1.4021 Nerūsējošais tērauds | X20Cr13 | UNS S42000

1. Ievads

1.4021 ir martensīta nerūsējošais tērauds, kas plaši pazīstams ar nosaukumu X20Cr13 un parasti uz tiem ir savstarpējas atsauces Aisi 420 piegādātāju literatūrā.

Tas pieder pie hroma nerūsējošā tērauda saimes, ko var sacietēt ar termisko apstrādi, kas padara to būtiski atšķirīgu no pazīstamākajām austenīta kategorijām, ko izmanto vispārējai izturībai pret koroziju.

Praksē, 1.4021 tiek izvēlēts, ja dizainerim nepieciešama mērenas izturības pret koroziju kombinācija, augsts cietības potenciāls, un noderīga nodilumizturība, nevis maksimāla korozijas veiktspēja.

Materiāls ir īpaši svarīgs galda piederumos, asmeņi, sūkņu vārpstas, hidrauliskās sastāvdaļas, tehnika, un dekoratīvās daļas, jo tā īpašību līdzsvars ir labi piemērots daļām, kurām jābūt izturīgām, spodrināms, un lietojams vidēji korozīvā vidē.

Tā ir galvenā ideja 1.4021: tas nav universāls nerūsējošais tērauds, bet tehniski mērķtiecīgs.

2. Kas ir 1.4021 Nerūsējošais tērauds?

1.4021 ir a martensīta hroms nerūsējošais tērauds ar hroma saturu 12-14% diapazons un ogleklis 0.16–0,25% diapazons.

Piegādātāju datu lapās tas aprakstīts kā rūdāms tērauds, ko izmanto rūdītā un rūdītā stāvoklī konstrukciju un stiprinājumu lietojumiem, kur mērena izturība pret koroziju ir vajadzīgs.

To raksturo arī kā galda piederumu un asmeņu tēraudu, kas atspoguļo tā spēju sasniegt salīdzinoši augstu cietību pēc termiskās apstrādes.

Šī klase ir feromagnētiska, ir laba apstrādājamība un kalšana, un ir piemērots lietošanai līdz apm 550-600°C atkarībā no aplūkojamā īpašuma.

Vienā datu lapā teikts, ka tā ir “izturīga līdz 1100 ° F,”, kas ir par 593° C, savukārt cits atzīmē labu izturību pret oksidējošu atmosfēru līdz aptuveni 600° C.

Šīs vērtības atbilst idejai, ka 1.4021 ir apkalpojams karstās apstrādes nerūsējošais materiāls, bet ne augstas temperatūras korozijas sakausējums.

Galvenās īpašības

Praktiskā līmenī, 1.4021 tiek novērtēts četru lietu dēļ:

• Tā var būt rūdīts līdz augstai izturībai un cietībai,
• 1.4021 nerūsējošajam tēraudam ir mērena izturība pret koroziju hlorīdu nesaturošā vidē,
• Tā var būt pulēta līdz spīdīgai apdarei,
• Tā ir magnētisks, kas var būt noderīgi vai nevēlami atkarībā no lietojuma.

3. Ķīmiskais sastāvs un materiāla identitāte

4. Fizikālās un mehāniskās īpašības 1.4021 Nerūsējošais tērauds

Īpašības 1.4021 lielā mērā ir atkarīga no termiskās apstrādes stāvokļa. Atkausētā stāvoklī tas ir samērā darbīgs; pēc dzēšanas un rūdīšanas tas kļūst daudz cietāks un stiprāks.

Turpmākajās tabulās ir apkopotas reprezentatīvās telpas temperatūras vērtības no publicētajām datu lapām.

Fizikālās īpašības

Mehāniskās īpašības

5. Termiskā apstrāde, Sacietēšana, un mikrostruktūra

Termiskā apstrāde

1.4021 ir a martensīta nerūsējošais tērauds, tāpēc tā darbību nosaka termiskās apstrādes cikls, nevis tikai saņemtais stāvoklis.

Atkausētā stāvoklī, tas ir mīkstāks un apstrādājamāks; pēc rūdīšanas un rūdīšanas, tas pārvēršas par daudz cietāku un stiprāku materiālu.

Šī rūdāmība ir galvenais iemesls, kāpēc šī šķira tiek izmantota asmeņiem, vārpstas, stiprinājumi, un citas nodiluma sastāvdaļas.

Publicētajās datu lapās ir aprakstīts mīkstās atkvēlināšanas stāvoklis, kas iegūts, turot pie 745-825°C kam seko lēna gaisa dzesēšana, savukārt sacietēšanu veic karsējot līdz apmēram 950-1050°C un dzesēšana gaisā vai eļļā.

Sacietēšana

Iegūtā mikrostruktūra pēc dzēšanas pamatā ir martensīta, un rūdīšanas solis tiek izmantots, lai noregulētu līdzsvaru starp cietību un stingrību.

Praktiskai ražošanai, rūdīšanas diapazons tiek izvēlēts atbilstoši mērķa īpašību kopai: viens avots sniedz QT700 pie 650-750°C un QT800 pie 600-700°C, savukārt cits atzīmē, ka vēlamais stiprums nosaka rūdīšanas temperatūru.

Tas nav "viens izmērs der visiem" sakausējums; tas ir materiāls, kura galīgā darbība ir apzināti izstrādāta termiskās apstrādes rezultātā.

Mikrostruktūra

Svarīga metalurģijas detaļa ir trausluma logs. Datu lapa brīdina, ka diapazons starp 400°C un 600 °C jāizvairās, jo var izgulsnēties nevēlamas fāzes un var rasties trausls.

Tas nozīmē, ka sakausējumu var padarīt ļoti cietu, bet ar to arī jārīkojas ar termisko disciplīnu.

Citiem vārdiem sakot, tāda pati termiskās apstrādes jutība, kas rada 1.4021 noderīgs arī padara to nepielūdzamu, ja process tiek slikti kontrolēts.

Ar metināšanu saistītā mikrostrukturālā uzvedība atbilst tādai pašai loģikai. Pēc metināšanas, apstrādājamā detaļa ir jāatdzesē līdz martensīta sākuma zonai, aptuveni 120° C, pirms rūdīšanas.

Tas samazina plaisāšanas risku un palīdz atjaunot stabilāku īpašuma līdzsvaru siltuma ietekmētajā zonā.

Otrs avots norāda, ka šķirne parasti netiek metināta, jo tā sacietē gaisā, kas ir vēl viens veids, kā pateikt, ka siltuma padeve un dzesēšanas vēsture spēcīgi ietekmē galīgo veiktspēju.

Termiskās apstrādes kopsavilkums

6. Korozijas veiktspēja dažādās vidēs

1.4021 nerūsējošā tērauda piedāvājumi mērens izturība pret koroziju, ne plašā korozijas noturība, kas saistīta ar austenīta pakāpēm, piemēram, 304 vai 316.

Vienā datu lapā teikts, ka tas labi darbojas vidēji korozīvā vidē, bez hlorīda vide, piemēram, ziepes, mazgāšanas līdzekļi, un organiskās skābes, savukārt cits atzīmē izturību pret atmosfēru, saldūdens, atšķaidītas skābes, un sārmiem.

Tas padara to noderīgu, bet ne universāls. Sakausējumam ir arī skaidri ierobežojumi.

Swiss Steel norāda, ka tā ir nav izturīgs pret starpkristālu koroziju piegādes vai metināšanas stāvoklī, un 1.4021 tāpēc metinātajā ķīmiskajā servisā nevajadzētu izturēties kā pret koroziju specializēts nerūsējošais tērauds.

Tās izturība pret koroziju ir vislabākā, ja virsma ir smalki slīpēta vai pulēta, un viens avots skaidri norāda, ka optimāla izturība pret koroziju tiek sasniegta, ja virsma ir smalki slīpēta vai pulēta.

Korozijas perspektīva

• Labi atmosfērai, saldūdens, atšķaidītas skābes, sārmi, ziepes, mazgāšanas līdzekļi, un organiskās skābes.
• Nav laba izvēle lietošanai ar lielu hlorīdu vai stipri kodīgu pakalpojumu.
• Virsmas apdarei ir nozīme: pulētas virsmas darbojas labāk.
• Metināšanas un piegādes apstākļi var samazināt izturību pret koroziju, ja vien tas netiek pareizi pārvaldīts.

7. Izgatavošana, Metināšana, un apstrādes apsvērumi

Izgatavošanas uzvedība

1.4021 ir martensīta nerūsējošais tērauds, tāpēc tā izgatavošanas uzvedība ir cieši saistīta ar tā cietības līmeni un termisko vēsturi.

Atkausētā stāvoklī, tas ir samērā darbīgs, un piegādātāja dati raksturo tā viltojamību kā labu, tā aukstā formēšana, cik iespējams, un tā apstrādājamība ir tikpat laba.

Tajās pašās datu lapās ir arī norādīts, ka to var izmantot karstā laikā- un auksti velmēta loksne, sloksne, bāri, vads, sadaļas, un spilgti izstrādājumi, kas atspoguļo diezgan plašu rūpnieciskās apstrādes logu.

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.

Šī iemesla dēļ, fabrication planning and heat-treatment planning should be treated as one combined problem rather than two separate steps.

Kalšana un karstā apstrāde

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 un 900 ° C, followed by slow cooling to promote controlled structure development.

Another source notes that the grade is used successfully in constructional and fastener applications and has good forgeability.

These details show that 1.4021 labi reaģē uz kalšanu, bet tikai tad, ja temperatūras kontrole ir disciplinēta.

Metināšana

Šī nav atzīme, kas atalgo gadījuma metināšanas praksi.

Iemesls ir strukturāls: kā martensīta tērauds, tas var sacietēt dzesēšanas laikā, kas palielina trauslu metināšanas zonu un īpašību nelīdzsvarotības risku, ja vien netiek pareizi izmantota priekšsildīšana un rūdīšana.

Atsevišķa datu lapa ir vēl neasāka, norādot, ka 1.4021 nav "parasti metināts" gaisa cietēšanas dēļ.

Praktiskā atziņa ir skaidra: metināšana ir iespējama, bet to vajadzētu plānot kā kontrolētu metalurģisku darbību, ne tikai pievienošanās solis.

Apstrāde

Apstrādājamība ir viena no labvēlīgākajām īpašībām 1.4021. Swiss Steel raksturo šo šķiru kā ar labu apstrādājamību, un thyssenkrupp atzīmē, ka to apstrādā līdzīgi kā tādas pašas cietības oglekļa tēraudus.

Tas nozīmē, ka apstrādes slodzi lielā mērā nosaka cietības līmenis, nevis neparastā nerūsējošā tērauda darbība.

Praksē, kas padara sakausējumu īpaši pievilcīgu detaļām, kuras paredzēts apstrādāt pirms galīgās sacietēšanas vai izmantot rūdītā stāvoklī, kur joprojām ir svarīga izmēru kontrole.

Virsmas apdare un pulējamība

Virsmas apdare ir vairāk nekā kosmētika 1.4021; tas ietekmē arī korozijas veiktspēju.

Piegādātāja dokumentācijā teikts, ka naža asmens variantu var pulēt līdz spīdīgai apdarei un ka optimāla izturība pret koroziju tiek sasniegta, kad virsma ir smalki noslīpēta vai pulēta..

Tas padara virsmas apdari par dizaina funkcionālu daļu, nevis pēdējo dekoratīvo soli.

Tas jo īpaši attiecas uz galda piederumiem, dekoratīvās daļas, un redzamas mehāniskās sastāvdaļas.

Gludāka virsma negriežas 1.4021 uz korozijas speciālista nerūsējošā tērauda, bet tas palīdz sakausējumam darboties tuvāk tā labākajam iespējamajam līmenim paredzētajā servisa ietvaros.

8. Priekšrocības un trūkumi 1.4021 Nerūsējošais tērauds

Priekšrocības

1.4021 nerūsējošais tērauds ir pievilcīgs, jo tas apvieno rūdāmība, laba apstrādājamība, un apstrādājama virsma.

Kā martensīta nerūsējošais tērauds, to var termiski apstrādāt līdz daudz lielākai cietībai un stiprībai nekā austenīta pakāpēm, padarot to piemērotu asmeņiem, vārpstas, stiprinājumi, un nodilumizturīgās daļas.

Publicētie dati liecina par rūdītiem apstākļiem QT700–QT800 diapazons ar stiepes izturību līdz aptuveni 700-950 MPa, atkarībā no temperamenta.

Nerūsējošais tērauds ir arī salīdzinoši viegli apstrādājams, un to var pulēt līdz spīdīgai apdarei, tāpēc to izmanto galda piederumos, dekoratīvās daļas, un precīzijas mehāniskās sastāvdaļas.

Tā magnētiskā reakcija var būt noderīga arī dažās lietojumprogrammās. Vidēji agresīvā, vidi bez hlorīda, tas nodrošina pieņemamu izturību pret koroziju.

Trūkumi

Tās galvenais ierobežojums ir tikai mērena izturība pret koroziju. Tas neaizstāj austenīta kategorijas, piemēram, 304 vai 316 ar hlorīdu bagātā vai stipri kodīgā ekspluatācijā.

Tā arī ir nav izturīgs pret starpkristālu koroziju piegādes vai metināšanas stāvoklī, tāpēc rūpīgi jāpārvalda metināšanas un siltuma vēsture.

Tāpēc sakausējumu labāk uzskatīt par a rūdāms nerūsējošais tērauds mehāniskai darbībai, nav vispārēja korozijizturīga nerūsējošā tērauda.

9. Rūpnieciskas lietojumprogrammas 1.4021 Nerūsējošais tērauds

1.4021 nerūsējošais tērauds netiek izvēlēts galvenokārt tāpēc, ka tas ir korozijizturīgākais nerūsējošais tērauds.

Tas ir izvēlēts, jo to var rūdīt, pulēta, un apstrādāti komponentos, kam nepieciešama izturība, nodilums pretestība, un pienācīga nerūsējošā virsma vidēji agresīvā vidē.

Tipiski lietošanas gadījumi

• naži un galda piederumi
• ķirurģijas un zobārstniecības instrumenti
• sūknēt vārpstas un hidrauliskās daļas
• stiprinājumi un mehāniskās sastāvdaļas
• veidnes, mirst, un instrumentu elementi
• dekoratīvās nerūsējošās daļas
• automobiļu un naftas ķīmijas aparatūra

10. Līdzvērtīgas pakāpes starptautiskajos standartos

11. Salīdzinājums ar citiem nerūsējošajiem tēraudiem

12. Secinājums

1.4021 nerūsējošais tērauds, vai X20Cr13, ir martensīta hroma nerūsējošais tērauds ar ļoti skaidru tehnisko mērķi: apvienot rūdāmību, mērena izturība pret koroziju, nodilums pretestība, un laba pulējamība vienā klasē.

Tās blīvums, modulis, un magnētiskā reakcija padara to par izturīgu inženiertehnisko metālu, while its heat-treatment response lets it be tuned from relatively workable annealed stock to a much harder quenched-and-tempered condition.

The alloy’s limits are equally important. It is not a universal corrosion stainless; it is better understood as a stainless steel for moderately corrosive environments where hardness, ģeometrija, and service performance matter.

Once that framing is understood, the material becomes easy to place: 1.4021 is the kind of stainless steel you choose when you need more edge, more wear resistance, and more hardenability than an austenitic grade can provide.

FAQ

Kas ir 1.4021 nerūsējošais tērauds?

1.4021 is a martensitic stainless steel also known as X20Cr13, and it is commonly cross-referenced to Aisi 420 piegādātāju literatūrā.

Ir 1.4021 nerūsējošā tērauda magnētisks?

Jā. Supplier datasheets describe it as a feromagnētisks grade with magnetizability jā.

Ir 1.4021 nerūsējošais tērauds piemērots metināšanai?

It can be welded, but it is not the easiest welding stainless.

Datasheets recommend preheating and post-weld tempering, and one source notes that it is not commonly welded because of its air-hardening behavior.

Vai 1.4021 nerūsējošais tērauds labi iztur koroziju?

It has mērens izturība pret koroziju, especially in chloride-free media such as soaps, mazgāšanas līdzekļi, organiskās skābes, saldūdens, and dilute acids/alkalis. It is not a high-chloride stainless grade.

Bēgt 1.4021 nerūsējošajam tēraudam jābūt rūdītam?

Jā. It is a hardenable martensitic stainless steel, typically quenched from about 950-1050°C and then tempered.