1. Увођење
1.4021 је мартензитни нерђајући челик надалеко познат под ознаком Кс20Цр13 и обично се упућују на Аиси 420 у литератури добављача.
Припада породици хромираних нерђајућих челика који се могу очврснути топлотном обрадом, што га чини фундаментално другачијим од познатијих аустенитних класа које се користе за општу отпорност на корозију.
У пракси, 1.4021 се бира када је дизајнеру потребна комбинација умерене отпорности на корозију, висок потенцијал тврдоће, и корисна отпорност на хабање, а не максималне перформансе корозије.
Материјал је посебно важан у прибору за јело, лопатице, Осовине пумпе, хидрауличне компоненте, машинерија, и украсни делови, јер његов имовински баланс добро одговара деловима који морају бити јаки, пољски, и употребљив у умерено корозивним срединама.
То је централна идеја иза 1.4021: није универзални нерђајући челик, али технички циљано.
2. Шта је 1.4021 Нехрђајући челик?
1.4021 је а мартензитни хром нехрђајући челик са садржајем хрома у 12-14% домет и угљеник у 0.16–0,25% домет.
Технички листови добављача га описују као очврсни челик који се користи у каљеном и каљеном стању за конструкције и причвршћиваче где Умерено отпорност на корозију је потребно.
Такође се описује као челик за прибор за јело и сечива, што одражава његову способност постизања релативно високе тврдоће након термичке обраде.
Ова класа је феромагнетна, има добру обрадивост и ковање, и погодан је за употребу до око 550–600°Ц у зависности од имовине која се разматра.
Један лист са подацима наводи да је „отпоран на скалу до 1100 ° Ф,” који је о 593° Ц, док други примећује добру отпорност на оксидациону атмосферу до око 600° Ц.
Те вредности су у складу са идејом да 1.4021 је нерђајући нерђајући материјал који се може сервисирати, али не легура високе температуре.
Основне карактеристике
На практичном нивоу, 1.4021 се цени за четири ствари:
- Може бити очврснуо до високе чврстоће и тврдоће,
- 1.4021 нерђајући челик има Умерено отпорност на корозију у медијуму без хлорида,
- Може бити полирани до завршне обраде високог сјаја,
- јесте магнетна, што може бити корисно или непожељно у зависности од примене.
3. Хемијски састав и идентитет материјала
| Елемент | Типични домет у 1.4021 | Улога у легури |
| Угљеник (Ц) | 0.16–0,25% | Омогућава очвршћавање и већу коначну тврдоћу. |
| Хром (ЦР) | 12.0–14,0% | Пружа нерђајући карактер и отпорност на оксидацију. |
| Манган (Мн) | ≤ 1.50% | Подржава равнотежу деоксидације и обраде. |
| Силицијум (И) | ≤ 1.00% | Помаже у производњи челика и скромно доприноси јачини. |
| Фосфор (П) | ≤ 0.040% | Одржавајте ниско да бисте избегли крхкост. |
| Сумпорни (С) | ≤ 0.030% | Држао ниско; контролисани сумпор се може користити за обрадивост у неким облицима производа. |
| Гвожђе (Фе) | Равнотежа | Матрични елемент од челика. |
4. Физичка и механичка својства 1.4021 Нехрђајући челик
Својства 1.4021 јако зависе од услова термичке обраде. У жареном стању је релативно обрадив; после гашења и каљења постаје много тврђи и јачи.
Табеле у наставку сумирају репрезентативне вредности собне температуре из објављених листова са подацима.
Физичка својства
| Имовина | Типична вредност | Белешке |
| Густина | 7.70–7,73 г/цм³ | Густи мартензитни нерђајући челик, типично за хромиране челике. |
| Модул еластичности | 215–216 ГПа | Релативно крут у поређењу са аустенитним нерђајућим челицима. |
| Топлотна проводљивост | 30 В / м · к | Умерена проводљивост топлоте за нерђајући челик. |
| Специфична топлота | 460 Ј / кг · к | Типичан топлотни капацитет за ову породицу. |
| Коефицијент топлотног ширења | о 10.5 × 10⁻⁶ / ° Ц (20-100 ° Ц) | Нижи од аустенитног нерђајућег челика, помаже стабилност димензија. |
| Магнетски одговор | Да | Феромагнетно у стандардном стању. |
Механичка својства
| Стање | Снага приноса | Затезна чврстоћа | Издужење | Тврдоћа | Белешке |
| Жарозан / меко стање | —— | До отприлике 760 МПа мак | —— | До отприлике 230 ХБ мак | Погодно за машинску обраду и обликовање пре коначног очвршћавања. |
| +КТ700 | ≥ 500 МПА | 700–850 МПа | ≥ 13% | —— | Уравнотежено каљено стање са добром жилавости. |
| +КТ800 | ≥ 600 МПА | 800–950 МПа | ≥ 12% | —— | Већа чврстоћа/тврдоћа, нешто нижа дуктилност. |
5. Топлотни третман, Стврдњавање, и Микроструктура
Топлотни третман
1.4021 је а мартензитни нерђајући челик, тако да је његов учинак регулисан циклусом термичке обраде, а не само стањем како је примљено.
У жареном стању, мекши је и обрадивији; после гашења и каљења, претвара се у много тврђи и јачи материјал.
Та каљивост је основни разлог због којег се класа користи за сечива, шахтови, причвршћивачи, и друге компоненте које су подложне хабању.
Објављени листови са подацима описују меко жарено стање добијено држањем на 745–825°Ц праћено спором ваздушним хлађењем, док се очвршћавање врши загревањем на око 950–1050°Ц и хлађење на ваздуху или уљу.
Стврдњавање
Добијена микроструктура је у основи мартензитна након гашења, а корак каљења се користи за подешавање равнотеже између тврдоће и жилавости.
За практичну производњу, опсег каљења се бира у складу са постављеним циљним својствима: један извор даје КТ700 у 650–750°Ц и КТ800 у 600-700 ° Ц, док други примећује да жељена чврстоћа одређује температуру каљења.
Ово није легура „једна величина за све“.; то је материјал чије је коначно понашање намерно конструисано термичком обрадом.
Микроструктура
Критичан металуршки детаљ је прозор кртости. Лист са подацима упозорава да је распон између 400°Ц и 600°Ц треба избегавати јер се нежељене фазе могу таложити и може доћи до кртости.
То значи да се легура може направити веома тврда, али се са њим мора поступати и са термичком дисциплином.
Другим речима, исту осетљивост на топлотну обраду која чини 1.4021 корисно такође чини неопростивим ако је процес лоше контролисан.
Понашање микроструктуре у вези са заваривањем следи исту логику. После заваривања, радни комад треба да се охлади испод мартензитног стартног региона, approximately 120° Ц, пре каљења.
Ово смањује ризик од пуцања и помаже у обнављању стабилније равнотеже имовине у зони погођеној топлотом.
Други извор напомиње да се овај слој обично не заварује због његовог понашања у погледу очвршћавања на ваздуху, што је још један начин да се каже да унос топлоте и историја хлађења снажно утичу на коначни учинак.
Резиме термичке обраде
| Стање обраде | Типично стање | Металуршки ефекат | Инжењерска последица |
| Софт-аннеалед | 745–825°Ц, споро хлађење ваздуха | Мекша мартензитна структура прекурсора | Боља обрадивост и могућност обликовања. |
| Стврдњавање | 950–1050°Ц, затим гашење ваздухом/уљем | Формирање мартензита | Велики пораст тврдоће и снаге. |
| Каљење за КТ700 | 650–750°Ц | Смањује ломљивост, поставља коначни ниво чврстоће | Уравнотежена снага и чврстина. |
| Каљење за КТ800 | 600-700 ° Ц | Већа чврстоћа/тврдоћа, нешто мања дуктилност | Јаче али захтевније сервисно стање. |
6. Перформансе корозије у различитим окружењима
1.4021 нерђајући челик нуди умерено отпорност на корозију, не широку отпорност на корозију повезану са аустенитним класама као што су 304 или 316.
Један лист са подацима каже да се добро понаша у умерено корозивним, без хлорида окружења као што су сапуни, детерџенти, и органске киселине, док други примећује отпор према атмосфери, свежа вода, разблажене киселине, и алкалије.
То га чини корисним, али не и универзална. Легура такође има јасна ограничења.
Свисс Стеел наводи да јесте није отпоран на интергрануларну корозију у стању испоруке или заваривања, и 1.4021 стога се не треба третирати као нерђајући челик специјализован за корозију у завареној хемијској служби.
Његов учинак корозије је најбољи када је површина фино брушена или полирана, а један извор експлицитно напомиње да се оптимална отпорност на корозију постиже када је површина фино брушена или полирана.
Перспектива корозије
- Добро за атмосферу, свежа вода, разблажене киселине, алкалије, сапуни, детерџенти, и органске киселине.
- Није добар избор за рад са тешким хлоридима или јако корозивним.
- Завршна обрада површине је важна: полиране површине раде боље.
- Услови заваривања и испоруке могу смањити отпорност на корозију осим ако се њима правилно не управља.
7. Измишљотина, Заваривање, и Машинска разматрања
Понашање производње
1.4021 је мартензитни нерђајући челик, тако да је његово понашање у производњи блиско повезано са нивоом тврдоће и термичком историјом.
У жареном стању, релативно је изводљив, а подаци добављача описују његову ковање као добру, његово хладно обликовање што је изводљиво, а његова обрадивост као добра.
Исти листови са подацима такође примећују да се може користити у врућим условима- и хладно ваљани лим, стрип, барови, жице, секције, 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.
Из тог разлога, fabrication planning and heat-treatment planning should be treated as one combined problem rather than two separate steps.
Ковање и врућа обрада
Hot working is well established for this grade. One datasheet recommends gradual heating to about 850° Ц, then faster heating to 1150–1180°C, with forging carried out between 1100°Ц и 900°Ц, followed by slow cooling to promote controlled structure development.
Други извор напомиње да се ова класа успешно користи у конструкцијама и применама за причвршћивање и да има добру способност ковања.
Ови детаљи то показују 1.4021 добро реагује на ковање, али само када је контрола температуре дисциплинована.
Заваривање
Ово није оцена која награђује повремену праксу заваривања.
Разлог је структурални: као мартензитни челик, може да се стврдне током хлађења, што повећава ризик од крхких зона завара и неравнотеже имовине осим ако се претходно загревање и каљење не користе правилно.
Засебни лист са подацима је још грубљи, наводећи да 1.4021 "није уобичајено заварен" због свог понашања у вези са стврдњавањем на ваздуху.
Практичан закључак је јасан: заваривање је изводљиво, али га треба планирати као контролисану металуршку операцију, не само корак придруживања.
Обрада
Обрадивост је једна од повољнијих карактеристика 1.4021. Свисс Стеел описује ову врсту као добру обрадивост, а тхиссенкрупп напомиње да обрађује слично угљеничним челицима исте тврдоће.
То значи да је оптерећење машинске обраде у великој мери регулисано нивоом тврдоће, а не неуобичајеним понашањем нерђајућег челика.
У пракси, што чини легуру посебно атрактивном за делове за које се очекује да буду машински обрађени пре коначног очвршћавања или коришћени у каљеном стању где је контрола димензија и даље важна.
Завршна обрада и могућност полирања
Дорада површине је више него козметички за 1.4021; такође утиче на перформансе корозије.
Документација добављача каже да се варијанта сечива ножа може полирати до завршне обраде високог сјаја и да се оптимална отпорност на корозију постиже када је површина фино брушена или полирана.
То чини површинску завршну обраду функционалним делом дизајна, а не завршним декоративним кораком.
Ово је посебно релевантно за прибор за јело, украсни делови, и видљиве механичке компоненте.
Глатка површина се не окреће 1.4021 у нерђајући челик специјализован за корозију, али помаже легури да се приближи свом најбољем могућем нивоу у оквиру предвиђеног радног оквира.
8. Предности и недостаци 1.4021 Нехрђајући челик
Предности
1.4021 нерђајући челик је привлачан јер комбинује Очвршљивост, Добра израда, и површину која се може завршити.
Као мартензитни нерђајући челик, може се термички обрађивати до много веће тврдоће и чврстоће од аустенитних разреда, чинећи га погодним за сечива, шахтови, причвршћивачи, и делови који су подложни хабању.
Објављени подаци показују очвршћене услове у КТ700–КТ800 опсег са затезном чврстоћом до отприлике 700–950 МПа, зависно од темперамента.
Нерђајући челик се такође релативно лако обрађује и може се полирати до завршне обраде високог сјаја, због чега се користи у прибору за јело, украсни делови, и прецизне механичке компоненте.
Његов магнетни одговор такође може бити користан у неким апликацијама. У умерено агресивном, средине без хлорида, нуди прихватљиву отпорност на корозију.
Недостатак
Његово главно ограничење је само умерена отпорност на корозију. Није замена за аустенитне разреде као нпр 304 или 316 у служби богатој хлоридима или јако корозивном.
Такође је није отпоран на интергрануларну корозију у стању испоруке или заваривања, тако да се историја заваривања и топлоте мора пажљиво водити.
Због тога се легура боље посматра као а очврсни нерђајући челик за механичке перформансе, није уобичајени нерђајући материјал отпоран на корозију.
9. Индустријске апликације 1.4021 Нехрђајући челик
1.4021 нерђајући челик се не бира првенствено зато што је нерђајући челик најотпорнији на корозију.
Изабран је зато што се може очврснути, углачан, и прерађени у компоненте којима је потребна снага, отпорност на хабање, и пристојну површину од нерђајућег челика у умерено агресивним срединама.
Типични случајеви употребе
- ножеви и прибор за јело
- хируршки и стоматолошки инструменти
- пумпа вратила и хидрауличне делове
- причвршћивачи и механичке компоненте
- калупи, умире, и елементи алата
- декоративни делови од нерђајућег челика
- аутомобилски и петрохемијски хардвер
10. Еквивалентне оцене у међународним стандардима
| Стандардни систем | Еквивалентна оцена | Белешке |
| У / Од | 1.4021 / Кс20Цр13 | Примарна европска ознака |
| Аиси / Астм | 420 (Тип 420А / 420Б) | Најближи еквивалент; преклапање састава незнатно варира |
| Нас | С42000 | Ознака јединственог система нумерације |
| Он (Јапан) | СУС420Ј1 / СУС420Ј2 | Ј2 има већи угљеник, ближе варијантама веће тврдоће |
| ГБ (Кина) | 20ЦР13 | Директан еквивалент у кинеском стандардном систему |
| ИСО | Кс20Цр13 | Хармонизована међународна ознака |
11. Поређење са другим нерђајућим челицима
| Имовина | 1.4021 (Кс20Цр13 / 420 уписати) | 304 (1.4301) | 316 (1.4401) | 430 (1.4016) |
| Породица нерђајућег челика | Мартензитски | Аустенитски | Аустенитски | Ферински |
| Легирање кључева / структура | Око 12–14% Цр, 0.16–0,25% Ц; магнетно и термички обрађено | Отприлике 18% ЦР / 8% У; неотврдљива у уобичајеном смислу | Нерђајући хром-никл са молибденом за бољу отпорност на хлорид | Равни хром нерђајући са око 16–18% Кр; неотврдљива феритна структура |
| Каљење понашања | Отврдњавају се гашењем и темперирањем | Не очвршћава топлотном обрадом; ојачан углавном хладним радом | Не очвршћава гашењем; снага углавном од хладног рада и облика производа | Не очвршћава топлотном обрадом |
Отпорност на корозију |
Умерен; погодан за атмосферу, свежа вода, разблажене киселине/алкалије, сапуни, детерџенти, и органске киселине | Добра општа отпорност на корозију; боље него 1.4021 у већини водених служби | Јача отпорност на хлорид од 304 и далеко бољи од 1.4021 за мокру/корозивну употребу | Умерено отпорност на корозију; испод 304/316 у агресивном окружењу |
| Измишљотина / заваривање | Обрадив и фалсификован; заваривање је мање опраштање и често му је потребна контрола претходног загревања / накнадне температуре | Одлична формабилност и заварљивост | Лако формиран, заварен, лемљени, и резати | Добра формабилност, али мање робустан од аустенитних класа у тешким условима производње и заваривања |
| Типично позиционирање | Нерђајући материјал за сечива оријентисан на хабање, шахтови, алате, и умерено корозивних механичких делова | Нерђајући корозивни материјал опште намене | Нерђајући корозијски отпоран на хлорид | Јефтинији феритни нерђајући материјал за умерену корозију и декоративну употребу/употребу уређаја |
12. Закључак
1.4021 нехрђајући челик, или Кс20Цр13, је мартензитни хром нерђајући челик са врло јасном техничком наменом: да се комбинују каљивост, Умерено отпорност на корозију, отпорност на хабање, и добро полирање у једном степену.
Његова густина, модул, и магнетни одзив чине га робусним инжењерским металом, док његов одзив на топлотну обраду омогућава да се подеси са релативно обрадивог жареног материјала на много теже стање каљења и отпуштања.
Границе легуре су подједнако важне. То није универзална нерђајућа корозија; боље се разумети као нерђајући челик за умерено корозивна окружења где тврдоћа, геометрија, и перформансе услуге су битне.
Када се то кадрирање схвати, материјал постаје лак за постављање: 1.4021 је врста нерђајућег челика коју бирате када вам треба више ивица, већа отпорност на хабање, и више очвршћавања него што може да обезбеди аустенит.
Често постављана питања
Шта је 1.4021 нехрђајући челик?
1.4021 је мартензитни нерђајући челик познат и као Кс20Цр13, и обично се упућује на Аиси 420 у литератури добављача.
Ис 1.4021 нерђајући челик магнетни?
Да. Подаци добављача то описују као а феромагнетна разред са магнетизабилности да.
Ис 1.4021 нерђајући челик добар за заваривање?
Може се заварити, али то није најлакше заваривање нерђајућег челика.
Технички листови препоручују претходно загревање и каљење након заваривања, а један извор напомиње да није уобичајено заварен због његовог понашања ка стврдњавању у ваздуху.
Да 1.4021 нерђајући челик добро је отпоран на корозију?
Има умерено отпорност на корозију, посебно у медијима без хлорида као што су сапуни, детерџенти, органске киселине, свежа вода, и разблажене киселине/алкалије. То није нерђајући разред са високим садржајем хлорида.
Моћи 1.4021 нерђајући челик бити ојачан?
Да. То је мартензитни нерђајући челик који се може калити, типично гашен од око 950–1050°Ц а затим каљен.
