1. giriiş
1.4021 yaygın olarak bu adla bilinen martenzitik bir paslanmaz çeliktir X20Cr13 ve genellikle çapraz referans verilir AISI 420 tedarikçi literatüründe.
Isıl işlemle sertleştirilebilen kromlu paslanmaz çelikler ailesine aittir., bu da onu genel korozyon direnci için kullanılan daha tanıdık östenitik kalitelerden temelde farklı kılar.
pratikte, 1.4021 Bir tasarımcının orta derecede korozyon direnci kombinasyonuna ihtiyaç duyduğu durumlarda seçilir, yüksek sertlik potansiyeli, ve maksimum korozyon performansı yerine kullanışlı aşınma direnci.
Çatal bıçak takımlarında malzeme özellikle önemlidir, bıçak, pompa milleri, hidrolik bileşenler, makineler, ve dekoratif parçalar, çünkü özellik dengesi güçlü olması gereken parçalara çok uygundur, cilalanabilir, ve orta derecede aşındırıcı ortamlarda servis yapılabilir.
Arkasındaki ana fikir budur 1.4021: evrensel bir paslanmaz çelik değildir, ama teknik olarak hedeflenmiş bir şey.
2. Nedir 1.4021 Paslanmaz çelik?
1.4021 bir martensitik krom paslanmaz çelik Krom içeriğine sahip 12–14 aralık ve karbon 0.16–%0,25 menzil.
Tedarikçi veri sayfaları, bunu inşaat ve bağlantı elemanı uygulamaları için su verilmiş ve temperlenmiş durumda kullanılan sertleştirilebilir bir çelik olarak tanımlamaktadır. Orta korozyon direnci gerekli.
Aynı zamanda çatal bıçak takımı ve bıçak çeliği olarak da tanımlanır., bu, ısıl işlemden sonra nispeten yüksek sertliğe ulaşma yeteneğini yansıtır.
Bu kalite ferromanyetiktir, iyi işlenebilirlik ve dövülebilirliğe sahiptir, ve yaklaşık olarak kullanıma uygundur 550–600 ° C değerlendirilen mülke bağlı olarak.
Bir veri sayfasında "ölçeğe kadar dayanıklı" olduğu belirtiliyor 1100 °F,"bununla ilgili 593°C, bir başkası ise oksitleyici atmosferlere karşı yaklaşık olarak iyi bir dirence dikkat çekiyor 600°C.
Bu değerler şu fikirle tutarlıdır: 1.4021 servis yapılabilir, sıcak işlenebilir bir paslanmazdır, ancak yüksek sıcaklıkta korozyona dayanıklı bir alaşım değildir.
Temel özellikler
Pratik düzeyde, 1.4021 dört şeye değer verilir:
- Olabilir sertleştirilmiş yüksek mukavemet ve sertliğe,
- 1.4021 paslanmaz çelik vardır Orta korozyon direnci klorür içermeyen ortamda,
- Olabilir yüksek parlaklıkta cilalanmış,
- Bu manyetik, uygulamaya bağlı olarak faydalı veya istenmeyen olabilir.
3. Kimyasal Bileşimi ve Malzeme Kimliği
| Öğe | Tipik Aralık 1.4021 | Alaşımdaki Rolü |
| Karbon (C) | 0.16–%0,25 | Sertleşmeyi ve daha yüksek nihai sertliği mümkün kılar. |
| Krom (CR) | 12.0–,0 | Paslanmaz karakter ve oksidasyon direnci sağlar. |
| Manganez (Mn) | ≤ 1.50% | Deoksidasyonu ve işleme dengesini destekler. |
| Silikon (Ve) | ≤ 1.00% | Çelik üretimine yardımcı olur ve dayanıklılığa mütevazı bir katkıda bulunur. |
| Fosfor (P) | ≤ 0.040% | Kırılganlığı önlemek için alçakta tutuldu. |
| Sülfür (S) | ≤ 0.030% | Düşük tutuldu; Bazı ürün formlarında işlenebilirlik için kontrollü kükürt kullanılabilir. |
| Ütü (Fe) | Denge | Çeliğin matris elemanı. |
4. Fiziksel ve mekanik özellikleri 1.4021 Paslanmaz çelik
Özellikleri 1.4021 ısıl işlem durumuna büyük ölçüde bağlıdır. Tavlanmış durumda nispeten işlenebilir; söndürüldükten ve temperlendikten sonra çok daha sert ve güçlü hale gelir.
Aşağıdaki tablolar, yayınlanan veri sayfalarındaki temsili oda sıcaklığı değerlerini özetlemektedir.
Fiziksel Özellikler
| Mülk | Tipik Değer | Notlar |
| Yoğunluk | 7.70–7,73 g/cm³ | Yoğun martensitik paslanmaz çelik, kromlu çeliklerin tipik bir örneği. |
| Elastik modül | 215–216 GPa | Östenitik paslanmaz çeliklerle karşılaştırıldığında nispeten sert. |
| Isı iletkenliği | 30 W/m·K | Paslanmaz çelik için orta derecede ısı iletimi. |
| Özgül ısı | 460 J/kg·K | Bu sınıf ailesi için tipik termal kapasite. |
| Termal genleşme katsayısı | hakkında 10.5 × 10⁻⁶/° C (20–100 ° C) | Östenitik paslanmaz çeliklerden daha düşük, boyutsal stabiliteye yardımcı olmak. |
| Manyetik tepki | Evet | Standart durumda ferromanyetik. |
Mekanik Özellikler
| Durum | Akma Dayanımı | Çekme Dayanımı | Uzama | Sertlik | Notlar |
| Tavlanmış / yumuşak durum | —— | Yaklaşık olarak 760 MPa maksimum | —— | Yaklaşık olarak 230 YB maks | Son sertleştirmeden önce işleme ve şekillendirmeye uygundur. |
| +QT700 | ≥ 500 MPa | 700–850 MPa | ≥ 13% | —— | İyi tokluğa sahip dengeli sertleştirilmiş durum. |
| +QT800 | ≥ 600 MPa | 800–950 MPa | ≥ 12% | —— | Daha yüksek mukavemet/sertlik, biraz daha düşük süneklik. |
5. Isıl İşlem, Sertleşme, ve mikro yapı
Isıl İşlem
1.4021 bir Martensitik paslanmaz çelik, dolayısıyla performansı yalnızca alındığı durum yerine bir ısıl işlem döngüsü tarafından yönetilir.
Tavlanmış durumda, daha yumuşak ve daha uygulanabilir; Söndürme ve temperlendikten sonra, çok daha sert ve güçlü bir malzemeye dönüşüyor.
Bu sertleşebilirlik, kalitenin bıçaklar için kullanılmasının temel nedenidir., miller, bağlantı elemanları, ve diğer aşınmaya yatkın bileşenler.
Yayınlanan veri sayfaları, 0°C sıcaklıkta tutularak elde edilen yumuşak tavlanmış durumu açıklamaktadır. 745–825°C ardından yavaş hava soğutması, sertleştirme yaklaşık olarak ısıtılarak gerçekleştirilir. 950–1050°C ve havada veya yağda soğutma.
Sertleşme
Ortaya çıkan mikro yapı, su verme sonrasında temelde martensitiktir., ve temperleme adımı sertlik ve tokluk arasındaki dengeyi ayarlamak için kullanılır.
Pratik üretim için, tavlama aralığı hedef özellik setine göre seçilir: tek kaynak veriyor QT700 en 650–750 ° C Ve QT800 en 600–700 ° C, bir diğeri ise istenen gücün tavlama sıcaklığını belirlediğini belirtiyor.
Bu “herkese uyan tek tip” bir alaşım değil; nihai davranışı kasıtlı olarak ısıl işlem yoluyla tasarlanan bir malzemedir.
Mikroyapı
Kritik bir metalurjik detay, gevrekleşme penceresidir. Veri sayfası, arasındaki aralığın uyardığı konusunda uyarıyor 400° C ve 600 ° C istenmeyen fazlar çökebileceğinden ve gevrekleşme meydana gelebileceğinden kaçınılmalıdır.
Bu, alaşımın çok sert yapılabileceği anlamına gelir, ama aynı zamanda termal disiplinle de ele alınmalıdır.
Başka bir deyişle, sağlayan aynı ısıl işlem hassasiyeti 1.4021 kullanışlıdır ayrıca süreç kötü kontrol edilirse affedilemez hale gelir.
Kaynakla ilgili mikroyapısal davranış aynı mantığı takip eder. Kaynaktan sonra, iş parçası martenzit başlangıç bölgesinin altına kadar soğutulmalıdır, yaklaşık olarak 120°C, tavlamadan önce.
Bu, çatlama riskini azaltır ve ısıdan etkilenen bölgede daha istikrarlı bir özellik dengesinin yeniden sağlanmasına yardımcı olur.
İkinci bir kaynak, havayla sertleşme davranışı nedeniyle kalitenin yaygın olarak kaynaklanmadığını belirtiyor, bu, ısı girişi ve soğutma geçmişinin nihai performansı güçlü bir şekilde etkilediğini söylemenin başka bir yoludur.
Isıl işlem özeti
| İşleme durumu | Tipik durum | Metalurjik etki | Mühendislik sonucu |
| Yumuşak tavlanmış | 745–825°C, yavaş hava soğutma | Daha yumuşak martensitik öncü yapı | Daha iyi işlenebilirlik ve şekillendirilebilirlik. |
| Sertleşme | 950–1050°C, daha sonra hava/yağ söndürme | Martenzit oluşumu | Sertlik ve mukavemette büyük artış. |
| Tempering for QT700 | 650–750 ° C | Reduces brittleness, sets final strength level | Balanced strength and toughness. |
| Tempering for QT800 | 600–700 ° C | Daha yüksek mukavemet/sertlik, slightly less ductility | Stronger but more demanding service condition. |
6. Farklı Ortamlarda Korozyon Performansı
1.4021 stainless steel offers ılıman korozyon direnci, not the broad corrosion immunity associated with austenitic grades such as 304 veya 316.
One datasheet says it performs well in moderately corrosive, chloride-free environments such as soaps, detergents, and organic acids, while another notes resistance to the atmosphere, tatlı su, asitleri seyreltmek, and alkalis.
That makes it useful, but not universal. The alloy also has clear limitations.
Swiss Steel states that it is not resistant to intergranular corrosion in the as-delivered or as-welded condition, Ve 1.4021 should therefore not be treated like a corrosion-specialist stainless steel in welded chemical service.
Korozyon performansı, yüzey ince bir şekilde taşlandığında veya cilalandığında en iyisidir, ve bir kaynak, yüzeyin ince bir şekilde taşlanması veya cilalanması durumunda optimum korozyon direncine ulaşıldığını açıkça belirtiyor.
Korozyon perspektifi
- Atmosfer için iyi, tatlı su, asitleri seyreltmek, alkaliler, sabunlar, detergents, and organic acids.
- Klorür ağırlıklı veya son derece aşındırıcı servisler için iyi bir seçim değil.
- Yüzey kalitesi önemlidir: cilalı yüzeyler daha iyi performans gösterir.
- Kaynak ve teslimat koşulları, uygun şekilde yönetilmediği sürece korozyon direncini azaltabilir.
7. imalat, Kaynak, ve İşleme Hususları
Fabrikasyon davranışı
1.4021 martenzitik bir paslanmaz çeliktir, dolayısıyla üretim davranışı sertlik seviyesine ve termal geçmişine yakından bağlıdır.
Tavlanmış durumda, nispeten işe yarar, ve tedarikçi verileri onun dövülebilirliğini iyi olarak tanımlıyor, mümkün olduğu kadar soğuk şekillendirilmesi, ve işlenebilirliği de iyidir.
Aynı veri sayfaları ayrıca sıcak olarak kullanılabileceğini de belirtmektedir.- ve soğuk haddelenmiş sac, şerit, barlar, tel, bölümler, 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.
Bu nedenle, fabrication planning and heat-treatment planning should be treated as one combined problem rather than two separate steps.
Dövme ve sıcak çalışma
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 ve 900 ° C, followed by slow cooling to promote controlled structure development.
Başka bir kaynak, kalitenin inşaat ve bağlantı elemanları uygulamalarında başarıyla kullanıldığını ve iyi dövülebilirliğe sahip olduğunu belirtiyor.
Bu detaylar şunu gösteriyor 1.4021 dövmeye iyi yanıt verir, ancak yalnızca sıcaklık kontrolü disipline edildiğinde.
Kaynak
Bu, sıradan kaynak uygulamalarını ödüllendiren bir not değildir..
Nedeni yapısal: martensitik çelik olarak, soğuma sırasında sertleşebilir, ön ısıtma ve temperleme doğru şekilde kullanılmadığı sürece kırılgan kaynak bölgeleri ve özellik dengesizliği riskini artırır.
Ayrı bir veri sayfası daha da açıklayıcıdır, bunu belirterek 1.4021 havayla sertleşme davranışından dolayı "yaygın olarak kaynak yapılmaz".
Pratik çıkarım açıktır: kaynak yapılabilir, ancak kontrollü bir metalurji operasyonu olarak planlanmalıdır., sadece bir katılma adımı değil.
İşleme
İşlenebilirlik en avantajlı özelliklerinden biridir. 1.4021. Swiss Steel, kalitenin iyi işlenebilirliğe sahip olduğunu belirtiyor, ve thyssenkrupp, aynı sertlikteki karbon çeliklerine benzer şekilde işlendiğini belirtiyor.
Bu, işleme yükünün, alışılmadık paslanmaz çelik davranışından ziyade büyük ölçüde sertlik seviyesine bağlı olduğu anlamına gelir.
pratikte, Bu, alaşımı özellikle son sertleştirmeden önce işlenmesi beklenen veya boyut kontrolünün hala önemli olduğu temperlenmiş bir durumda kullanılması beklenen parçalar için cazip hale getirir.
Yüzey bitirme ve cilalanabilirlik
Yüzey kaplaması kozmetikten daha fazlasıdır 1.4021; aynı zamanda korozyon performansını da etkiler.
Tedarikçi belgeleri, bıçaklı modelin yüksek parlaklıkta cilalanabileceğini ve yüzeyin ince bir şekilde taşlanması veya cilalanması durumunda optimum korozyon direncine ulaşılabileceğini söylüyor.
Bu, yüzey bitirme işlemini son dekoratif adımdan ziyade tasarımın işlevsel bir parçası haline getirir.
Bu özellikle çatal bıçak takımı için geçerlidir, dekoratif parçalar, ve görünür mekanik bileşenler.
Daha pürüzsüz bir yüzey dönmüyor 1.4021 korozyon uzmanı paslanmaz çeliğe dönüştürülür, ancak alaşımın amaçlanan hizmet kapsamı dahilinde mümkün olan en iyi seviyeye yakın performans göstermesine yardımcı olur.
8. Avantajları ve Dezavantajları 1.4021 Paslanmaz çelik
Avantajları
1.4021 paslanmaz çelik çekicidir çünkü birleştirir Sertleşebilirlik, iyi işlenebilirlik, ve bitirilebilir bir yüzey.
Martensitik paslanmaz çelik olarak, östenitik kalitelere göre çok daha yüksek sertlik ve mukavemete kadar ısıl işleme tabi tutulabilir, bıçaklara uygun hale getirilmesi, miller, bağlantı elemanları, ve aşınmaya eğilimli parçalar.
Yayınlanan veriler, bölgedeki koşulların sertleştiğini gösteriyor QT700–QT800 kabaca kadar çekme mukavemeti aralığı 700–950 MPa, öfkeye bağlı olarak.
Paslanmaz çeliğin işlenmesi de nispeten kolaydır ve yüksek parlaklıkta bir yüzey elde edilecek şekilde parlatılabilir., bu yüzden çatal bıçak takımlarında kullanılır, dekoratif parçalar, ve hassas mekanik bileşenler.
Manyetik tepkisi bazı uygulamalarda da faydalı olabilir. Orta derecede agresif, klorür içermeyen ortamlar, kabul edilebilir korozyon direnci sunar.
Dezavantajları
Ana sınırlaması yalnızca orta derecede korozyon direnci. Aşağıdaki gibi östenitik kalitelerin yerine geçmez: 304 veya 316 Klorür açısından zengin veya son derece aşındırıcı hizmetlerde.
Aynı zamanda not resistant to intergranular corrosion in the as-delivered or as-welded condition, bu nedenle kaynak ve ısı geçmişi dikkatli bir şekilde yönetilmelidir.
Bu nedenle alaşım daha iyi bir şekilde görülebilir. mekanik performans için sertleştirilebilir paslanmaz çelik, genel olarak korozyona dayanıklı bir paslanmaz değil.
9. Endüstriyel uygulamaları 1.4021 Paslanmaz çelik
1.4021 Paslanmaz çelik, öncelikle korozyona en dayanıklı paslanmaz çelik olduğu için seçilmez..
Sertleştirilebildiği için seçilmiştir, cilalı, ve güç gerektiren bileşenler halinde işlenir, aşınma direnci, ve orta derecede agresif ortamlarda iyi bir paslanmaz yüzey.
Tipik kullanım durumları
- bıçaklar ve çatal bıçak takımı
- cerrahi ve dişçilik aletleri
- pompa miller ve hidrolik parçalar
- bağlantı elemanları ve mekanik bileşenler
- kalıplar, ölür, ve takım elemanları
- dekoratif paslanmaz parçalar
- otomotiv ve petrokimya donanımı
10. Uluslararası Standartlarda Eşdeğer Notlar
| Standart Sistem | Eşdeğer Sınıf | Notlar |
| İÇİNDE / İTİBAREN | 1.4021 / X20Cr13 | Birincil Avrupa tanımı |
| AISI / ASTM | 420 (Tip 420A / 420B) | En yakın eşdeğer; kompozisyon örtüşmesi biraz değişir |
| BİZ | S42000 | Birleşik numaralandırma sistemi tanımı |
| O (Japonya) | Sus420j1 / Sus420j2 | J2'nin karbonu daha yüksek, daha yüksek sertlikteki varyantlara daha yakın |
| Büyük Britanya (Çin) | 20CR13 | Çin standart sisteminde doğrudan eşdeğer |
| ISO | X20Cr13 | Uyumlaştırılmış uluslararası atama |
11. Diğer Paslanmaz Çeliklerle Karşılaştırma
| Mülk | 1.4021 (X20Cr13 / 420 tip) | 304 (1.4301) | 316 (1.4401) | 430 (1.4016) |
| Paslanmaz çelik ailesi | Martensitik | östenitik | östenitik | Ferritik |
| Anahtar alaşımlama / yapı | Yaklaşık -14 Cr, 0.16–%0,25 C; manyetik ve ısıl işleme tabi tutulabilir | Kabaca 18% CR / 8% İçinde; alışılmış anlamda sertleşemez | Daha iyi klorür direnci için molibdenli krom-nikel paslanmaz | Yaklaşık düz krom paslanmaz 16–18 CR; sertleşemez ferritik yapı |
| Sertleşme davranışı | Su verme ve temperleme yoluyla sertleştirilebilir | Isıl işlemle sertleştirilemez; esas olarak soğuk çalışmayla güçlendirilmiş | Su vermeyle sertleşemez; mukavemeti esas olarak soğuk iş ve ürün formundan gelir | Isıl işlemle sertleştirilemez |
Korozyon direnci |
Ilıman; atmosfere uygun, tatlı su, seyreltik asitler/alkaliler, sabunlar, detergents, and organic acids | İyi genel korozyon direnci; daha iyi 1.4021 çoğu sulu hizmette | Daha güçlü klorür direnci 304 ve bundan çok daha iyi 1.4021 ıslak/aşındırıcı servis için | Orta düzeyde korozyon direnci; altında 304/316 agresif ortamlarda |
| imalat / kaynak | İşlenebilir ve dövülebilir; kaynak daha az bağışlayıcıdır ve sıklıkla ön ısıtma/son temper kontrolüne ihtiyaç duyar | Mükemmel şekillendirilebilirlik ve kaynaklanabilirlik | Kolayca oluşturulmuş, kaynaklı, lehimlenmiş, ve kes | İyi şekillendirilebilirlik, ancak zorlu imalat ve kaynak hizmetlerinde östenitik kalitelere göre daha az sağlamdır |
| Tipik konumlandırma | Bıçaklar için aşınmaya yönelik paslanmaz, miller, aletler, ve orta derecede aşındırıcı mekanik parçalar | Genel amaçlı korozyona dayanıklı paslanmaz | Klorüre dayanıklı korozyona dayanıklı paslanmaz | Orta derecede korozyon ve dekoratif/cihaz kullanımları için düşük maliyetli ferritik paslanmaz |
12. Çözüm
1.4021 paslanmaz çelik, veya X20Cr13, çok net bir teknik amacı olan martensitik krom paslanmaz çeliktir: sertleşebilirliği birleştirmek, Orta korozyon direnci, aşınma direnci, ve tek bir sınıfta iyi cilalanabilirlik.
Yoğunluğu, modül, ve manyetik tepkisi onu sağlam bir mühendislik metali yapar, ısıl işlem tepkisi, nispeten işlenebilir tavlanmış stoktan çok daha sert su verilmiş ve temperlenmiş duruma ayarlanmasına olanak tanır.
Alaşımın sınırları da aynı derecede önemlidir. Evrensel bir korozyon paslanmazı değildir; sertliğin olduğu orta derecede korozif ortamlar için paslanmaz çelik olarak daha iyi anlaşılır., geometri, ve hizmet performansı önemlidir.
Bu çerçeve anlaşıldıktan sonra, malzemenin yerleştirilmesi kolaylaşır: 1.4021 daha fazla kenara ihtiyaç duyduğunuzda seçeceğiniz paslanmaz çelik türüdür, daha fazla aşınma direnci, ve östenitik kalitenin sağlayabileceğinden daha fazla sertleşebilirlik.
SSS
Nedir 1.4021 paslanmaz çelik?
1.4021 olarak da bilinen martenzitik bir paslanmaz çeliktir. X20Cr13, ve genellikle çapraz referans olarak kullanılır AISI 420 tedarikçi literatüründe.
öyle mi 1.4021 paslanmaz çelik manyetik?
Evet. Tedarikçi veri sayfaları bunu şu şekilde tanımlar: ferromanyetik mıknatıslanabilirlik özelliğine sahip kalite Evet.
öyle mi 1.4021 paslanmaz çelik kaynak için uygundur?
Kaynak yapılabilir, ancak en kolay paslanmaz kaynak değildir.
Veri sayfaları ön ısıtma ve kaynak sonrası temperlemeyi önerir, ve bir kaynak, havayla sertleşme davranışı nedeniyle yaygın olarak kaynak yapılmadığını belirtiyor.
Yapmak 1.4021 paslanmaz çelik korozyona karşı iyi direnç gösterir?
Var ılıman korozyon direnci, özellikle sabun gibi klorür içermeyen ortamlarda, detergents, organik asitler, tatlı su, ve asitleri/alkalileri seyreltin. Yüksek klorürlü paslanmaz kalite değildir.
Olabilmek 1.4021 paslanmaz çelik sertleştirilebilir?
Evet. Sertleşebilen martensitik paslanmaz çeliktir, genellikle yaklaşık olarak söndürülür 950–1050°C ve sonra temperlendim.
