به همان اندازه مهم هستند. این یک ضد زنگ خوردگی جهانی نیست; بهتر است به عنوان یک فولاد ضد زنگ برای محیط های با خورندگی متوسط ​​​​که در آن سختی وجود دارد درک شود, هندسه, و عملکرد خدمات مهم است.

زمانی که آن قاب بندی درک شد, قرار دادن مواد آسان می شود: 1.4021 نوع فولاد ضد زنگی است که وقتی به لبه بیشتری نیاز دارید انتخاب می کنید, مقاومت در برابر سایش بیشتر, و سختی پذیری بیشتری نسبت به درجه آستنیتی می تواند داشته باشد.

سوالات متداول

چیست 1.4021 فولاد ضد زنگ?

1.4021 یک فولاد ضد زنگ مارتنزیتی است که به آن نیز معروف است X20Cr13, و معمولاً به آن ارجاع داده می شود AISI 420 در ادبیات تامین کننده.

است 1.4021 مغناطیسی فولاد ضد زنگ?

بله. دیتاشیت های تامین کننده آن را به عنوان یک توصیف می کنند فرومغناطیسی درجه با قابلیت مغناطیسی بله.

است 1.4021 فولاد ضد زنگ مناسب برای جوشکاری?

می توان آن را جوش داد, اما این ساده ترین جوشکاری ضد زنگ نیست.

برگه های داده، پیش گرم کردن و تلطیف پس از جوش را توصیه می کنند, و یک منبع اشاره می کند که معمولاً به دلیل رفتار سخت شدن هوا جوش داده نمی شود.

انجام می دهد 1.4021 فولاد ضد زنگ به خوبی در برابر خوردگی مقاومت می کند?

دارد معتاد مقاومت در برابر خوردگی, به ویژه در محیط های بدون کلرید مانند صابون ها, مواد شوینده, اسیدهای آلی, آب شیرین, و اسیدها/قلیاهای رقیق. این یک درجه ضد زنگ با کلرید بالا نیست.

می تواند 1.4021 فولاد ضد زنگ سخت شود?

بله. این یک فولاد ضد زنگ مارتنزیتی سخت‌شدنی است, معمولا از حدود خاموش می شود 950-1050 درجه سانتی گراد و سپس تعدیل شد.