1. Введение
1.4021 мартенситная нержавеющая сталь, широко известная под названием X20Cr13 и обычно перекрестно ссылаются на АИСИ 420 в литературе поставщиков.
Он принадлежит к семейству хромистых нержавеющих сталей, которые можно упрочнить термической обработкой., что принципиально отличает его от более известных аустенитных марок, используемых для общей коррозионной стойкости..
На практике, 1.4021 выбирается, когда проектировщику необходимо сочетание умеренной коррозионной стойкости, высокий потенциал твердости, и полезная износостойкость, а не максимальная коррозионная стойкость.
Материал особенно важен для столовых приборов., лезвия, валы насоса, Гидравлические компоненты, техника, и декоративные детали, потому что его баланс свойств хорошо подходит для частей, которые должны быть прочными., Польский, и работоспособен в умеренно агрессивных средах.
Это основная идея, лежащая в основе 1.4021: это не универсальная нержавейка, но технически целенаправленный.
2. Что такое 1.4021 Нержавеющая сталь?
1.4021 это мартенситный хром нержавеющая сталь с содержанием хрома в 12–14% диапазон и углерод в 0.16–0,25% диапазон.
В технических описаниях поставщиков она описывается как закаливаемая сталь, используемая в состоянии закалки и отпуска для изготовления конструкций и крепежных изделий, где Умеренная коррозионная стойкость необходим.
Его также называют сталью для столовых приборов и лезвий., что отражает его способность достигать относительно высокой твердости после термообработки..
Эта марка ферромагнитная., имеет хорошую обрабатываемость и ковку, и подходит для использования примерно до 550–600 ° C. в зависимости от рассматриваемого объекта недвижимости.
В одном из технических описаний указано, что он «устойчив к накипи до 1100 °Ф,» что касается 593°С, в то время как другой отмечает хорошую устойчивость к окислительной атмосфере примерно до 600°С.
Эти ценности согласуются с идеей о том, что 1.4021 исправная горячеобработанная нержавеющая сталь, но не сплав, подверженный высокотемпературной коррозии.
Основные характеристики
На практическом уровне, 1.4021 ценится за четыре вещи:
- Это может быть закален высокой прочности и твердости,
- 1.4021 нержавеющая сталь имеет Умеренная коррозионная стойкость в бесхлоридной среде,
- Это может быть отполирован до зеркального блеска,
- Это магнитный, что может быть полезно или нежелательно в зависимости от приложения.
3. Химический состав и идентичность материала
| Элемент | Типичный диапазон в 1.4021 | Роль в сплаве |
| Углерод (С) | 0.16–0,25% | Обеспечивает закалку и более высокую конечную твердость. |
| Хром (Кр) | 12.0–14,0% | Обеспечивает нержавеющий характер и стойкость к окислению.. |
| Марганец (Мин.) | ≤ 1.50% | Поддерживает раскисление и баланс обработки. |
| Кремний (И) | ≤ 1.00% | Помогает в производстве стали и незначительно повышает прочность. |
| Фосфор (П) | ≤ 0.040% | Держится на низком уровне, чтобы избежать хрупкости. |
| сера (С) | ≤ 0.030% | Держится на низком уровне; контролируемая сера может использоваться для обрабатываемости в некоторых формах продукта.. |
| Железо (Фе) | Баланс | Матричный элемент из стали. |
4. Физические и механические свойства 1.4021 Нержавеющая сталь
Свойства 1.4021 сильно зависят от условий термообработки. В отожженном состоянии он относительно работоспособен.; после закалки и отпуска становится намного тверже и прочнее.
В таблицах ниже суммированы типичные значения комнатной температуры из опубликованных таблиц данных..
Физические свойства
| Свойство | Типичное значение | Примечания |
| Плотность | 7.70–7,73 г/см³ | Плотная мартенситная нержавеющая сталь, типичный для хромистых сталей. |
| Модуль упругости | 215–216 ГПа | Относительно жесткая по сравнению с аустенитными нержавеющими сталями.. |
| Теплопроводность | 30 Вт/м·К | Умеренная теплопроводность для нержавеющей стали.. |
| Удельная теплоемкость | 460 Дж/кг·К | Типичная теплоемкость для этого семейства марок. |
| Коэффициент теплового расширения | о 10.5 × 10⁻⁶/° C. (20–100 ° C.) | Ниже, чем у аустенитных нержавеющих сталей, помощь в стабильности размеров. |
| Магнитный отклик | Да | Ферромагнитный в стандартном состоянии. |
Механические свойства
| Состояние | Предел текучести | Предел прочности | Удлинение | Твердость | Примечания |
| Отожженный / мягкое состояние | —— | До примерно 760 МПа макс. | —— | До примерно 230 НВ макс. | Подходит для механической обработки и формовки перед окончательным затвердеванием.. |
| +КТ700 | ≥ 500 МПа | 700–850 МПа | ≥ 13% | —— | Сбалансированное закаленное состояние с хорошей прочностью. |
| +КТ800 | ≥ 600 МПа | 800–950 МПа | ≥ 12% | —— | Более высокая прочность/твердость, немного более низкая пластичность. |
5. Термическая обработка, Закалка, и микроструктура
Термическая обработка
1.4021 это Мартенситная нержавеющая сталь, поэтому его производительность определяется циклом термообработки, а не только состоянием при получении..
В отожженном состоянии, он мягче и работоспособнее; После угашения и отпускания, он превращается в гораздо более твердый и прочный материал.
Эта способность к закалке является основной причиной, по которой этот сплав используется для изготовления лезвий., валы, крепежные детали, и другие подверженные износу компоненты..
Опубликованные таблицы данных описывают состояние мягкого отжига, полученное при выдержке при 745–825°С с последующим медленным воздушным охлаждением, при этом закалка производится нагревом примерно до 950–1050°С и охлаждение на воздухе или в масле.
Закалка
Полученная микроструктура после закалки является в основном мартенситной., а этап отпуска используется для настройки баланса между твердостью и ударной вязкостью..
Для практического производства, диапазон отпуска выбирается в соответствии с целевым набором свойств: один источник дает КТ700 в 650–750 ° C. и КТ800 в 600–700 ° C., другой отмечает, что желаемая прочность определяет температуру отпуска..
Это не универсальный сплав.; это материал, окончательное поведение которого намеренно создается посредством термической обработки..
Микроструктура
Важнейшей металлургической деталью является окно охрупчивания.. В даташите предупреждается, что диапазон между 400° C и 600 ° C. следует избегать, поскольку могут осаждаться нежелательные фазы и может возникнуть охрупчивание..
Это означает, что сплав можно сделать очень твердым., но с этим также нужно обращаться с термической дисциплиной.
Другими словами, такая же чувствительность к термообработке, которая делает 1.4021 полезным также делает его неумолимым, если процесс плохо контролируется.
Поведение микроструктуры, связанное со сваркой, следует той же логике.. После сварки, заготовка должна быть охлаждена ниже области мартенситного начала., примерно 120°С, перед закалкой.
Это снижает риск образования трещин и помогает восстановить более стабильный баланс свойств в зоне термического влияния..
Второй источник отмечает, что этот сорт обычно не сваривают из-за его свойств закалки на воздухе., это еще один способ сказать, что тепловложение и история охлаждения сильно влияют на конечную производительность..
Краткое описание термообработки
| Статус обработки | Типичное состояние | Металлургический эффект | Инженерное следствие |
| Мягкий отжиг | 745–825°С, медленное воздушное охлаждение | Более мягкая мартенситная структура предшественника | Улучшенная обрабатываемость и формуемость. |
| Закалка | 950–1050°С, затем закалка воздухом/маслом | Образование мартенсита | Значительное увеличение твердости и прочности. |
| Закалка для QT700 | 650–750 ° C. | Уменьшает хрупкость, устанавливает окончательный уровень силы | Сбалансированная сила и выносливость. |
| Закалка для QT800 | 600–700 ° C. | Более высокая прочность/твердость, немного меньше пластичности | Более прочные, но более требовательные условия эксплуатации. |
6. Коррозионные характеристики в различных средах
1.4021 предложения из нержавеющей стали умеренный коррозионная стойкость, не широкая коррозионная устойчивость, свойственная аустенитным маркам, таким как 304 или 316.
В одной спецификации говорится, что он хорошо работает в умеренно агрессивных средах., без хлоридов среда, такая как мыло, моющие средства, и органические кислоты, в то время как другой отмечает сопротивление атмосфере, пресная вода, разбавленные кислоты, и щелочи.
Это делает его полезным, но не универсальный. Сплав также имеет явные ограничения..
Swiss Steel заявляет, что это не устойчив к межкристаллитной коррозии в состоянии поставки или сварки, и 1.4021 поэтому с ним не следует обращаться как с нержавеющей сталью, специализирующейся на коррозии, при сварке химических веществ..
Его антикоррозийные свойства лучше всего проявляются, когда поверхность тонко отшлифована или отполирована., и один источник прямо отмечает, что оптимальная коррозионная стойкость достигается, когда поверхность тонко отшлифована или отполирована..
Перспектива коррозии
- Хорошо для атмосферы, пресная вода, разбавленные кислоты, щелочи, мыло, моющие средства, и органические кислоты.
- Не лучший выбор для работы с высоким содержанием хлоридов или сильной коррозией..
- Качество поверхности имеет значение: полированные поверхности работают лучше.
- Состояние сварки и поставки может снизить коррозионную стойкость, если не соблюдать соответствующие меры..
7. Изготовление, Сварка, и вопросы обработки
Поведение при изготовлении
1.4021 это мартенситная нержавеющая сталь, поэтому его поведение при изготовлении тесно связано с его уровнем твердости и термической историей..
В отожженном состоянии, это относительно работоспособно, и данные поставщиков описывают его ковкость как хорошую., его холодная штамповка насколько это возможно, и его обрабатываемость хорошая.
В тех же технических описаниях также отмечается, что его можно использовать в горячих условиях.- и холоднокатаный лист, полоска, бары, проволока, разделы, и яркие продукты, что отражает довольно широкое окно промышленной переработки.
Практический способ подумать 1.4021 это: это не «сложная» нержавеющая сталь в смысле изготовления, но это также не мягкий аустенитный сорт.
Его работоспособность существенно меняется с твердостью., и окончательное целевое значение свойства должно быть определено до начала формовки или механической обработки..
По этой причине, планирование производства и планирование термообработки следует рассматривать как одну объединенную задачу, а не как два отдельных этапа..
Ковка и горячая обработка
Для этой марки хорошо зарекомендовала себя горячая обработка.. В одном из технических описаний рекомендуется постепенное нагревание примерно до 850°С, затем более быстрый нагрев до 1150–1180°С, с ковкой, выполненной между 1100° C и 900 ° C., с последующим медленным охлаждением для содействия развитию контролируемой структуры.
Другой источник отмечает, что эта марка успешно используется в строительстве и производстве крепежных изделий и обладает хорошей ковкостью..
Эти детали показывают, что 1.4021 хорошо реагирует на ковку, но только тогда, когда контроль температуры дисциплинирован.
Сварка
Это не та оценка, которая поощряет случайную практику сварки..
Причина структурная.: как мартенситная сталь, он может затвердеть при остывании, что повышает риск хрупкости сварных зон и дисбаланса свойств, если предварительный нагрев и отпуск не используются правильно..
Отдельная таблица данных еще более тупа., заявляя, что 1.4021 «обычно не сваривается» из-за его свойств закалки на воздухе..
Практический вывод очевиден: сварка возможна, но это должно планироваться как контролируемая металлургическая операция, не просто шаг соединения.
Обработка
Обрабатываемость является одной из наиболее выгодных особенностей 1.4021. Swiss Steel описывает этот сплав как обладающий хорошей обрабатываемостью., и Тиссенкрупп отмечает, что он обрабатывает аналогично углеродистым сталям той же твердости..
Это означает, что нагрузка на обработку в значительной степени определяется уровнем твердости, а не необычным поведением нержавеющей стали..
На практике, это делает сплав особенно привлекательным для деталей, которые будут подвергаться механической обработке перед окончательной закалкой или использоваться в отпущенном состоянии, где контроль размеров все еще имеет значение..
Обработка поверхности и полируемость
Поверхностная отделка это больше, чем косметика для 1.4021; это также влияет на коррозионные характеристики.
В документации поставщика указано, что вариант с лезвием ножа можно полировать до зеркального блеска и что оптимальная коррозионная стойкость достигается при тонком шлифовании или полировке поверхности..
Это делает отделку поверхности функциональной частью дизайна, а не финальным декоративным этапом..
Это особенно актуально для столовых приборов., декоративные детали, и видимые механические компоненты.
Более гладкая поверхность не поворачивается 1.4021 в коррозионностойкую нержавеющую сталь, но это помогает сплаву работать ближе к максимально возможному уровню в пределах предполагаемого срока службы..
8. Преимущества и недостатки 1.4021 Нержавеющая сталь
Преимущества
1.4021 нержавеющая сталь привлекательна, потому что она сочетает в себе Закаленность, хорошая обрабатываемость, и готовая поверхность.
Как мартенситная нержавеющая сталь, его можно подвергнуть термической обработке до гораздо более высокой твердости и прочности, чем аустенитные марки., делает его пригодным для лезвий, валы, крепежные детали, и подверженные износу детали.
Опубликованные данные свидетельствуют об ужесточении условий в КТ700–КТ800 Диапазон прочности на разрыв примерно до 700–950 МПа, в зависимости от темперамента.
Нержавеющая сталь также относительно легко обрабатывается и может быть отполирована до зеркального блеска., вот почему его используют в столовых приборах, декоративные детали, и прецизионные механические компоненты.
Его магнитный отклик также может быть полезен в некоторых приложениях.. В умеренно агрессивном, среда без хлоридов, он обеспечивает приемлемую коррозионную стойкость.
Недостатки
Его основным ограничением является только умеренная коррозионная стойкость. Он не является заменой аустенитных марок, таких как 304 или 316 при эксплуатации с высоким содержанием хлоридов или в сильно агрессивных средах.
Это также не устойчив к межкристаллитной коррозии в состоянии поставки или сварки, поэтому история сварки и нагрева должна тщательно контролироваться..
Поэтому сплав лучше рассматривать как закаленная нержавеющая сталь для механических характеристик, не обычная коррозионно-стойкая нержавеющая сталь.
9. Промышленное применение 1.4021 Нержавеющая сталь
1.4021 нержавеющую сталь выбирают не в первую очередь потому, что это наиболее устойчивая к коррозии нержавеющая сталь..
Он выбран потому, что его можно закалить., полированный, и превращаются в компоненты, требующие прочности, износостойкость, и достойная нержавеющая поверхность в умеренно агрессивных средах.
Типичные варианты использования
- ножи и столовые приборы
- хирургические и стоматологические инструменты
- насос валы и гидравлические детали
- крепежные детали и механические компоненты
- формы, умирает, и элементы оснастки
- декоративные детали из нержавеющей стали
- автомобильное и нефтехимическое оборудование
10. Эквивалентные оценки по международным стандартам
| Стандартная система | Эквивалентная оценка | Примечания |
| В / ОТ | 1.4021 / X20Cr13 | Основное европейское обозначение |
| АИСИ / АСТМ | 420 (Тип 420А / 420Б) | Ближайший эквивалент; перекрытие состава незначительно варьируется |
| НАС | S42000 | Обозначение единой системы нумерации |
| ОН (Япония) | SUS420J1 / SUS420J2 | J2 имеет более высокий уровень углерода, ближе к вариантам с более высокой твердостью |
| ГБ (Китай) | 20CR13 | Прямой эквивалент в китайской стандартной системе |
| ИСО | X20Cr13 | Гармонизированное международное обозначение |
11. Сравнение с другими нержавеющими сталями
| Свойство | 1.4021 (X20Cr13 / 420 тип) | 304 (1.4301) | 316 (1.4401) | 430 (1.4016) |
| Семейство нержавеющей стали | Мартенситный | Аустенитный | Аустенитный | Ферритный |
| Ключевое легирование / структура | Около 12–14% Cr, 0.16–0,25% С; магнитные и термообрабатываемые | Грубо 18% Кр / 8% В; незакаливающийся в обычном понимании | Хромоникелевая нержавеющая сталь с молибденом для лучшей стойкости к хлоридам | Прямая хромированная нержавеющая сталь примерно 16–18% кр; незакаливающийся ферритная структура |
| Поведение закалки | Закалка путем закалки и отпуска | Не закаливается термической обработкой; укреплено главным образом холодной обработкой | Не закаливается закалкой; прочность главным образом за счет холодной обработки и формы изделия | Не закаливается термической обработкой |
Коррозионная стойкость |
Умеренный; подходит для атмосферы, пресная вода, разбавленные кислоты/щелочи, мыло, моющие средства, и органические кислоты | Хорошая общая коррозионная стойкость; лучше, чем 1.4021 в большинстве водных сервисов | Более сильная стойкость к хлоридам, чем 304 и намного лучше, чем 1.4021 для влажной/коррозионной эксплуатации | Умеренная коррозионная стойкость; ниже 304/316 в агрессивной среде |
| Изготовление / сварка | Обрабатываемые и кованые; сварка менее щадящая и часто требует контроля предварительного нагрева/после отпуска | Отличная формуемость и свариваемость | Легко формируется, сварной, припаянный, и разрезать | Хорошая формуемость, но менее прочный, чем аустенитные марки, при тяжелых условиях изготовления и сварки. |
| Типичное позиционирование | Износостойкая нержавеющая сталь для лезвий, валы, инструменты, и умеренно коррозионно-коррозионные механические части | Универсальная коррозионная нержавеющая сталь | Устойчивая к хлоридам коррозионностойкая нержавеющая сталь | Недорогая ферритная нержавеющая сталь для умеренной коррозии и декоративного/бытового использования. |
12. Заключение
1.4021 нержавеющая сталь, или X20Cr13, представляет собой мартенситную хромистую нержавеющую сталь с очень четким техническим назначением.: сочетать прокаливаемость, Умеренная коррозионная стойкость, износостойкость, и хорошая полируемость в одном классе.
Его плотность, модуль, и магнитный отклик делают его прочным конструкционным металлом., в то время как его реакция на термообработку позволяет перейти от относительно работоспособного отожженного материала к гораздо более твердому состоянию закалки и отпуска..
Пределы сплава одинаково важны. Это не универсальная коррозионностойкая нержавеющая сталь.; ее лучше понимать как нержавеющую сталь для умеренно агрессивных сред, где твердость, геометрия, и качество обслуживания имеет значение.
Как только эта структура будет понята, материал становится легко укладывать: 1.4021 это тот тип нержавеющей стали, который вы выбираете, когда вам нужно больше остроты, больше износостойкости, и большую прокаливаемость, чем может обеспечить аустенитный сорт.
Часто задаваемые вопросы
Что такое 1.4021 нержавеющая сталь?
1.4021 мартенситная нержавеющая сталь, также известная как X20Cr13, и на него часто ссылаются АИСИ 420 в литературе поставщиков.
Является 1.4021 из нержавеющей стали магнитный?
Да. В технических характеристиках поставщика это описывается как ферромагнитный сорт с намагничиваемостью да.
Является 1.4021 нержавеющая сталь хороша для сварки?
Его можно сварить, но это не самая простая сварка нержавейки.
В технических паспортах рекомендуется предварительный нагрев и отпуск после сварки., и один источник отмечает, что его обычно не сваривают из-за его свойств закалки на воздухе..
Делает 1.4021 нержавеющая сталь хорошо сопротивляется коррозии?
Он имеет умеренный коррозионная стойкость, особенно в средах, не содержащих хлоридов, таких как мыло, моющие средства, органические кислоты, пресная вода, и разбавленные кислоты/щелочи. Это не нержавеющая сталь с высоким содержанием хлора..
Может 1.4021 нержавеющая сталь быть закаленной?
Да. Это закаленная мартенситная нержавеющая сталь., обычно закаливается примерно от 950–1050°С а потом закалить.
