1. Perkenalan
1.4021 adalah baja tahan karat martensit yang dikenal luas dengan sebutannya X20Cr13 dan biasanya dirujuk silang ke Aisi 420 dalam literatur pemasok.
Itu milik keluarga baja tahan karat kromium yang dapat dikeraskan dengan perlakuan panas, yang membuatnya secara fundamental berbeda dari nilai austenitik yang lebih dikenal yang digunakan untuk ketahanan terhadap korosi secara umum.
Dalam praktiknya, 1.4021 dipilih ketika seorang desainer membutuhkan kombinasi ketahanan korosi sedang, potensi kekerasan yang tinggi, dan ketahanan aus yang berguna daripada kinerja korosi maksimum.
Bahan ini sangat penting dalam peralatan makan, bilah, poros pompa, komponen hidrolik, mesin, dan bagian dekoratif, karena keseimbangan propertinya sangat cocok dengan bagian yang harus kuat, bisa dipoles, dan dapat diservis di lingkungan yang cukup korosif.
Itulah ide sentral di baliknya 1.4021: ini bukan baja tahan karat universal, tapi yang ditargetkan secara teknis.
2. Apa 1.4021 Baja tahan karat?
1.4021 adalah a kromium martensit baja tahan karat dengan kandungan kromium di dalamnya 12–14% jangkauan dan karbon di dalamnya 0.16–0,25% jangkauan.
Lembar data pemasok menggambarkannya sebagai baja yang dapat dikeraskan yang digunakan dalam kondisi dipadamkan dan ditempa untuk aplikasi konstruksi dan pengikat di mana Resistensi korosi sedang dibutuhkan.
Hal ini juga digambarkan sebagai alat makan dan pisau baja, yang mencerminkan kemampuannya untuk mencapai kekerasan yang relatif tinggi setelah perlakuan panas.
Nilai ini bersifat feromagnetik, memiliki kemampuan mesin dan kemampuan tempa yang baik, dan cocok untuk digunakan hingga sekitar 550–600°C tergantung pada properti yang dipertimbangkan.
Satu lembar data menyatakan bahwa ini “tahan terhadap skala 1100 ° f,” yaitu tentang 593° C., sementara yang lain mencatat ketahanan yang baik terhadap atmosfer pengoksidasi hingga sekitar 600° C..
Nilai-nilai tersebut konsisten dengan gagasan bahwa 1.4021 adalah baja tahan karat pengerjaan panas yang dapat diservis, tapi bukan paduan korosi suhu tinggi.
Karakteristik inti
Pada tingkat praktis, 1.4021 dihargai karena empat hal:
- Itu bisa saja mengeras hingga kekuatan dan kekerasan yang tinggi,
- 1.4021 baja tahan karat memiliki Resistensi korosi sedang dalam media bebas klorida,
- Itu bisa saja dipoles hingga hasil akhir yang sangat mengkilap,
- Dia magnet, yang mungkin berguna atau tidak diinginkan tergantung pada aplikasinya.
3. Komposisi Kimia dan Identitas Bahan
| Elemen | Kisaran Khas dalam 1.4021 | Peran dalam Paduan |
| Karbon (C) | 0.16–0,25% | Memungkinkan pengerasan dan kekerasan akhir yang lebih tinggi. |
| Kromium (Cr) | 12.0–14,0% | Memberikan karakter tahan karat dan ketahanan oksidasi. |
| Mangan (M N) | ≤ 1.50% | Mendukung deoksidasi dan keseimbangan pemrosesan. |
| Silikon (Dan) | ≤ 1.00% | Membantu pembuatan baja dan berkontribusi sedikit terhadap kekuatan. |
| Fosfor (P) | ≤ 0.040% | Tetap rendah untuk menghindari kerapuhan. |
| Sulfur (S) | ≤ 0.030% | Tetap rendah; belerang terkontrol dapat digunakan untuk kemampuan mesin dalam beberapa bentuk produk. |
| Besi (Fe) | Keseimbangan | Elemen matriks baja. |
4. Sifat fisik dan mekanik 1.4021 Baja tahan karat
Sifat-sifat dari 1.4021 sangat bergantung pada kondisi perlakuan panas. Dalam keadaan anil, ini relatif bisa diterapkan; setelah pendinginan dan temper, itu menjadi lebih keras dan kuat.
Tabel di bawah ini merangkum nilai suhu ruangan yang representatif dari lembar data yang dipublikasikan.
Sifat fisik
| Milik | Nilai khas | Catatan |
| Kepadatan | 7.70–7,73 gram/cm³ | Baja tahan karat martensit padat, khas baja kromium. |
| Modulus elastis | 215–216 IPK | Relatif kaku dibandingkan dengan baja tahan karat austenitik. |
| Konduktivitas termal | 30 W/m · k | Konduksi panas sedang untuk baja tahan karat. |
| Panas spesifik | 460 J/kg · k | Kapasitas termal tipikal untuk kelompok kelas ini. |
| Koefisien ekspansi termal | tentang 10.5 × 10⁻⁶/° C. (20–100°C) | Lebih rendah dari baja tahan karat austenitik, membantu stabilitas dimensi. |
| Respon magnetis | Ya | Feromagnetik dalam kondisi standar. |
Sifat mekanik
| Kondisi | Kekuatan luluh | Kekuatan tarik | Pemanjangan | Kekerasan | Catatan |
| Dianil / kondisi lembut | —— | Hingga sekitar 760 MPa maks | —— | Hingga sekitar 230 HB maks | Cocok untuk pemesinan dan pembentukan sebelum pengerasan akhir. |
| +QT700 | ≥ 500 MPa | 700–850 MPa | ≥ 13% | —— | Kondisi pengerasan yang seimbang dengan ketangguhan yang baik. |
| +QT800 | ≥ 600 MPa | 800–950 MPa | ≥ 12% | —— | Kekuatan/kekerasan yang lebih tinggi, keuletannya sedikit lebih rendah. |
5. Perlakuan panas, Pengerasan, dan Struktur Mikro
Perlakuan panas
1.4021 adalah a Stainless steel martensit, jadi kinerjanya ditentukan oleh siklus perlakuan panas dan bukan oleh kondisi yang diterima saja.
Dalam keadaan anil, itu lebih lembut dan lebih bisa diterapkan; setelah pendinginan dan tempering, itu berubah menjadi material yang jauh lebih keras dan kuat.
Kemampuan mengeras tersebut adalah alasan utama mengapa grade tersebut digunakan untuk blade, poros, pengencang, dan komponen rawan keausan lainnya.
Lembar data yang diterbitkan menggambarkan kondisi anil lunak yang diperoleh dengan memegang pada 745–825°C diikuti dengan pendinginan udara lambat, sedangkan pengerasan dilakukan dengan pemanasan sampai sekitar 950–1050°C dan pendinginan di udara atau minyak.
Pengerasan
Struktur mikro yang dihasilkan pada dasarnya bersifat martensit setelah pendinginan, dan langkah temper digunakan untuk menyesuaikan keseimbangan antara kekerasan dan ketangguhan.
Untuk produksi praktis, rentang temper dipilih sesuai dengan set properti target: satu sumber memberi QT700 pada 650–750 ° C. Dan QT800 pada 600–700 ° C., sementara yang lain mencatat bahwa kekuatan yang diinginkan menentukan suhu temper.
Ini bukanlah paduan yang “satu ukuran untuk semua”.; itu adalah bahan yang perilaku akhirnya sengaja direkayasa melalui pemrosesan termal.
Struktur mikro
Detail metalurgi yang penting adalah jendela penggetasan. Lembar data memperingatkan bahwa kisaran antara 400°C dan 600 °C harus dihindari karena fase yang tidak diinginkan dapat mengendap dan penggetasan dapat terjadi.
Itu berarti paduannya bisa dibuat sangat keras, namun hal ini juga harus ditangani dengan disiplin termal.
Dengan kata lain, sensitivitas perlakuan panas yang sama yang dihasilkannya 1.4021 berguna juga membuatnya tidak kenal ampun jika prosesnya tidak terkontrol dengan baik.
Perilaku mikrostruktur terkait pengelasan mengikuti logika yang sama. Setelah pengelasan, benda kerja harus didinginkan hingga di bawah daerah awal martensit, sekitar 120° C., sebelum temper.
Hal ini mengurangi risiko retak dan membantu memulihkan keseimbangan properti yang lebih stabil di zona yang terkena dampak panas.
Sumber kedua mencatat bahwa grade tersebut tidak umum dilas karena perilakunya yang mengeraskan udara, yang merupakan cara lain untuk mengatakan bahwa masukan panas dan riwayat pendinginan sangat mempengaruhi kinerja akhir.
Ringkasan perlakuan panas
| Status pemrosesan | Kondisi khas | Efek metalurgi | Konsekuensi rekayasa |
| Anil lembut | 745–825°C, pendinginan udara lambat | Struktur prekursor martensit yang lebih lunak | Kemampuan mesin dan sifat mampu bentuk yang lebih baik. |
| Pengerasan | 950–1050°C, kemudian padamkan udara/minyak | Pembentukan martensit | Peningkatan besar dalam kekerasan dan kekuatan. |
| Temperatur untuk QT700 | 650–750 ° C. | Mengurangi kerapuhan, menetapkan tingkat kekuatan akhir | Kekuatan dan ketangguhan yang seimbang. |
| Temperatur untuk QT800 | 600–700 ° C. | Kekuatan/kekerasan yang lebih tinggi, keuletannya sedikit berkurang | Kondisi layanan yang lebih kuat namun lebih menuntut. |
6. Kinerja Korosi di Berbagai Lingkungan
1.4021 penawaran baja tahan karat sedang resistensi korosi, bukan kekebalan korosi luas yang terkait dengan kadar austenitik seperti 304 atau 316.
Satu lembar data mengatakan ia bekerja dengan baik dalam kondisi cukup korosif, bebas klorida lingkungan seperti sabun, deterjen, dan asam organik, sementara yang lain mencatat resistensi terhadap atmosfer, air tawar, asam encer, dan alkali.
Itu membuatnya berguna, tapi tidak universal. Paduan ini juga memiliki batasan yang jelas.
Swiss Steel menyatakan demikian tidak tahan terhadap korosi intergranular dalam kondisi seperti yang dikirim atau seperti yang dilas, Dan 1.4021 oleh karena itu tidak boleh diperlakukan seperti baja tahan karat khusus korosi dalam layanan kimia yang dilas.
Kinerja korosinya paling baik bila permukaannya digiling halus atau dipoles, dan salah satu sumber secara eksplisit mencatat bahwa ketahanan korosi yang optimal dicapai ketika permukaan digiling atau dipoles dengan halus.
Perspektif korosi
- Bagus untuk suasana, air tawar, asam encer, alkali, sabun, deterjen, dan asam organik.
- Bukan pilihan yang baik untuk layanan yang mengandung banyak klorida atau sangat korosif.
- Hasil akhir permukaan penting: permukaan yang dipoles berkinerja lebih baik.
- Kondisi pengelasan dan pengiriman dapat mengurangi ketahanan terhadap korosi kecuali dikelola dengan benar.
7. Pembuatan, Pengelasan, dan Pertimbangan Pemesinan
Perilaku fabrikasi
1.4021 adalah baja tahan karat martensit, jadi perilaku fabrikasinya terkait erat dengan tingkat kekerasan dan riwayat termalnya.
Dalam kondisi anil, itu relatif bisa diterapkan, dan data pemasok menggambarkan kemampuan tempanya sebagai baik, pembentukan dinginnya mungkin dilakukan, dan kemampuan mesinnya juga bagus.
Lembar data yang sama juga mencatat bahwa ini dapat digunakan dalam kondisi panas- dan lembaran canai dingin, mengupas, bar, kabel, bagian, dan produk cerah, yang mencerminkan jendela pemrosesan industri yang cukup luas.
Cara praktis untuk berpikir 1.4021 Apakah ini: ini bukanlah baja tahan karat yang "sulit" dalam arti fabrikasi, tapi ini juga bukan kelas austenitik lunak.
Kemampuan kerjanya berubah secara signifikan seiring dengan kekerasannya, dan target properti akhir harus diputuskan sebelum pembentukan atau pemesinan dimulai.
Untuk alasan itu, perencanaan fabrikasi dan perencanaan perlakuan panas harus diperlakukan sebagai satu masalah gabungan dan bukan dua langkah terpisah.
Penempaan dan pengerjaan panas
Pengerjaan panas sudah dilakukan dengan baik untuk kelas ini. Satu lembar data merekomendasikan pemanasan bertahap hingga sekitar 850° C., lalu pemanasan lebih cepat 1150–1180°C, dengan penempaan dilakukan di antaranya 1100° C dan 900 ° C., diikuti dengan pendinginan lambat untuk mendorong pengembangan struktur terkendali.
Sumber lain mencatat bahwa grade tersebut berhasil digunakan dalam aplikasi konstruksi dan pengikat serta memiliki daya tempa yang baik.
Rincian ini menunjukkan hal itu 1.4021 merespons dengan baik terhadap penempaan, tetapi hanya jika kontrol suhu dilakukan secara disiplin.
Pengelasan
Ini bukanlah tingkatan yang menghargai praktik pengelasan biasa.
Alasannya bersifat struktural: sebagai baja martensit, itu bisa mengeras selama pendinginan, yang meningkatkan risiko zona las rapuh dan ketidakseimbangan properti kecuali pemanasan awal dan tempering digunakan dengan benar.
Lembar data terpisah bahkan lebih blak-blakan, menyatakan itu 1.4021 “tidak biasa dilas” karena sifatnya yang mengeraskan udara.
Kesimpulan praktisnya jelas: pengelasan dapat dilakukan, tetapi ini harus direncanakan sebagai operasi metalurgi yang terkendali, bukan sekadar langkah bergabung.
Pemesinan
Kemampuan mesin adalah salah satu fitur yang lebih disukai 1.4021. Swiss Steel menggambarkan grade tersebut memiliki kemampuan mesin yang baik, dan Thyssenkrupp mencatat bahwa mesinnya mirip dengan baja karbon dengan kekerasan yang sama.
Artinya, beban pemesinan sebagian besar ditentukan oleh tingkat kekerasan, bukan oleh perilaku baja tahan karat yang tidak biasa.
Dalam praktiknya, yang menjadikan paduan ini sangat menarik untuk suku cadang yang diperkirakan akan dikerjakan sebelum pengerasan akhir atau digunakan dalam kondisi temper di mana kontrol dimensi masih penting..
Finishing permukaan dan kemampuan polesan
Penyelesaian permukaan lebih dari sekedar kosmetik untuk 1.4021; itu juga mempengaruhi kinerja korosi.
Dokumentasi pemasok menyatakan bahwa varian bilah pisau dapat dipoles hingga mencapai hasil akhir yang sangat mengkilap dan ketahanan korosi yang optimal dapat dicapai ketika permukaannya digiling atau dipoles dengan halus..
Hal ini menjadikan finishing permukaan sebagai bagian fungsional dari desain, bukan sebagai langkah dekoratif akhir.
Hal ini terutama berlaku untuk peralatan makan, bagian dekoratif, dan komponen mekanis yang terlihat.
Permukaan yang lebih halus tidak berubah 1.4021 menjadi baja tahan karat khusus korosi, namun hal ini membantu paduan tersebut bekerja mendekati tingkat terbaiknya dalam cakupan layanan yang diinginkan.
8. Kelebihan dan Kekurangan 1.4021 Baja tahan karat
Keuntungan
1.4021 baja tahan karat menarik karena dapat digabungkan Hardenability, kemampuan mesin yang baik, dan permukaan yang bisa diselesaikan.
Sebagai baja tahan karat martensit, itu dapat diberi perlakuan panas untuk kekerasan dan kekuatan yang jauh lebih tinggi daripada nilai austenitik, sehingga cocok untuk pisau, poros, pengencang, dan bagian yang rawan aus.
Data yang dipublikasikan menunjukkan kondisi yang sulit di wilayah tersebut QT700–QT800 berkisar dengan kekuatan tarik hingga kira-kira 700–950 MPa, tergantung pada temperamen.
Baja tahan karat juga relatif mudah dikerjakan dan dapat dipoles hingga hasil akhir yang sangat mengkilap, itulah sebabnya digunakan dalam peralatan makan, bagian dekoratif, dan komponen mekanik presisi.
Respon magnetisnya juga berguna dalam beberapa aplikasi. Cukup agresif, lingkungan bebas klorida, ini menawarkan ketahanan korosi yang dapat diterima.
Kerugian
Batasan utamanya adalah hanya ketahanan korosi sedang. Ini bukan pengganti nilai austenitik seperti 304 atau 316 dalam layanan yang kaya klorida atau sangat korosif.
Hal ini juga tidak tahan terhadap korosi intergranular dalam kondisi seperti yang dikirim atau seperti yang dilas, jadi pengelasan dan riwayat panas harus dikelola dengan hati-hati.
Oleh karena itu, paduan ini lebih baik dipandang sebagai a baja tahan karat yang dapat dikeraskan untuk kinerja mekanis, bukan baja tahan karat umum yang tahan korosi.
9. Aplikasi Industri 1.4021 Baja tahan karat
1.4021 baja tahan karat tidak dipilih terutama karena merupakan baja tahan karat yang paling tahan korosi.
Dipilih karena bisa dikeraskan, dipoles, dan dikerjakan menjadi komponen yang membutuhkan kekuatan, Pakai ketahanan, dan permukaan tahan karat yang layak di lingkungan yang cukup agresif.
Kasus penggunaan yang umum
- pisau dan peralatan makan
- instrumen bedah dan gigi
- pompa poros dan bagian hidrolik
- pengencang dan komponen mekanis
- cetakan, mati, dan elemen perkakas
- bagian tahan karat dekoratif
- perangkat keras otomotif dan petrokimia
10. Nilai Setara dalam Standar Internasional
| Sistem Standar | Kelas Setara | Catatan |
| DI DALAM / DARI | 1.4021 / X20Cr13 | Penunjukan utama Eropa |
| Aisi / Astm | 420 (Ketik 420A / 420B) | Setara terdekat; komposisi yang tumpang tindih sedikit berbeda |
| KITA | S42000 | Penunjukan sistem penomoran terpadu |
| Dia (Jepang) | SUS420J1 / SUS420J2 | J2 memiliki karbon lebih tinggi, lebih dekat ke varian kekerasan yang lebih tinggi |
| GB (Cina) | 20CR13 | Setara langsung dalam sistem standar Cina |
| Iso | X20Cr13 | Penunjukan internasional yang harmonis |
11. Perbandingan dengan baja tahan karat lainnya
| Milik | 1.4021 (X20Cr13 / 420 jenis) | 304 (1.4301) | 316 (1.4401) | 430 (1.4016) |
| Keluarga baja tahan karat | Martensit | Austenitic | Austenitic | Feritik |
| Paduan kunci / struktur | Sekitar 12–14% Kr, 0.16–0,25%C; bersifat magnetis dan dapat diolah dengan panas | Dengan kasar 18% Cr / 8% Di dalam; tidak dapat dikeraskan dalam pengertian biasa | Tahan karat kromium-nikel dengan molibdenum untuk ketahanan klorida yang lebih baik | Stainless krom lurus dengan sekitar 16–18% Kr; tidak dapat dikeraskan struktur feritik |
| Perilaku pengerasan | Dapat dikeraskan dengan quenching dan tempering | Tidak dapat mengeras dengan perlakuan panas; diperkuat terutama oleh pekerjaan dingin | Tidak dapat diperkeras dengan pendinginan; kekuatan terutama dari pekerjaan dingin dan bentuk produk | Tidak dapat mengeras dengan perlakuan panas |
Ketahanan korosi |
Sedang; cocok untuk suasana, air tawar, asam encer/basa, sabun, deterjen, dan asam organik | Ketahanan korosi umum yang baik; lebih baik dari 1.4021 dalam sebagian besar layanan berair | Resistensi klorida lebih kuat dibandingkan 304 dan jauh lebih baik dari 1.4021 untuk servis basah/korosif | Ketahanan korosi sedang; di bawah 304/316 di lingkungan yang agresif |
| Pembuatan / pengelasan | Dapat dikerjakan dengan mesin dan dapat ditempa; pengelasan kurang mudah dimaafkan dan sering kali memerlukan kontrol pemanasan awal/pasca-temper | Sifat mampu bentuk dan kemampuan las yang sangat baik | Siap dibentuk, lasan, disolder, dan potong | Sifat mampu bentuk yang baik, tetapi kurang kuat dibandingkan grade austenitik dalam fabrikasi berat dan layanan pengelasan |
| Penempatan yang khas | Stainless yang berorientasi pada keausan untuk bilahnya, poros, peralatan, dan bagian mekanis yang cukup korosif | Tahan karat korosi untuk keperluan umum | Tahan karat korosi tahan klorida | Baja tahan karat feritik berbiaya lebih rendah untuk penggunaan korosi sedang dan dekoratif/peralatan |
12. Kesimpulan
1.4021 baja tahan karat, atau X20Cr13, adalah baja tahan karat kromium martensit dengan tujuan teknis yang sangat jelas: untuk menggabungkan kemampuan pengerasan, Resistensi korosi sedang, Pakai ketahanan, dan kemampuan pemolesan yang baik dalam satu tingkatan.
Kepadatannya, modulus, dan respons magnetis menjadikannya logam rekayasa yang kuat, sementara respons perlakuan panasnya memungkinkannya disesuaikan dari stok anil yang relatif bisa diterapkan ke kondisi pendinginan dan temper yang jauh lebih sulit..
Batasan paduan juga sama pentingnya. Ini bukan baja tahan karat universal; ini lebih baik dipahami sebagai baja tahan karat untuk lingkungan yang cukup korosif dengan kekerasan, geometri, dan kinerja layanan penting.
Setelah pembingkaian itu dipahami, bahan menjadi mudah ditempatkan: 1.4021 adalah jenis baja tahan karat yang Anda pilih saat Anda membutuhkan lebih banyak keunggulan, lebih tahan aus, dan kemampuan mengeras yang lebih besar daripada yang dapat diberikan oleh tingkat austenitik.
FAQ
Apa 1.4021 baja tahan karat?
1.4021 adalah baja tahan karat martensit yang juga dikenal sebagai X20Cr13, dan biasanya dirujuk silang Aisi 420 dalam literatur pemasok.
Adalah 1.4021 magnet baja tahan karat?
Ya. Lembar data pemasok menggambarkannya sebagai a feromagnetik kelas dengan kemampuan magnetis Ya.
Adalah 1.4021 baja tahan karat bagus untuk pengelasan?
Itu bisa dilas, tapi ini bukan pengelasan stainless yang paling mudah.
Lembar data merekomendasikan pemanasan awal dan tempering pasca pengelasan, dan salah satu sumber mencatat bahwa bahan ini tidak umum dilas karena sifatnya yang mengeraskan udara.
Melakukan 1.4021 baja tahan karat menahan korosi dengan baik?
Sudah sedang resistensi korosi, terutama pada media bebas klorida seperti sabun, deterjen, asam organik, air tawar, dan asam encer/basa. Ini bukan kelas tahan karat klorida tinggi.
Bisa 1.4021 baja tahan karat menjadi mengeras?
Ya. Ini adalah baja tahan karat martensit yang dapat dikeraskan, biasanya padam dari sekitar 950–1050°C dan kemudian marah.
