1. Pengenalan
1.4021 ialah keluli tahan karat martensit yang dikenali secara meluas dengan sebutan X20Cr13 dan biasa dirujuk silang kepada Aisi 420 dalam literatur pembekal.
Ia tergolong dalam keluarga keluli tahan karat kromium yang boleh dikeraskan dengan rawatan haba, yang menjadikannya secara asasnya berbeza daripada gred austenit yang lebih biasa digunakan untuk rintangan kakisan am.
Dalam amalan, 1.4021 dipilih apabila pereka bentuk memerlukan gabungan rintangan kakisan sederhana, potensi kekerasan yang tinggi, dan rintangan haus yang berguna dan bukannya prestasi kakisan maksimum.
Bahan ini amat penting dalam kutleri, bilah, aci pam, komponen hidraulik, jentera, dan bahagian hiasan, kerana keseimbangan hartanya sangat sesuai dengan bahagian yang mesti kuat, boleh digilap, dan boleh digunakan dalam persekitaran yang sederhana menghakis.
Itulah idea utama di belakang 1.4021: ia bukan keluli tahan karat sejagat, tetapi sasaran secara teknikal.
2. Apa Itu 1.4021 Keluli tahan karat?
1.4021 adalah a kromium martensit Keluli tahan karat dengan kandungan kromium dalam 12-14% julat dan karbon dalam 0.16-0.25% julat.
Lembaran data pembekal menggambarkannya sebagai keluli boleh keras yang digunakan dalam keadaan dipadamkan dan dibaja untuk aplikasi pembinaan dan pengikat di mana Rintangan kakisan sederhana diperlukan.
Ia juga digambarkan sebagai kutleri dan keluli bilah, yang mencerminkan keupayaannya untuk mencapai kekerasan yang agak tinggi selepas rawatan haba.
Gred ini adalah feromagnetik, mempunyai kebolehmesinan dan kebolehpalsuan yang baik, dan sesuai digunakan sehingga lebih kurang 550-600 ° C. bergantung kepada harta yang dipertimbangkan.
Satu lembaran data menyatakan bahawa ia adalah "tahan skala sehingga 1100 ° f,” iaitu kira-kira 593° C., manakala seorang lagi mencatatkan rintangan yang baik terhadap pengoksidaan atmosfera sehingga kira-kira 600° C..
Nilai tersebut selaras dengan idea bahawa 1.4021 ialah tahan karat tahan panas yang boleh digunakan, tetapi bukan aloi kakisan suhu tinggi.
Ciri-ciri teras
Pada peringkat praktikal, 1.4021 dinilai untuk empat perkara:
- Ia boleh mengeras kepada kekuatan dan kekerasan yang tinggi,
- 1.4021 keluli tahan karat mempunyai Rintangan kakisan sederhana dalam media bebas klorida,
- Ia boleh digilap ke kemasan berkilat tinggi,
- Ia adalah magnet, yang mungkin berguna atau tidak diingini bergantung pada aplikasi.
3. Komposisi Kimia dan Identiti Bahan
| Elemen | Julat Biasa dalam 1.4021 | Peranan dalam Aloi |
| Karbon (C) | 0.16-0.25% | Membolehkan pengerasan dan kekerasan akhir yang lebih tinggi. |
| Chromium (Cr) | 12.0–14.0% | Menyediakan sifat tahan karat dan rintangan pengoksidaan. |
| Mangan (Mn) | ≤ 1.50% | Menyokong pengoksidaan dan keseimbangan pemprosesan. |
| Silikon (Dan) | ≤ 1.00% | Membantu pembuatan keluli dan menyumbang secara sederhana kepada kekuatan. |
| Fosforus (P) | ≤ 0.040% | Disimpan rendah untuk mengelakkan kerapuhan. |
| Sulfur (S) | ≤ 0.030% | Ditahan rendah; sulfur terkawal boleh digunakan untuk kebolehmesinan dalam beberapa bentuk produk. |
| Besi (Fe) | Keseimbangan | Unsur matriks keluli. |
4. Sifat fizikal dan mekanikal 1.4021 Keluli tahan karat
Sifat-sifat 1.4021 sangat bergantung pada keadaan rawatan haba. Dalam keadaan annealed ia agak boleh digunakan; selepas pelindapkejutan dan pembajaan ia menjadi lebih keras dan lebih kuat.
Jadual di bawah meringkaskan nilai suhu bilik yang mewakili daripada lembaran data yang diterbitkan.
Sifat fizikal
| Harta | Nilai tipikal | Nota |
| Ketumpatan | 7.70–7.73 g/cm³ | Keluli tahan karat martensit padat, tipikal keluli kromium. |
| Modulus elastik | 215–216 GPa | Agak kaku berbanding dengan keluli tahan karat austenit. |
| Kekonduksian terma | 30 W/m · k | Pengaliran haba sederhana untuk keluli tahan karat. |
| Haba tertentu | 460 J/kg · k | Kapasiti haba biasa untuk keluarga gred ini. |
| Pekali pengembangan haba | mengenai 10.5 × 10⁻⁶/° C. (20-100 ° C.) | Lebih rendah daripada keluli tahan karat austenit, membantu kestabilan dimensi. |
| Tindak balas magnet | Ya | Ferromagnetik dalam keadaan standard. |
Sifat mekanikal
| keadaan | Kekuatan hasil | Kekuatan tegangan | Pemanjangan | Kekerasan | Nota |
| Annealed / keadaan lembut | —— | Sehingga lebih kurang 760 MPa maks | —— | Sehingga lebih kurang 230 HB maks | Sesuai untuk pemesinan dan pembentukan sebelum pengerasan akhir. |
| +QT700 | ≥ 500 MPA | 700-850 MPa | ≥ 13% | —— | Keadaan keras yang seimbang dengan keliatan yang baik. |
| +QT800 | ≥ 600 MPA | 800-950 MPa | ≥ 12% | —— | Kekuatan/kekerasan yang lebih tinggi, kemuluran sedikit lebih rendah. |
5. Rawatan haba, Pengerasan, dan mikrostruktur
Rawatan haba
1.4021 adalah a Keluli tahan karat martensit, jadi prestasinya dikawal oleh kitaran rawatan haba dan bukannya oleh keadaan yang diterima sahaja.
Di negeri annealed, ia lebih lembut dan lebih boleh digunakan; Selepas pelindapkejutan dan pembiakan, ia berubah menjadi bahan yang lebih keras dan kuat.
Kebolehkerasan itu adalah sebab teras gred digunakan untuk bilah, aci, pengikat, dan komponen lain yang mudah haus.
Lembaran data yang diterbitkan menerangkan keadaan anil lembut seperti yang diperolehi dengan menahan di 745–825°C diikuti dengan penyejukan udara perlahan, manakala pengerasan dilakukan dengan memanaskan kepada kira-kira 950–1050°C dan penyejukan dalam udara atau minyak.
Pengerasan
Struktur mikro yang terhasil pada asasnya adalah martensit selepas pelindapkejutan, dan langkah pembajaan digunakan untuk menala keseimbangan antara kekerasan dan keliatan.
Untuk pengeluaran praktikal, julat pembajaan dipilih mengikut set sifat sasaran: satu sumber memberi QT700 pada 650–750°C dan QT800 pada 600-700 ° C., manakala satu lagi menyatakan bahawa kekuatan yang dikehendaki menentukan suhu pembajaan.
Ini bukan aloi "satu saiz untuk semua".; ia adalah bahan yang tingkah laku terakhirnya sengaja direka bentuk melalui pemprosesan haba.
Mikrostruktur
Perincian metalurgi yang kritikal ialah tingkap embrittlement. Lembaran data memberi amaran bahawa julat antara 400° C dan 600 ° C. harus dielakkan kerana fasa yang tidak diingini boleh memendakan dan kerosakkan boleh berlaku.
Ini bermakna aloi boleh dibuat dengan sangat keras, tetapi ia juga mesti dikendalikan dengan disiplin haba.
Dengan kata lain, sensitiviti rawatan haba yang sama yang membuat 1.4021 berguna juga menjadikannya tidak memaafkan jika proses itu dikawal dengan baik.
Tingkah laku mikrostruktur berkaitan kimpalan mengikut logik yang sama. Selepas kimpalan, bahan kerja hendaklah disejukkan ke bawah kawasan permulaan martensit, Kira -kira 120° C., sebelum tempering.
Ini mengurangkan risiko keretakan dan membantu memulihkan keseimbangan harta benda yang lebih stabil di zon yang terjejas oleh haba.
Sumber kedua menyatakan bahawa gred tidak lazimnya dikimpal kerana kelakuan pengerasan udaranya, yang merupakan satu lagi cara untuk mengatakan bahawa input haba dan sejarah penyejukan sangat mempengaruhi prestasi akhir.
Ringkasan rawatan haba
| Keadaan pemprosesan | Keadaan biasa | Kesan metalurgi | Akibat kejuruteraan |
| Lembut-anil | 745–825°C, penyejukan udara perlahan | Struktur prekursor martensit yang lebih lembut | Kebolehmesinan dan kebolehbentukan yang lebih baik. |
| Pengerasan | 950–1050°C, kemudian pelindapkejutan udara/minyak | Pembentukan martensit | Peningkatan besar dalam kekerasan dan kekuatan. |
| Pembajaan untuk QT700 | 650–750°C | Mengurangkan kerapuhan, menetapkan tahap kekuatan akhir | Kekuatan dan ketangguhan yang seimbang. |
| Pembajaan untuk QT800 | 600-700 ° C. | Kekuatan/kekerasan yang lebih tinggi, sedikit kurang kemuluran | Keadaan perkhidmatan yang lebih kuat tetapi lebih mencabar. |
6. Prestasi Kakisan dalam Persekitaran Berbeza
1.4021 tawaran keluli tahan karat sederhana Rintangan kakisan, bukan imuniti kakisan luas yang berkaitan dengan gred austenit seperti 304 atau 316.
Satu lembaran data mengatakan ia berprestasi baik dalam keadaan menghakis sederhana, bebas klorida persekitaran seperti sabun, bahan pencuci, dan asid organik, manakala seorang lagi mencatatkan tentangan terhadap atmosfera, air tawar, cairkan asid, dan alkali.
Itu menjadikannya berguna, tetapi tidak universal. Aloi juga mempunyai had yang jelas.
Swiss Steel menyatakan bahawa ia adalah tidak tahan terhadap kakisan antara butiran dalam keadaan dihantar atau dikimpal, dan 1.4021 Oleh itu tidak boleh dianggap seperti keluli tahan karat pakar kakisan dalam perkhidmatan kimia yang dikimpal.
Prestasi kakisannya adalah terbaik apabila permukaannya dikisar halus atau digilap, dan satu sumber dengan jelas menyatakan bahawa rintangan kakisan optimum dicapai apabila permukaannya dikisar halus atau digilap.
Perspektif kakisan
- Baik untuk suasana, air tawar, cairkan asid, Alkalis, sabun, bahan pencuci, dan asid organik.
- Bukan pilihan yang baik untuk perkhidmatan berat klorida atau sangat menghakis.
- Kemasan permukaan penting: permukaan yang digilap berprestasi lebih baik.
- Keadaan kimpalan dan penghantaran boleh mengurangkan rintangan kakisan melainkan diurus dengan betul.
7. Fabrikasi, Kimpalan, dan Pertimbangan Pemesinan
Tingkah laku fabrikasi
1.4021 ialah keluli tahan karat martensit, jadi tingkah laku fabrikasinya terikat rapat dengan tahap kekerasan dan sejarah termanya.
Dalam keadaan annealed, ia agak boleh dilaksanakan, dan data pembekal menggambarkan kebolehpalsuannya sebagai baik, sejuknya membentuk seperti yang boleh dilakukan, dan kebolehmesinannya sebagai baik.
Lembaran data yang sama juga ambil perhatian bahawa ia boleh digunakan dalam keadaan panas- dan lembaran bergulung sejuk, jalur, bar, wayar, bahagian, dan produk yang cerah, yang mencerminkan tingkap pemprosesan industri yang agak luas.
Cara yang praktikal untuk difikirkan 1.4021 adakah ini: ia bukan keluli tahan karat "sukar" dalam erti kata fabrikasi, tetapi ia juga bukan gred austenit lembut.
Kebolehkerjaannya berubah secara bermakna dengan kekerasan, dan sasaran harta akhir hendaklah diputuskan sebelum pembentukan atau pemesinan bermula.
Atas sebab itu, perancangan fabrikasi dan perancangan rawatan haba harus dianggap sebagai satu masalah gabungan dan bukannya dua langkah berasingan.
Penempaan dan kerja panas
Kerja panas sudah mantap untuk gred ini. Satu lembaran data mengesyorkan pemanasan beransur-ansur kepada kira-kira 850° C., kemudian lebih cepat pemanasan kepada 1150–1180°C, dengan penempaan dijalankan antara 1100° C dan 900 ° C., diikuti dengan penyejukan perlahan untuk menggalakkan pembangunan struktur terkawal.
Satu lagi sumber menyatakan bahawa gred digunakan dengan jayanya dalam aplikasi pembinaan dan pengikat dan mempunyai kebolehpalsuan yang baik.
Butiran ini menunjukkan bahawa 1.4021 bertindak balas dengan baik terhadap penempaan, tetapi hanya apabila kawalan suhu berdisiplin.
Kimpalan
Ini bukan gred yang memberi ganjaran kepada amalan kimpalan kasual.
Sebabnya adalah struktur: sebagai keluli martensit, ia boleh mengeras semasa penyejukan, yang meningkatkan risiko zon kimpalan rapuh dan ketidakseimbangan harta benda melainkan prapanas dan pembajaan digunakan dengan betul.
Lembaran data yang berasingan adalah lebih tumpul, menyatakan bahawa 1.4021 "tidak biasa dikimpal" kerana kelakuan pengerasan udaranya.
Pengamalan praktikal adalah jelas: kimpalan boleh dilaksanakan, tetapi ia harus dirancang sebagai operasi metalurgi terkawal, bukan sekadar langkah bergabung.
Pemesinan
Kebolehmesinan adalah salah satu ciri yang lebih menguntungkan 1.4021. Swiss Steel menggambarkan gred tersebut sebagai mempunyai kebolehmesinan yang baik, dan thyssenkrupp menyatakan bahawa ia mesin serupa dengan keluli karbon dengan kekerasan yang sama.
Ini bermakna beban pemesinan sebahagian besarnya dikawal oleh tahap kekerasan dan bukannya oleh tingkah laku keluli tahan karat yang luar biasa..
Dalam amalan, yang menjadikan aloi sangat menarik untuk bahagian yang dijangka dimesin sebelum pengerasan akhir atau digunakan dalam keadaan terbaja di mana kawalan dimensi masih penting.
Kemasan permukaan dan kebolehgilapan
Penamat permukaan adalah lebih daripada kosmetik untuk 1.4021; ia juga menjejaskan prestasi kakisan.
Dokumentasi pembekal mengatakan varian pisau-pisau boleh digilap ke kemasan berkilat tinggi dan rintangan kakisan optimum dicapai apabila permukaan dikisar halus atau digilap.
Itu menjadikan kemasan permukaan sebagai bahagian yang berfungsi dalam reka bentuk dan bukannya langkah hiasan terakhir.
Ini amat relevan untuk kutleri, bahagian hiasan, dan komponen mekanikal yang boleh dilihat.
Permukaan yang lebih licin tidak bertukar 1.4021 menjadi keluli tahan karat pakar kakisan, tetapi ia membantu aloi berprestasi lebih hampir kepada tahap terbaiknya dalam sampul perkhidmatan yang dimaksudkan.
8. Kelebihan dan Kekurangan 1.4021 Keluli tahan karat
Kelebihan
1.4021 keluli tahan karat adalah menarik kerana ia bergabung Hardenability, kebolehkerjaan yang baik, dan permukaan boleh siap.
Sebagai keluli tahan karat martensit, ia boleh dirawat haba kepada kekerasan dan kekuatan yang jauh lebih tinggi daripada gred austenit, menjadikannya sesuai untuk bilah, aci, pengikat, dan bahagian yang mudah haus.
Data yang diterbitkan menunjukkan keadaan yang mengeras dalam QT700–QT800 julat dengan kekuatan tegangan sehingga secara kasar 700-950 MPa, bergantung pada perangai.
Keluli tahan karat juga agak mudah untuk dimesin dan boleh digilap untuk kemasan berkilat tinggi, itulah sebabnya ia digunakan dalam kutleri, bahagian hiasan, dan komponen mekanikal ketepatan.
Tindak balas magnetnya juga boleh berguna dalam beberapa aplikasi. Dalam sederhana agresif, persekitaran bebas klorida, ia menawarkan rintangan kakisan yang boleh diterima.
Kekurangan
Batasan utamanya ialah hanya rintangan kakisan sederhana. Ia bukan pengganti gred austenit seperti 304 atau 316 dalam perkhidmatan yang kaya dengan klorida atau sangat menghakis.
Ia juga tidak tahan terhadap kakisan antara butiran dalam keadaan dihantar atau dikimpal, jadi sejarah kimpalan dan haba mesti diuruskan dengan teliti.
Oleh itu aloi lebih baik dilihat sebagai a keluli tahan karat boleh keras untuk prestasi mekanikal, bukan tahan karat umum yang tahan kakisan.
9. Aplikasi perindustrian 1.4021 Keluli tahan karat
1.4021 keluli tahan karat tidak dipilih terutamanya kerana ia adalah keluli tahan karat yang paling tahan karat.
Ia dipilih kerana ia boleh dikeraskan, digilap, dan dimesin menjadi komponen yang memerlukan kekuatan, Pakai rintangan, dan permukaan tahan karat yang baik dalam persekitaran yang sederhana agresif.
Kes penggunaan biasa
- pisau dan kutleri
- instrumen pembedahan dan pergigian
- pam aci dan bahagian hidraulik
- pengikat dan komponen mekanikal
- acuan, mati, dan elemen alatan
- bahagian tahan karat hiasan
- perkakasan automotif dan petrokimia
10. Gred Setara dalam Piawaian Antarabangsa
| Sistem Standard | Gred setara | Nota |
| Dalam / Dari | 1.4021 / X20Cr13 | Penamaan Eropah utama |
| Aisi / ASTM | 420 (Jenis 420A / 420B) | Setara paling hampir; pertindihan komposisi berbeza sedikit |
| Kita | S42000 | Penetapan sistem penomboran bersatu |
| Dia (Jepun) | SUS420J1 / SUS420J2 | J2 mempunyai karbon yang lebih tinggi, lebih dekat dengan varian kekerasan yang lebih tinggi |
| GB (China) | 20Cr13 | Setara langsung dalam sistem standard Cina |
| ISO | X20Cr13 | Penamaan antarabangsa yang diselaraskan |
11. Perbandingan dengan keluli tahan karat yang lain
| Harta | 1.4021 (X20Cr13 / 420 Jenis) | 304 (1.4301) | 316 (1.4401) | 430 (1.4016) |
| Keluarga keluli tahan karat | Martensit | Austenitic | Austenitic | Ferritic |
| Pengaloian kunci / struktur | Kira-kira 12–14% Cr, 0.16–0.25% C; magnetik dan boleh dirawat haba | Kira -kira 18% Cr / 8% Dalam; tidak boleh mengeras dalam erti kata biasa | Kromium-nikel tahan karat dengan molibdenum untuk rintangan klorida yang lebih baik | Kromium lurus tahan karat dengan kira-kira 16-18% Cr; tidak boleh mengeras struktur ferit |
| Tingkah laku keras | Boleh dikeraskan dengan pelindapkejutan dan pembajaan | Tidak boleh dikeraskan dengan rawatan haba; diperkuat terutamanya oleh kerja sejuk | Tidak boleh keras dengan pelindapkejutan; kekuatan terutamanya daripada kerja sejuk dan bentuk produk | Tidak boleh dikeraskan dengan rawatan haba |
Rintangan kakisan |
Sederhana; sesuai untuk suasana, air tawar, asid cair/alkali, sabun, bahan pencuci, dan asid organik | Rintangan kakisan umum yang baik; lebih baik daripada 1.4021 dalam kebanyakan perkhidmatan berair | Rintangan klorida lebih kuat daripada 304 dan jauh lebih baik daripada 1.4021 untuk perkhidmatan basah/menghakis | Rintangan kakisan sederhana; di bawah 304/316 dalam persekitaran yang agresif |
| Fabrikasi / kimpalan | Boleh dimesin dan boleh dipalsukan; kimpalan kurang memaafkan dan selalunya memerlukan kawalan prapanas/pasca marah | Kebolehbentukan dan kebolehkimpalan yang sangat baik | Sedia dibentuk, dikimpal, Soldered, dan potong | Kebolehbentukan yang baik, tetapi kurang teguh daripada gred austenit dalam fabrikasi dan perkhidmatan kimpalan yang teruk |
| Kedudukan biasa | tahan karat berorientasikan haus untuk bilah, aci, alat, dan bahagian mekanikal yang sederhana menghakis | tahan karat kakisan tujuan am | Tahan karat kakisan kalis klorida | Tahan karat ferit kos rendah untuk kegunaan kakisan sederhana dan hiasan/perkakas |
12. Kesimpulan
1.4021 Keluli tahan karat, atau X20Cr13, ialah keluli tahan karat kromium martensit dengan tujuan teknikal yang sangat jelas: untuk menggabungkan kebolehkerasan, Rintangan kakisan sederhana, Pakai rintangan, dan kebolehgilapan yang baik dalam satu gred.
Ketumpatannya, modulus, dan tindak balas magnet menjadikannya logam kejuruteraan yang teguh, manakala tindak balas rawatan habanya membolehkan ia ditala daripada stok anil yang agak boleh digunakan kepada keadaan yang lebih sukar dipadamkan dan dimarah..
Had aloi adalah sama penting. Ia bukan tahan karat kakisan sejagat; ia lebih difahami sebagai keluli tahan karat untuk persekitaran sederhana menghakis di mana kekerasan, Geometri, dan perkara prestasi perkhidmatan.
Setelah pembingkaian itu difahami, bahan menjadi mudah untuk diletakkan: 1.4021 ialah jenis keluli tahan karat yang anda pilih apabila anda memerlukan lebih banyak kelebihan, lebih tahan haus, dan lebih banyak kebolehkerasan daripada gred austenit yang boleh disediakan.
Soalan Lazim
Apa itu 1.4021 Keluli tahan karat?
1.4021 ialah keluli tahan karat martensit yang juga dikenali sebagai X20Cr13, dan ia biasanya dirujuk silang Aisi 420 dalam literatur pembekal.
Adalah 1.4021 magnet keluli tahan karat?
Ya. Lembaran data pembekal menggambarkannya sebagai a feromagnetik gred dengan kebolehmagnetan ya.
Adalah 1.4021 keluli tahan karat baik untuk kimpalan?
Ia boleh dikimpal, tetapi ia bukanlah kimpalan tahan karat yang paling mudah.
Helaian data mengesyorkan pemanasan awal dan pembajaan selepas kimpalan, dan satu sumber menyatakan bahawa ia tidak biasa dikimpal kerana kelakuan pengerasan udaranya.
Tidak 1.4021 keluli tahan karat menahan kakisan dengan baik?
Ia mempunyai sederhana Rintangan kakisan, terutamanya dalam media bebas klorida seperti sabun, bahan pencuci, asid organik, air tawar, dan asid/alkali cair. Ia bukan gred tahan karat klorida tinggi.
Boleh 1.4021 keluli tahan karat dikeraskan?
Ya. Ia adalah keluli tahan karat martensit yang boleh dikeraskan, biasanya dipadamkan dari kira-kira 950–1050°C dan kemudian marah.
