1. Esittely
1.4021 on martensiittista ruostumatonta terästä, joka tunnetaan laajalti nimellä X20Cr13 ja niihin viitataan yleisesti Aisi 420 toimittajien kirjallisuudessa.
Se kuuluu kromiruostumattomien terästen perheeseen, joka voidaan karkaista lämpökäsittelyllä, mikä tekee siitä pohjimmiltaan erilaisen kuin tutummat austeniittiset lajit, joita käytetään yleiseen korroosionkestävyyteen.
Käytännössä, 1.4021 valitaan, kun suunnittelija tarvitsee yhdistelmän kohtalaista korroosionkestävyyttä, korkea kovuuspotentiaali, ja hyödyllinen kulutuskestävyys maksimaalisen korroosiokyvyn sijaan.
Materiaali on erityisen tärkeä ruokailuvälineissä, terät, pumpun akselit, hydrauliset komponentit, koneet, ja koristeosat, koska sen omaisuustasapaino sopii hyvin osiin, joiden on oltava vahvoja, kiillotettava, ja huollettavissa kohtalaisen syövyttävissä ympäristöissä.
Se on taustalla oleva keskeinen ajatus 1.4021: se ei ole universaali ruostumaton teräs, mutta teknisesti kohdennettu.
2. Mikä on 1.4021 Ruostumaton teräs?
1.4021 on a martensiittista kromia ruostumaton teräs jossa on kromia 12–14 % valikoima ja hiili 0.16–0,25 % etäisyys.
Toimittajan tietolomakkeissa se kuvataan karkaistua terästä, jota käytetään karkaistussa ja karkaistussa tilassa rakennus- ja kiinnityssovelluksissa, joissa kohtalainen korroosionkestävyys tarvitaan.
Sitä kuvataan myös ruokailuvälineinä ja teränä, mikä kuvastaa sen kykyä saavuttaa suhteellisen korkea kovuus lämpökäsittelyn jälkeen.
Tämä luokka on ferromagneettinen, on hyvä työstettävyys ja muokattavuus, ja soveltuu käytettäväksi noin 550-600°C riippuen harkitusta omaisuudesta.
Yhdessä tietolomakkeessa todetaan, että se on "mittakaavankestävä asti 1100 ° f,", josta on kyse 593° C, toisessa havaitaan hyvä kestävyys hapettavia ilmakehyksiä vastaan noin 600° C.
Nämä arvot ovat sopusoinnussa sen ajatuksen kanssa 1.4021 on huollettava kuumatyöstö ruostumaton, mutta ei korkean lämpötilan korroosioseosta.
Ydinominaisuudet
Käytännön tasolla, 1.4021 arvostetaan neljästä asiasta:
- Se voi olla kovettunut korkeaan lujuuteen ja kovuuteen,
- 1.4021 ruostumattomalla teräksellä on kohtalainen korroosionkestävyys kloridittomassa väliaineessa,
- Se voi olla kiillotettu kiiltäväksi,
- Se on magneettinen, jotka voivat olla hyödyllisiä tai ei-toivottuja sovelluksesta riippuen.
3. Kemiallinen koostumus ja materiaalin identiteetti
| Elementti | Tyypillinen kantama 1.4021 | Rooli metalliseoksessa |
| Hiili (C) | 0.16–0,25 % | Mahdollistaa kovettumisen ja korkeamman lopullisen kovuuden. |
| Kromi (Cr) | 12.0–14,0 % | Tarjoaa ruostumatonta luonnetta ja hapettumiskestävyyttä. |
| Mangaani (Mn) | ≤ 1.50% | Tukee hapettumista ja prosessointitasapainoa. |
| Pii (Ja) | ≤ 1.00% | Auttaa teräksen valmistusta ja edistää vaatimattomasti lujuutta. |
| Fosfori (P) | ≤ 0.040% | Säilytetty matalana haurauden välttämiseksi. |
| Rikki (S) | ≤ 0.030% | Pidetty matalalla; kontrolloitua rikkiä voidaan käyttää joissakin tuotemuodoissa koneistettavaksi. |
| Rauta (Fe) | Saldo | Matriisielementti terästä. |
4. Fysikaaliset ja mekaaniset ominaisuudet 1.4021 Ruostumaton teräs
Ominaisuudet 1.4021 riippuvat voimakkaasti lämpökäsittelyn ehdoista. Hehkutetussa tilassa se on suhteellisen käyttökelpoinen; karkaisun ja karkaisun jälkeen siitä tulee paljon kovempaa ja vahvempaa.
Alla olevissa taulukoissa on yhteenveto edustavista huonelämpötila-arvoista julkaistuista tietolomakkeista.
Fysikaaliset ominaisuudet
| Omaisuus | Tyypillinen arvo | Muistiinpanot |
| Tiheys | 7.70–7,73 g/cm³ | Tiheää martensiittista ruostumatonta terästä, tyypillistä kromiteräksille. |
| Kimmomoduuli | 215-216 GPa | Suhteellisen jäykkä verrattuna austeniittisiin ruostumattomiin teräksiin. |
| Lämmönjohtavuus | 30 W/m · k | Kohtuullinen lämmönjohtavuus ruostumattomalle teräkselle. |
| Ominaislämpö | 460 J/kg · k | Tyypillinen lämpökapasiteetti tälle luokkaperheelle. |
| Lämpölaajenemiskerroin | noin 10.5 × 10⁻⁶/° C (20-100°C) | Matalampi kuin austeniittiset ruostumattomat teräkset, auttaa mittavakautta. |
| Magneettinen vaste | Kyllä | Ferromagneettinen vakiokunnossa. |
Mekaaniset ominaisuudet
| Kunto | Tuottolujuus | Vetolujuus | Pidennys | Kovuus | Muistiinpanot |
| Hehkutettu / pehmeä kunto | —— | Jopa noin 760 MPa max | —— | Jopa noin 230 HB max | Soveltuu koneistukseen ja muovaukseen ennen lopullista karkaisua. |
| +QT700 | ≥ 500 MPA | 700-850 MPa | ≥ 13% | —— | Tasapainoinen karkaistu kunto, hyvä sitkeys. |
| +QT800 | ≥ 600 MPA | 800–950 MPa | ≥ 12% | —— | Korkeampi lujuus/kovuus, hieman pienempi sitkeys. |
5. Lämmönkäsittely, Kovettumista, ja mikrorakenne
Lämmönkäsittely
1.4021 on a martensiittista ruostumatonta terästä, joten sen suorituskykyä säätelee lämpökäsittelysykli pikemminkin kuin pelkkä vastaanotettu tila.
Hehkutetussa tilassa, se on pehmeämpi ja toimivampi; karkaisun ja karkaisun jälkeen, se muuttuu paljon kovemmaksi ja vahvemmaksi materiaaliksi.
Tämä karkaisu on keskeinen syy, miksi laatua käytetään teriin, akselit, kiinnittimet, ja muut kulumiselle alttiit komponentit.
Julkaistut tietolomakkeet kuvaavat pehmeähehkutettua tilaa, joka on saatu pitämällä pisteessä 745-825 °C sen jälkeen hidas ilmanjäähdytys, kun taas kovettaminen suoritetaan kuumentamalla noin 950-1050 °C ja jäähdytys ilmassa tai öljyssä.
Kovettumista
Tuloksena oleva mikrorakenne on pohjimmiltaan martensiittinen sammutuksen jälkeen, ja karkaisuvaihetta käytetään kovuuden ja sitkeyden välisen tasapainon säätämiseen.
Käytännön tuotantoon, karkaisualue valitaan kohdeominaisuusjoukon mukaan: yksi lähde antaa QT700 at 650-750 °C ja QT800 at 600–700 ° C, toinen huomauttaa, että haluttu vahvuus määrää karkaisulämpötilan.
Tämä ei ole "yhden koon" seos; se on materiaali, jonka lopullinen käyttäytyminen on tarkoituksella suunniteltu lämpökäsittelyn avulla.
Mikrorakenne
Kriittinen metallurginen yksityiskohta on haurastumisikkuna. Tietolomake varoittaa, että väli on 400°C ja 600 °C tulee välttää, koska ei-toivotut faasit voivat saostua ja haurastumista voi tapahtua.
Tämä tarkoittaa, että seoksesta voidaan tehdä erittäin kova, mutta sitä on myös käsiteltävä lämpökuria noudattaen.
Toisin sanoen, sama lämpökäsittelyherkkyys, joka tekee 1.4021 hyödyllinen tekee siitä myös anteeksiantamattoman, jos prosessia ohjataan huonosti.
Hitsaukseen liittyvä mikrorakennekäyttäytyminen noudattaa samaa logiikkaa. Hitsauksen jälkeen, työkappale tulee jäähdyttää martensiitin aloitusalueen alapuolelle, suunnilleen 120° C, ennen temperointia.
Tämä vähentää halkeiluriskiä ja auttaa palauttamaan vakaamman omaisuustasapainon lämpövaikutusalueella.
Toinen lähde huomauttaa, että laatua ei yleisesti hitsata sen ilmakovettumisen vuoksi, Tämä on toinen tapa sanoa, että lämmöntuotto ja jäähdytyshistoria vaikuttavat voimakkaasti lopulliseen suorituskykyyn.
Lämpökäsittelyn yhteenveto
| Käsittelytila | Tyypillinen kunto | Metallurginen vaikutus | Tekninen seuraus |
| Pehmeähehkutettu | 745-825 °C, hidas ilmanjäähdytys | Pehmeämpi martensiittisen esiasterakenne | Parempi työstettävyys ja muovattavuus. |
| Kovettumista | 950-1050 °C, sitten ilma/öljy sammutus | Martensiitin muodostuminen | Suuri kovuuden ja lujuuden nousu. |
| Karkaisu QT700:lle | 650-750 °C | Vähentää haurautta, asettaa lopullisen vahvuustason | Tasapainoinen vahvuus ja sitkeys. |
| Karkaisu QT800:lle | 600–700 ° C | Korkeampi lujuus/kovuus, hieman vähemmän taipuisuutta | Vahvempi mutta vaativampi palvelukunto. |
6. Korroosion suorituskyky eri ympäristöissä
1.4021 ruostumattomasta teräksestä valmistettuja tarjouksia kohtalainen korroosionkestävyys, ei laajaa korroosionkestävyyttä, joka liittyy austeniittisiin laatuihin, kuten esim 304 tai 316.
Yhdessä tietolomakkeessa sanotaan, että se toimii hyvin kohtalaisen syövyttävässä, kloriditon ympäristöissä, kuten saippuat, pesuaineet, ja orgaaniset hapot, toinen panee merkille vastustuskyvyn ilmakehää vastaan, raikasta vettä, laimeat hapot, ja alkalit.
Se tekee siitä hyödyllisen, mutta ei universaalia. Seoksella on myös selvät rajoitukset.
Swiss Steel toteaa, että se on ei kestä rakeiden välistä korroosiota toimitetussa tai hitsatussa tilassa, ja 1.4021 Siksi sitä ei pidä käsitellä korroosioon erikoistuneen ruostumattoman teräksen tavoin hitsatussa kemianhuollossa.
Sen korroosiokyky on paras, kun pinta on hienoksi hiottu tai kiillotettu, ja yksi lähde nimenomaan huomauttaa, että optimaalinen korroosionkestävyys saavutetaan, kun pinta on hienoksi hiottu tai kiillotettu.
Korroosion näkökulma
- Hyvä tunnelmalle, raikasta vettä, laimeat hapot, alkalit, saippuat, pesuaineet, ja orgaaniset hapot.
- Ei hyvä valinta kloridipitoiseen tai voimakkaasti syövyttävään huoltoon.
- Pintakäsittelyllä on väliä: kiillotetut pinnat toimivat paremmin.
- Hitsaus- ja toimitusolosuhteet voivat vähentää korroosionkestävyyttä, ellei sitä hoideta oikein.
7. Valmistus, Hitsaus, ja koneistukseen liittyviä näkökohtia
Valmistuskäyttäytyminen
1.4021 on martensiittista ruostumatonta terästä, joten sen valmistuskäyttäytyminen on sidoksissa sen kovuustasoon ja lämpöhistoriaan.
Hehkutetussa tilassa, se on suhteellisen toimiva, ja toimittajatiedot kuvaavat sen muokattavuutta hyväksi, sen kylmämuovaus mahdollisuuksien mukaan, ja sen työstettävyys on hyvä.
Samoissa teknisissä tiedoissa mainitaan myös, että sitä voidaan käyttää kuumassa- ja kylmävalssattua levyä, nauhat, baarit, lanka, osiot, ja kirkkaita tuotteita, mikä kuvastaa melko laajaa teollista käsittelyikkunaa.
Käytännöllinen tapa ajatella 1.4021 onko tämä: se ei ole "vaikea" ruostumaton teräs valmistuksen kannalta, mutta se ei myöskään ole pehmeää austeniittista laatua.
Sen työstettävyys muuttuu mielekkäästi kovuuden myötä, ja lopullinen ominaisuuskohde tulee päättää ennen muotoilun tai koneistuksen aloittamista.
Siitä syystä, valmistuksen suunnittelua ja lämpökäsittelyn suunnittelua tulisi käsitellä yhtenä yhdistettynä ongelmana kahden erillisen vaiheen sijaan.
Takominen ja kuumatyöstö
Kuumatyöskentely on vakiintunutta tälle luokalle. Yhdessä tietolomakkeessa suositellaan asteittaista lämmitystä noin 850° C, sitten nopeampi lämpeneminen 1150-1180 °C, välillä takomalla 1100°C ja 900 °C, jota seuraa hidas jäähdytys hallitun rakenteen kehityksen edistämiseksi.
Toinen lähde huomauttaa, että laatua käytetään menestyksekkäästi rakennus- ja kiinnityssovelluksissa ja sillä on hyvä muokattavuus.
Nämä yksityiskohdat osoittavat sen 1.4021 reagoi hyvin takomiseen, mutta vain kun lämpötilan hallinta on kurinalaista.
Hitsaus
Tämä ei ole arvosana, joka palkitsee rento hitsausharjoittelun.
Syy on rakenteellinen: martensiittisena teräksenä, se voi kovettua jäähtyessään, mikä lisää hauraiden hitsausalueiden ja kiinteistöjen epätasapainon riskiä, ellei esikuumennusta ja karkaisua käytetä oikein.
Erillinen tietolomake on vielä tylsempi, toteamalla, että 1.4021 ei ole yleisesti hitsattu, koska se kovettuu ilmassa.
Käytännön pointti on selvä: hitsaus on mahdollista, mutta se tulisi suunnitella kontrolloiduksi metallurgiseksi toimenpiteeksi, ei vain liittymisaskel.
Koneistus
Koneistettavuus on yksi suotuisimmista ominaisuuksista 1.4021. Swiss Steel kuvailee laatua olevan hyvä työstettävyys, ja thyssenkrupp toteaa, että se koneistaa samalla tavalla kuin saman kovuuden hiiliteräkset.
Tämä tarkoittaa, että työstötaakka määräytyy suurelta osin kovuustason eikä ruostumattoman teräksen epätavallisen käyttäytymisen perusteella..
Käytännössä, joka tekee metalliseoksesta erityisen houkuttelevan osissa, jotka on tarkoitus työstää ennen lopullista karkaisua tai joita käytetään karkaistussa tilassa, jossa mittasäädöllä on edelleen merkitystä.
Pinnan viimeistely ja kiillotettavuus
Pinnan viimeistely on enemmän kuin kosmeettinen 1.4021; se vaikuttaa myös korroosion suorituskykyyn.
Toimittajan dokumentaatiossa sanotaan, että veitsenteräversio voidaan kiillottaa korkeakiiltoiseksi ja että optimaalinen korroosionkestävyys saavutetaan, kun pinta on hienoksi hiottu tai kiillotettu..
Tämä tekee pinnan viimeistelystä toiminnallisen osan suunnittelua, ei viimeisen koristeellisen vaiheen.
Tämä koskee erityisesti ruokailuvälineitä, koristeelliset osat, ja näkyvät mekaaniset komponentit.
Tasaisempi pinta ei käänny 1.4021 ruostumattomaksi ruostumattomaksi teräkseksi, mutta se auttaa metalliseosta toimimaan lähempänä parasta mahdollista tasoaan sen aiotun palvelun puitteissa.
8. Edut ja haitat 1.4021 Ruostumaton teräs
Edut
1.4021 ruostumaton teräs on houkutteleva, koska se yhdistää Kovettuvuus, hyvä konettavuus, ja viimeisteltävä pinta.
Martensiittisena ruostumattomana teräksenä, se voidaan lämpökäsitellä paljon kovemmaksi ja vahvemmaksi kuin austeniittiset arvot, mikä tekee siitä sopivan teriin, akselit, kiinnittimet, ja kulumisalttiit osat.
Julkaistut tiedot osoittavat kovettuneet olosuhteet QT700–QT800 vaihteluväli, jonka vetolujuus on jopa karkeasti 700–950 MPa, luonteesta riippuen.
Ruostumaton teräs on myös suhteellisen helppo työstää ja se voidaan kiillottaa korkeakiiltoiseksi, siksi sitä käytetään ruokailuvälineissä, koristeelliset osat, ja tarkkuusmekaaniset komponentit.
Sen magneettinen vaste voi myös olla hyödyllinen joissakin sovelluksissa. Kohtalaisen aggressiivisena, kloridittomissa ympäristöissä, se tarjoaa hyväksyttävän korroosionkestävyyden.
Haitat
Sen tärkein rajoitus on vain kohtalainen korroosionkestävyys. Se ei korvaa austeniittisia laatuja, kuten 304 tai 316 kloridipitoisessa tai voimakkaasti syövyttävässä käytössä.
Se on myös ei kestä rakeiden välistä korroosiota toimitetussa tai hitsatussa tilassa, joten hitsaus- ja lämpöhistoriaa on hallittava huolellisesti.
Seos on siksi parempi nähdä a karkaistu ruostumaton teräs mekaanista suorituskykyä varten, ei yleinen korroosionkestävä ruostumaton teräs.
9. Teollisuussovellukset 1.4021 Ruostumaton teräs
1.4021 ruostumatonta terästä ei valita ensisijaisesti, koska se on korroosionkestävin ruostumaton teräs.
Se on valittu, koska se voidaan kovettaa, kiiltävä, ja koneistetaan lujuutta vaativiksi komponenteiksi, kulumiskestävyys, ja kunnollinen ruostumaton pinta kohtalaisen aggressiivisissa ympäristöissä.
Tyypillisiä käyttötapauksia
- veitset ja ruokailuvälineet
- kirurgiset ja hammaslääketieteen instrumentit
- pumppu akselit ja hydrauliset osat
- kiinnikkeet ja mekaaniset komponentit
- muotit, kuoli, ja työkaluelementit
- koristeelliset ruostumattomat osat
- autoteollisuuden ja petrokemian laitteistot
10. Vastaavat arvosanat kansainvälisissä standardeissa
| Vakiojärjestelmä | Vastaava arvosana | Muistiinpanot |
| Sisä- / -Sta | 1.4021 / X20Cr13 | Ensisijainen eurooppalainen nimitys |
| Aisi / ASTM | 420 (Tyyppi 420A / 420B -) | Lähin vastine; koostumuksen päällekkäisyys vaihtelee hieman |
| MEILLE | S42000 | Yhtenäisen numerointijärjestelmän nimitys |
| Hän (Japani) | SUS420J1 / SUS420J2 | J2:ssa on enemmän hiiltä, lähempänä korkeamman kovuuden variantteja |
| GB (Kiina) | 20CR13 | Suora vastine kiinalaisessa standardijärjestelmässä |
| ISO | X20Cr13 | Yhdenmukaistettu kansainvälinen nimitys |
11. Vertailu muihin ruostumattomiin teräksiin
| Omaisuus | 1.4021 (X20Cr13 / 420 tyyppi) | 304 (1.4301) | 316 (1.4401) | 430 (1.4016) |
| Ruostumattomasta teräksestä valmistettu perhe | Martensiittinen | Austeniittinen | Austeniittinen | Ferriittinen |
| Avainten seostus / rakenne | Noin 12–14 % Kr, 0.16-0,25 % C; magneettinen ja lämpökäsiteltävä | Karkeasti 18% Cr / 8% Sisä-; ei-kovettuva tavallisessa merkityksessä | Ruostumaton kromi-nikkeli ja molybdeeni parantamaan kloridinkestävyyttä | Suora kromi ruostumaton noin 16-18% Kr; kovettumaton ferriittistä rakennetta |
| Kovettuva käyttäytyminen | Karkaistu karkaisulla ja karkaisulla | Ei kovettu lämpökäsittelyllä; vahvistetaan pääasiassa kylmätyöllä | Ei karkaistu karkaisemalla; vahvuus pääasiassa kylmätyöstä ja tuotemuodosta | Ei kovettu lämpökäsittelyllä |
Korroosionkestävyys |
Kohtuullinen; sopii ilmakehään, raikasta vettä, laimeat hapot/emäkset, saippuat, pesuaineet, ja orgaaniset hapot | Hyvä yleinen korroosionkestävyys; parempi kuin 1.4021 useimmissa vesipalveluissa | Vahvempi kloridin vastustuskyky kuin 304 ja paljon parempi kuin 1.4021 märkää/syövyttävää huoltoa varten | Kohtalainen korroosionkestävyys; alla 304/316 aggressiivisissa ympäristöissä |
| Valmistus / hitsaus | Koneistettava ja taottu; hitsaus on vähemmän anteeksiantavaa ja vaatii usein esilämmityksen/jälkilämpösäädön | Erinomainen muovattavuus ja hitsattavuus | Helposti muotoiltu, hitsaus-, juotettu, ja leikkaa | Hyvä muovattavuus, mutta vähemmän luja kuin austeniittiset laatut vaativissa valmistus- ja hitsauspalveluissa |
| Tyypillinen sijoittelu | Kulumista kestävä ruostumaton teräs, akselit, työkaluja, ja kohtalaisen syövyttäviä mekaanisia osia | Yleiskäyttöinen ruostumaton korroosio | Kloridinkestävä ruostumaton korroosiota | Edullista ferriittistä ruostumatonta terästä kohtalaiseen korroosioon ja koriste-/laitekäyttöön |
12. Johtopäätös
1.4021 ruostumaton teräs, tai X20Cr13, on martensiittinen kromi ruostumaton teräs, jolla on erittäin selkeä tekninen tarkoitus: kovettuvuuden yhdistämiseen, kohtalainen korroosionkestävyys, kulumiskestävyys, ja hyvä kiillotettavuus yhdessä lajikkeessa.
Sen tiheys, moduuli, ja magneettinen vaste tekevät siitä vankan teknisen metallin, kun taas sen lämpökäsittelyvaste mahdollistaa sen virittämisen suhteellisen käyttökelpoisesta hehkutetusta materiaalista paljon kovempaa karkaistuun ja karkaistuun tilaan.
Seoksen rajat ovat yhtä tärkeitä. Se ei ole universaali ruostumaton korroosio; se ymmärretään paremmin ruostumattomana teräksenä kohtalaisen syövyttävissä ympäristöissä, joissa on kovuus, geometria, ja palvelun suorituskyvyllä on merkitystä.
Kunhan tuo kehystys on ymmärretty, materiaalista tulee helppo sijoittaa: 1.4021 on sellainen ruostumaton teräs, jonka valitset, kun tarvitset lisää reunaa, enemmän kulutuskestävyyttä, ja enemmän karkenevuutta kuin austeniittisella laadulla voidaan tarjota.
Faqit
Mikä on 1.4021 ruostumaton teräs?
1.4021 on martensiittista ruostumatonta terästä, joka tunnetaan myös nimellä X20Cr13, ja siihen viitataan yleisesti Aisi 420 toimittajien kirjallisuudessa.
Is 1.4021 ruostumattomasta teräksestä valmistettu magneetti?
Kyllä. Toimittajan tietolomakkeet kuvaavat sitä a ferromagneettinen luokka magnetoitavalla kyllä.
Is 1.4021 ruostumaton teräs sopii hitsaukseen?
Se voidaan hitsata, mutta se ei ole helpoin ruostumattoman teräksen hitsaus.
Tekniset tiedot suosittelevat esilämmitystä ja hitsauksen jälkeistä karkaisua, ja eräs lähde huomauttaa, että sitä ei yleisesti hitsata sen ilmakovettumisen vuoksi.
Ei 1.4021 ruostumaton teräs kestää korroosiota hyvin?
On kohtalainen korroosionkestävyys, erityisesti kloridittomissa väliaineissa, kuten saippuoissa, pesuaineet, orgaaniset hapot, raikasta vettä, ja laimeat hapot/emäkset. Se ei ole korkeakloridipitoinen ruostumaton teräslaatu.
Voi 1.4021 ruostumaton teräs on karkaistu?
Kyllä. Se on karkaistua martensiittista ruostumatonta terästä, tyypillisesti sammutetaan noin 950-1050 °C ja sitten temperoitu.
