1. Įvadas
1.4021 yra martensitinis nerūdijantis plienas, plačiai žinomas šiuo pavadinimu X20Cr13 ir dažniausiai kryžminės nuorodos į AISI 420 tiekėjų literatūroje.
Jis priklauso chromo nerūdijančio plieno, kurį galima grūdinti termiškai apdorojant, šeimai, todėl jis iš esmės skiriasi nuo labiau žinomų austenitinių klasių, naudojamų bendram atsparumui korozijai.
Praktiškai, 1.4021 pasirenkamas, kai dizaineriui reikia vidutinio atsparumo korozijai derinio, didelis kietumo potencialas, ir naudingas atsparumas dilimui, o ne maksimalus našumas korozijai.
Medžiaga ypač svarbi stalo įrankiuose, ašmenys, siurblio velenai, hidrauliniai komponentai, Mašinos, ir dekoratyvinės dalys, nes jo savybių balansas puikiai tinka dalims, kurios turi būti tvirtos, poliruoti, ir tinkamas eksploatuoti vidutiniškai korozinėje aplinkoje.
Tai yra pagrindinė idėja 1.4021: tai nėra universalus nerūdijantis plienas, bet techniškai tikslingas.
2. Kas yra 1.4021 Nerūdijantis plienas?
1.4021 yra a martensitinis chromas Nerūdijantis plienas kurių sudėtyje yra chromo 12–14 proc. diapazonas ir anglis 0.16–0,25 proc. diapazonas.
Tiekėjo duomenų lapuose jis apibūdinamas kaip grūdinamas plienas, naudojamas grūdintas ir grūdintas konstrukcijoms ir tvirtinimo detalėms. vidutinio atsparumo korozijai yra reikalingas.
Jis taip pat apibūdinamas kaip stalo įrankiai ir geležtės plienas, kuris atspindi jo gebėjimą pasiekti santykinai didelį kietumą po terminio apdorojimo.
Ši klasė yra feromagnetinė, turi gerą apdirbamumą ir apdirbamumą, ir tinka naudoti iki maždaug 550–600°C priklausomai nuo svarstomo turto.
Viename duomenų lape teigiama, kad jis yra „atsparus mastui iki 1100 ° F.,“, kuri yra apie 593° C., o kitas pažymi gerą atsparumą oksiduojančiai atmosferai iki maždaug 600° C..
Tos vertybės atitinka idėją, kad 1.4021 yra tinkamas naudoti karšto darbo nerūdijantis, bet ne aukštos temperatūros korozijos lydinys.
Pagrindinės savybės
Praktiniu lygmeniu, 1.4021 yra vertinamas dėl keturių dalykų:
- Gali būti užgrūdintas iki didelio stiprumo ir kietumo,
- 1.4021 nerūdijančio plieno turi vidutinio atsparumo korozijai terpėje be chlorido,
- Gali būti poliruotas iki itin blizgios apdailos,
- Tai yra magnetinis, kurie gali būti naudingi arba nepageidautini, priklausomai nuo programos.
3. Cheminė sudėtis ir medžiagos tapatybė
| Elementas | Įprastas diapazonas 1.4021 | Vaidmuo lydinyje |
| Anglies (C) | 0.16–0,25 proc. | Įgalina grūdinimą ir didesnį galutinį kietumą. |
| Chromas (Kr) | 12.0–14,0 % | Suteikia nerūdijančio plieno charakterį ir atsparumą oksidacijai. |
| Manganas (Mn) | ≤ 1.50% | Palaiko deoksidacijos ir perdirbimo balansą. |
| Silicis (Ir) | ≤ 1.00% | Padeda gaminti plieną ir nežymiai prisideda prie stiprumo. |
| Fosforas (P) | ≤ 0.040% | Laikykite žemai, kad būtų išvengta trapumo. |
| Sieros (S) | ≤ 0.030% | Laikytas žemai; kontroliuojama siera gali būti naudojama tam tikrų formų gaminių apdirbimui. |
| Lygintuvas (Fe) | Pusiausvyra | Plieno matricinis elementas. |
4. Fizinės ir mechaninės savybės 1.4021 Nerūdijantis plienas
Savybės 1.4021 labai priklauso nuo terminio apdorojimo sąlygų. Atkaitintoje būsenoje jis yra gana veiksmingas; po gesinimo ir grūdinimo tampa daug kietesnis ir stipresnis.
Toliau pateiktose lentelėse apibendrinamos reprezentatyvios kambario temperatūros vertės iš paskelbtų duomenų lapų.
Fizinės savybės
| Nuosavybė | Tipinė vertė | Pastabos |
| Tankis | 7.70–7,73 g/cm³ | Tankus martensitinis nerūdijantis plienas, būdingas chromo plienams. |
| Tamprumo modulis | 215-216 GPa | Palyginti kietas, palyginti su austenitiniu nerūdijančiu plienu. |
| Šilumos laidumas | 30 W/m · k | Vidutinis šilumos laidumas nerūdijančiam plienui. |
| Specifinė šiluma | 460 J/kg · k | Tipiška šios klasės šeimos šiluminė galia. |
| Šiluminio plėtimosi koeficientas | apie 10.5 × 10⁻⁶/° C. (20–100°C) | Žemesnis nei austenitinis nerūdijantis plienas, padeda išlaikyti matmenų stabilumą. |
| Magnetinis atsakas | Taip | Standartinės būklės feromagnetinis. |
Mechaninės savybės
| Būklė | Derliaus stiprumas | Tempimo stiprumas | Pailgėjimas | Kietumas | Pastabos |
| Atkaitintas / minkštos būklės | —— | Iki maždaug 760 MPa maks | —— | Iki maždaug 230 HB maks | Tinka apdirbimui ir formavimui prieš galutinį grūdinimą. |
| +QT700 | ≥ 500 MPA | 700-850 MPa | ≥ 13% | —— | Subalansuota grūdinimo būklė ir geras tvirtumas. |
| +QT800 | ≥ 600 MPA | 800– 950 MPa | ≥ 12% | —— | Didesnis stiprumas/kietumas, šiek tiek mažesnis elastingumas. |
5. Terminis apdorojimas, Grūdinimas, ir mikrostruktūra
Terminis apdorojimas
1.4021 yra a martensitinis nerūdijantis plienas, todėl jo veikimą lemia terminio apdorojimo ciklas, o ne vien tik gauta sąlyga.
Atkaitintoje būsenoje, jis yra minkštesnis ir darbingesnis; po gesinimo ir grūdinimo, jis virsta daug kietesne ir tvirtesne medžiaga.
Šis grūdinimas yra pagrindinė priežastis, dėl kurios ši rūšis naudojama peiliams, velenai, tvirtinimo detalės, ir kiti dilti komponentai.
Paskelbtuose duomenų lapuose aprašoma minkšto atkaitinimo būklė, gauta laikant 745–825°C po to lėtas oro aušinimas, o grūdinimas atliekamas kaitinant iki maždaug 950–1050°C ir aušinimas oru arba alyva.
Grūdinimas
Gauta mikrostruktūra po gesinimo iš esmės yra martensitinė, o grūdinimo žingsnis naudojamas kietumo ir kietumo pusiausvyrai sureguliuoti.
Praktinei gamybai, grūdinimo diapazonas parenkamas pagal tikslinių savybių rinkinį: duoda vienas šaltinis QT700 adresu 650–750°C ir QT800 adresu 600–700°C, o kitas pažymi, kad norimas stiprumas lemia grūdinimo temperatūrą.
Tai nėra „visiems tinkantis“ lydinys; tai medžiaga, kurios galutinis elgesys yra sąmoningai sukurtas termiškai apdorojant.
Mikrostruktūra
Kritinė metalurgijos detalė yra trapumo langas. Duomenų lape įspėjama, kad diapazonas tarp 400°C ir 600 °C reikėtų vengti, nes gali nusodinti nepageidaujamos fazės ir atsirasti trapumas.
Tai reiškia, kad lydinys gali būti labai kietas, bet su juo taip pat reikia elgtis laikantis šiluminės disciplinos.
Kitaip tariant, toks pat terminio apdorojimo jautrumas 1.4021 naudingas taip pat daro jį negailestingą, jei procesas yra prastai kontroliuojamas.
Su suvirinimu susijęs mikrostruktūrinis elgesys atitinka tą pačią logiką. Po suvirinimo, ruošinys turi būti atvėsintas žemiau martensito pradžios srities, apytiksliai 120° C., prieš grūdinimą.
Tai sumažina įtrūkimų riziką ir padeda atkurti stabilesnę turto pusiausvyrą karščio paveiktoje zonoje.
Antrasis šaltinis pažymi, kad klasė nėra paprastai virinama dėl kietėjimo ore, Tai dar vienas būdas pasakyti, kad šilumos įvedimas ir aušinimo istorija daro didelę įtaką galutiniam veikimui.
Terminio apdorojimo santrauka
| Apdorojimo būsena | Tipinė būklė | Metalurginis poveikis | Inžinerinė pasekmė |
| Minkštas atkaitintas | 745–825°C, lėtas oro aušinimas | Minkštesnė martensitinė pirmtako struktūra | Geresnis apdirbamumas ir formavimas. |
| Grūdinimas | 950–1050°C, tada oro / alyvos gesinimas | Martensito susidarymas | Didelis kietumo ir stiprumo padidėjimas. |
| Grūdinimas QT700 | 650–750°C | Sumažina trapumą, nustato galutinį stiprumo lygį | Subalansuota jėga ir tvirtumas. |
| Grūdinimas QT800 | 600–700°C | Didesnis stiprumas/kietumas, šiek tiek mažesnis lankstumas | Tvirtesnė, bet reiklesnė aptarnavimo būklė. |
6. Korozijos efektyvumas įvairiose aplinkose
1.4021 nerūdijančio plieno pasiūlymai Vidutinis atsparumas korozijai, ne platus atsparumas korozijai, susijęs su austenitinėmis rūšimis, pvz 304 arba 316.
Viename duomenų lape teigiama, kad jis gerai veikia esant vidutinio korozijos poveikiui, be chlorido aplinka, pvz., muilas, plovikliai, ir organinės rūgštys, o kitas pažymi atsparumą atmosferai, gėlo vandens, praskiestos rūgštys, ir šarmų.
Dėl to tai naudinga, bet ne universalus. Lydinys taip pat turi aiškių apribojimų.
„Swiss Steel“ teigia, kad taip neatsparus tarpkristalinei korozijai tiekiant arba suvirintoje būsenoje, ir 1.4021 todėl nerūdijančio plieno suvirinimo chemijos servise neturėtų būti elgiamasi kaip su korozijai atspariu nerūdijančiu plienu.
Jo atsparumas korozijai yra geriausias, kai paviršius yra smulkiai šlifuotas arba poliruotas, ir vienas šaltinis aiškiai pažymi, kad optimalus atsparumas korozijai pasiekiamas, kai paviršius yra smulkiai šlifuotas arba poliruotas.
Korozijos perspektyva
- Tinka atmosferai, gėlo vandens, praskiestos rūgštys, šarmų, muilai, plovikliai, ir organinės rūgštys.
- Netinkamas pasirinkimas, kai naudojamas didelis chlorido kiekis arba stipriai ėsdinantis.
- Paviršiaus apdaila yra svarbi: poliruoti paviršiai veikia geriau.
- Suvirinimo ir pristatymo sąlygos gali sumažinti atsparumą korozijai, jei nebus tinkamai valdomos.
7. Gaminimas, Suvirinimas, ir apdirbimo svarstymai
Gamybos elgesys
1.4021 yra martensitinis nerūdijantis plienas, todėl jo gamybos elgsena yra glaudžiai susijusi su kietumo lygiu ir termine istorija.
Atkaitintos būklės, jis yra gana veiksmingas, o tiekėjo duomenys apibūdina jo padirbinamumą kaip gerą, jo šaltasis formavimas kaip įmanoma, ir jo apdirbamumas yra geras.
Tuose pačiuose duomenų lapuose taip pat pažymima, kad jis gali būti naudojamas karštoje aplinkoje- ir šalto valcavimo lakštą, juostelė, barai, viela, skyriuose, and bright products, which reflects a fairly broad industrial processing window.
A practical way to think about 1.4021 is this: it is not a “difficult” stainless steel in the fabrication sense, but it is also not a soft austenitic grade.
Its workability changes meaningfully with hardness, and the final property target should be decided before forming or machining begins.
Dėl tos priežasties, fabrication planning and heat-treatment planning should be treated as one combined problem rather than two separate steps.
Kalimas ir karštas apdirbimas
Hot working is well established for this grade. One datasheet recommends gradual heating to about 850° C., then faster heating to 1150–1180°C, with forging carried out between 1100° C ir 900 ° C., followed by slow cooling to promote controlled structure development.
Kitas šaltinis pažymi, kad klasė sėkmingai naudojama konstrukcijoje ir tvirtinimo detalėse ir yra gerai sukali.
Šios detalės tai rodo 1.4021 gerai reaguoja į kalimą, bet tik tada, kai temperatūros kontrolė yra disciplinuota.
Suvirinimas
Tai nėra įvertinimas, kuriuo apdovanojama atsitiktinė suvirinimo praktika.
Priežastis yra struktūrinė: kaip martensitinis plienas, jis gali sukietėti vėsdamas, tai padidina trapių suvirinimo zonų ir savybių disbalanso riziką, nebent tinkamai naudojamas pašildymas ir grūdinimas.
Atskiras duomenų lapas yra dar neryškesnis, teigdamas, kad 1.4021 nėra „dažnai virinamas“ dėl kietėjimo ore.
Praktinis dalykas yra aiškus: suvirinimas yra įmanomas, tačiau ji turėtų būti planuojama kaip kontroliuojama metalurginė operacija, ne tik prisijungimo žingsnis.
Apdirbimas
Apdirbamumas yra viena iš palankesnių savybių 1.4021. „Swiss Steel“ apibūdina klasę kaip gerą apdirbamumą, ir thyssenkrupp pažymi, kad jis apdirbamas panašiai kaip ir tokio paties kietumo anglinis plienas.
Tai reiškia, kad apdirbimo naštą daugiausia lemia kietumo lygis, o ne neįprastas nerūdijančio plieno elgesys..
Praktiškai, todėl lydinys yra ypač patrauklus dalims, kurios turėtų būti apdirbamos prieš galutinį grūdinimą arba naudojamos grūdintose, kur matmenų valdymas vis dar yra svarbus.
Paviršiaus apdaila ir poliravimas
Paviršiaus apdaila yra daugiau nei kosmetika 1.4021; tai taip pat turi įtakos korozijos savybėms.
Tiekėjo dokumentuose teigiama, kad peilio ašmenų variantą galima poliruoti iki labai blizgios apdailos ir kad optimalus atsparumas korozijai pasiekiamas, kai paviršius yra smulkiai šlifuotas arba poliruotas..
Dėl to paviršiaus apdaila tampa funkcine dizaino dalimi, o ne paskutiniu dekoratyviniu žingsniu.
Tai ypač aktualu stalo įrankiams, dekoratyvinės dalys, ir matomi mechaniniai komponentai.
Lygesnis paviršius nesisuka 1.4021 į korozijos specialistą nerūdijantį plieną, tačiau tai padeda lydiniui veikti arčiau geriausio įmanomo lygio pagal numatytą techninės priežiūros paketą.
8. Privalumai ir trūkumai 1.4021 Nerūdijantis plienas
Privalumai
1.4021 nerūdijantis plienas yra patrauklus, nes jis derina Kietas, geras apdirbamumas, ir apdailinamas paviršius.
Kaip martensitinis nerūdijantis plienas, jis gali būti termiškai apdorotas iki daug didesnio kietumo ir stiprumo nei austenitinės klasės, todėl tinka peiliams, velenai, tvirtinimo detalės, ir dilimui jautrios dalys.
Paskelbti duomenys rodo užkietėjusias sąlygas QT700–QT800 tempimo stiprio diapazonas iki apytiksliai 700– 950 MPa, priklausomai nuo nuotaikos.
Nerūdijantį plieną taip pat gana lengva apdirbti ir jį galima poliruoti iki itin blizgaus paviršiaus, todėl jis naudojamas stalo įrankiuose, dekoratyvinės dalys, ir tikslūs mechaniniai komponentai.
Jo magnetinis atsakas taip pat gali būti naudingas kai kuriose programose. Vidutiniškai agresyvus, aplinka be chlorido, jis užtikrina priimtiną atsparumą korozijai.
Trūkumai
Pagrindinis jo apribojimas yra tik vidutinio atsparumo korozijai. Tai nepakeičia austenitinių klasių, tokių kaip 304 arba 316 naudojant daug chlorido arba stipriai ėsdinančią medžiagą.
Taip pat yra neatsparus tarpkristalinei korozijai tiekiant arba suvirintoje būsenoje, todėl suvirinimo ir šilumos istorija turi būti tvarkoma atidžiai.
Todėl lydinys geriau vertinamas kaip a grūdinamas nerūdijantis plienas mechaniniam veikimui, ne bendras korozijai atsparus nerūdijantis.
9. Pramoninės programos 1.4021 Nerūdijantis plienas
1.4021 nerūdijantis plienas nerenkamas pirmiausia todėl, kad tai yra labiausiai korozijai atsparus nerūdijantis plienas.
Jis pasirenkamas, nes gali būti grūdinamas, poliruoti, ir apdirbami į komponentus, kuriems reikia tvirtumo, atsparumas nusidėvėjimui, ir tinkamas nerūdijantis paviršius vidutiniškai agresyvioje aplinkoje.
Tipiški naudojimo atvejai
- peiliai ir stalo įrankiai
- chirurginiai ir stomatologiniai instrumentai
- siurblys velenai ir hidraulinės dalys
- tvirtinimo detalės ir mechaniniai komponentai
- Pelėsiai, miršta, ir įrankių elementai
- dekoratyvinės nerūdijančios detalės
- automobilių ir naftos chemijos įranga
10. Lygiaverčiai tarptautinių standartų pažymiai
| Standartinė sistema | Lygiavertis laipsnis | Pastabos |
| Į / Nuo | 1.4021 / X20Cr13 | Pirminis europinis pavadinimas |
| AISI / ASTM | 420 (Tipas 420A / 420B) | Artimiausias atitikmuo; kompozicijos sutapimas šiek tiek skiriasi |
| JAV | S42000 | Vieningos numeracijos sistemos žymėjimas |
| JIS (Japonija) | SUS420J1 / SUS420J2 | J2 turi daugiau anglies, arčiau didesnio kietumo variantų |
| GB (Kinija) | 20CR13 | Tiesioginis atitikmuo Kinijos standartų sistemoje |
| ISO | X20Cr13 | Suderintas tarptautinis pavadinimas |
11. Palyginimas su kitais nerūdijančiais plienais
| Nuosavybė | 1.4021 (X20Cr13 / 420 tipas) | 304 (1.4301) | 316 (1.4401) | 430 (1.4016) |
| Nerūdijančio plieno šeima | Martensitinis | Austenitinis | Austenitinis | Feritinis |
| Raktų lydymas / struktūra | Apie 12–14% Kr, 0.16-0,25% C; magnetinis ir termiškai apdorojamas | Maždaug 18% Kr / 8% Į; nesukietinamas įprasta prasme | Nerūdijantis chromas-nikelis su molibdenu, kad būtų geriau atsparus chloridui | Tiesus chromas nerūdijantis su maždaug 16–18% Kr; nesukietinamas feritinė struktūra |
| Grūdinamas elgesys | Grūdinamas grūdinant ir grūdinant | Nekietėja termiškai apdorojant; stiprinamas daugiausia šaltu darbu | Grūdinant nesukietinamas; stiprumas daugiausia dėl šalto darbo ir gaminio formos | Nekietėja termiškai apdorojant |
Atsparumas korozijai |
Vidutinis; tinka atmosferai, gėlo vandens, praskiestos rūgštys / šarmai, muilai, plovikliai, ir organinės rūgštys | Geras bendras atsparumas korozijai; geriau nei 1.4021 daugumoje vandens paslaugų | Didesnis atsparumas chloridui nei 304 ir daug geriau nei 1.4021 šlapiam / koroziniam aptarnavimui | Vidutinis atsparumas korozijai; žemiau 304/316 agresyvioje aplinkoje |
| Gaminimas / suvirinimas | Galima apdirbti ir kalti; suvirinimas yra mažiau atlaidus ir dažnai reikalauja išankstinio pašildymo / po temperavimo kontrolės | Puikus formavimas ir suvirinamumas | Lengvai suformuotas, suvirintas, lituoti, ir supjaustyti | Geras formavimas, tačiau yra mažiau tvirtas nei austenitinės klasės, naudojant sudėtingas gamybos ir suvirinimo paslaugas |
| Tipiškas pozicionavimas | Orientuotas į nusidėvėjimą nerūdijančio plieno ašmenys, velenai, įrankiai, ir vidutiniškai ėsdinančias mechanines dalis | Bendrosios paskirties korozijos nerūdijantis | Atsparus chloridui korozijai nerūdijantis | Mažesnės kainos feritinis nerūdijantis plienas, skirtas vidutinio sunkumo korozijai ir dekoratyviniams / prietaisams |
12. Išvada
1.4021 Nerūdijantis plienas, arba X20Cr13, yra martensitinis chromo nerūdijantis plienas, turintis labai aiškią techninę paskirtį: derinti kietumą, vidutinio atsparumo korozijai, atsparumas nusidėvėjimui, ir geras poliravimas vienoje klasėje.
Jo tankis, modulis, ir magnetinis atsakas daro jį tvirtu inžineriniu metalu, o jo terminis apdorojimo atsakas leidžia jį sureguliuoti nuo santykinai tinkamos atkaitintos medžiagos iki daug sunkesnės gesintos ir grūdintos būsenos.
Lydinio ribos yra vienodai svarbios. Tai nėra universalus korozijos nerūdijantis plienas; jis geriau suprantamas kaip nerūdijantis plienas, skirtas vidutiniškai korozinei aplinkai, kur kietumas, geometrija, ir paslaugų teikimo klausimas.
Kai tas įrėminimas bus suprastas, medžiaga tampa lengvai dedama: 1.4021 yra nerūdijančio plieno rūšis, kurią pasirenkate, kai jums reikia daugiau kraštų, didesnis atsparumas dilimui, ir daugiau kietėjimo, nei gali suteikti austenitinė klasė.
DUK
Kas yra 1.4021 Nerūdijantis plienas?
1.4021 yra martensitinis nerūdijantis plienas, taip pat žinomas kaip X20Cr13, ir dažniausiai daroma kryžminė nuoroda AISI 420 tiekėjų literatūroje.
Is 1.4021 nerūdijančio plieno magnetas?
Taip. Tiekėjo duomenų lapuose jis apibūdinamas kaip a feromagnetinis klasė su įmagnetinamumu taip.
Is 1.4021 nerūdijantis plienas, tinkamas suvirinimui?
Jis gali būti suvirintas, bet tai nėra pats lengviausias nerūdijančio plieno suvirinimas.
Duomenų lapuose rekomenduojamas išankstinis pašildymas ir grūdinimas po suvirinimo, ir vienas šaltinis pažymi, kad jis nėra paprastai virinamas dėl kietėjimo ore.
Ar 1.4021 nerūdijantis plienas gerai atsparus korozijai?
Turi Vidutinis atsparumas korozijai, ypač terpėse, kuriose nėra chlorido, pavyzdžiui, muilu, plovikliai, organinės rūgštys, gėlo vandens, ir praskiestų rūgščių/šarmų. Tai nėra didelio chlorido nerūdijančio plieno klasė.
Gali 1.4021 nerūdijantis plienas turi būti grūdintas?
Taip. Tai grūdinamas martensitinis nerūdijantis plienas, paprastai gesinamas nuo maždaug 950–1050°C o paskui grūdintas.
