فولاذ مقاوم للصدأ 420 | 1.2083 | 2Cr13

الفولاذ المقاوم للصدأ 420 هو فولاذ مارتينسيتي، وهو أيضًا أكثر أنواع الفولاذ المارتنسيتي استخدامًا. يتميز بمقاومة تآكل مماثلة للفولاذ المقاوم للصدأ 410، ولكنه يتمتع بقوة وصلابة أعلى. يُعرف أيضًا باسم "فولاذ أدوات المائدة المقاوم للصدأ".

تبلغ صلابته 52-55 HRC (أو Rockwell C55 عند التصليب وتخفيف الإجهاد)، وكثافته 0.280 رطل/بوصة مكعبة (7.74 جم/سم مكعب)، ومتانته 275,000 رطل/بوصة مربعة (230 كيلوباسكال أو 1586 ميجا باسكال عند التصليب وتخفيف الإجهاد). وهو مغناطيسي في كل من حالتي التلدين والتصليد. بالإضافة إلى ذلك، يتميز بخصائص تشغيل ممتازة، وقابلية للتصلب والتلميع، ومقاوم للأحماض بشكل مشروط.

يتكون تركيبه الكيميائي عادةً من الكربون (C) بنسبة 0.15 - 0.36% (أو 0.15% كحد أدنى، ويمتد إلى 0.5% في بعض الأنواع)، والكروم (Cr) بنسبة 12 - 14%، وبحد أقصى 1.0% لكل من السيليكون (Si) والمنغنيز (Mn). أما الفوسفور (P) فتكون نسبته القصوى 0.04%، والكبريت (S) 0.03% كحد أقصى.

يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ 420 بمقاومة ممتازة للتآكل، حيث يقاوم التآكل الناتج عن الغلاف الجوي، والمياه العذبة، والبخار، والبنزين، والكحول، والدم، والعرق، والشحوم، والطعام.

نعم، ينجذب الفولاذ المقاوم للصدأ 420 إلى المغناطيس ويكون مغناطيسيًا في حالتيه الملدنة والمتصلبة.

تتراوح صلابة الفولاذ المقاوم للصدأ 420 من 52 إلى 55 HRC.

يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ 420 بالعديد من المعايير الدولية المكافئة، بما في ذلك AISI 420، وBS970 420S37، و420S45، وDIN 1.4021، و1.4025، و1.4034، وAFNOR Z30C13، وZ40C14، وJIS SUS 4200JI، و420J2. كما أنه يخضع لمواصفات ASTM A 176 وAMS 5506، ورقم UNS الخاص به هو S42000.

تشمل استخداماته الشائعة تصنيع المحامل، وأجزاء الصمامات، وموصلات الخراطيم، وتجهيزاتها. كما يُستخدم على نطاق واسع في أدوات المائدة، والأدوات الجراحية وطب الأسنان، والمقصات، والأشرطة، والحواف المستقيمة. ويُعتبر مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب مقاومة جيدة للتآكل وصلابة عالية.

نعم، يُعدّ الفولاذ المقاوم للصدأ 420، وخاصةً فولاذ 420HC (عالي الكربون) المُعالَج حراريًا بشكل صحيح، مناسبًا ويُمكن أن يكون فولاذًا ممتازًا للسكاكين. في حين أن بعض أنواع فولاذ 420 العامة قد تُعتبر قديمة الطراز للاستخدام العام نظرًا لنعومتها وضعف ثباتها على الحواف، فإن فولاذ 420HC معروف بمتانته، ومقاومته للصدأ، وسهولة شحذه، وثباته الجيد على الحواف. وقد حققت شركات مثل Buck Knives أداءً قويًا باستخدام فولاذ 420HC من خلال معالجات حرارية متخصصة. للمزيد من المعلومات حول هذه المقالة، يُرجى مراجعة هل الفولاذ المقاوم للصدأ 420 جيد للسكاكين؟?

على الرغم من أنه يُشار إليه غالبًا باسم "الفولاذ الاقتصادي" نظرًا لكونه سبيكة قديمة، إلا أن الفولاذ المقاوم للصدأ 420 ليس بالضرورة منخفض الجودة. يعتمد أداؤه بشكل كبير على المعالجة الحرارية التي يتلقاها؛ فمع المعالجة الحرارية المناسبة (خاصةً لفولاذ 420HC)، يمكن أن يكون متينًا وعمليًا، بل وحتى مُستهانًا بأدائه في الاستخدام العملي. يتميز بمقاومة جيدة للتآكل، ومتانة، وسهولة شحذ، مما يجعله خيارًا عمليًا للسكاكين اليومية.

لا، لا يُنصح عمومًا باستخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 420 في السيوف العملية، ويُستخدم غالبًا في "السيوف المُعلقة على الحائط" (السيوف المُزخرفة). قد يكون محتوى الكربون في الفولاذ 420 منخفضًا نسبيًا، مما يجعل النصل أكثر ليونة. تُصنع السيوف العملية عادةً من الفولاذ الكربوني لأنه أرخص، وأسهل في التشكيل، وأسهل في المعالجة الحرارية لتحقيق الأداء المطلوب. يُنظر إلى سيوف الفولاذ المقاوم للصدأ على نطاق واسع على أنها هشة جدًا وعرضة للتشقق أو الكسر للاستخدام العملي.

هناك آراء متضاربة حول توافق الفولاذ المقاوم للصدأ (بما في ذلك 420) مع الألومنيوم، وخاصةً في البيئات الخارجية أو الرطبة، نظرًا لخطر التآكل الجلفاني. تشير بعض المصادر إلى أن الفولاذ المقاوم للصدأ قد يكون أسوأ من الفولاذ المجلفن عند ملامسته للألومنيوم، مما يؤدي إلى تآكل شديد للألومنيوم في البيئات البحرية أو الرطبة. في المقابل، تشير مصادر أخرى إلى إمكانية استخدام مسامير الفولاذ المقاوم للصدأ لتجنب التفاعلات الجلفانية، أو أن التفاعلات تكون ضئيلة في الظروف المعتدلة بفضل طبقة أكسيد الألومنيوم الواقية. وللتخفيف من احتمالية التآكل الجلفاني، يُنصح على نطاق واسع باستخدام غسالات عازلة مصنوعة من البلاستيك أو المطاط بين المعدنين لتقليل التلامس المباشر.

المعالجة الحرارية ضرورية لتحسين خصائص أداء الفولاذ المقاوم للصدأ 420. لا يتحقق أقصى قدر من مقاومة التآكل إلا عند تقسية الفولاذ بالكامل أو تقسيته وتخفيف إجهاده؛ ولا يُستخدم عادةً في حالة التلدين لتحقيق مقاومة مثالية للتآكل. يمكن للمعالجة الحرارية المناسبة أن تُحسّن بشكل كبير خصائص الفولاذ، مثل الصلابة وثبات الحواف، وخاصةً في النوع 420HC. عندما يكون الفولاذ 420 لينًا (مُلَدَّنًا)، يكون مرنًا؛ وعندما يُصلب، يصبح صلبًا جدًا.

تتضمن عمليات المعالجة الحرارية القياسية للفولاذ المقاوم للصدأ 420 ما يلي:
التلدين (للحصول على أقصى قدر من النعومة): قم بالتسخين بشكل موحد إلى 1500 – 1650 درجة فهرنهايت (816 – 899 درجة مئوية) ثم قم بالتبريد ببطء في الفرن.
عملية التلدين: التسخين إلى 1350 – 1450 درجة فهرنهايت (732 – 788 درجة مئوية)، ثم التبريد بالهواء.
التصلب: قم بتسخينه مسبقًا، ثم سخنه إلى 1800 – 1950 درجة فهرنهايت (982 – 1066 درجة مئوية)، ثم انقعه في هذه الدرجة، ثم قم بتبريده في الهواء أو إخماده في زيت دافئ.
تخفيف التوتر: قم بتسخينه عند درجة حرارة 300 – 800 درجة فهرنهايت (149 – 427 درجة مئوية) لمدة تتراوح من ساعة إلى ثلاث ساعات، ثم قم بتبريده في الهواء أو إخماده في الزيت أو الماء.

تتميز سلسلة الفولاذ المارتنسيتي المقاوم للصدأ، بما في ذلك النوع 420، بقابلية لحام محدودة. في حال الحاجة إلى لحام، يُنصح بالتسخين المسبق إلى 260 درجة مئوية (550 درجة فهرنهايت). كما يُنصح بإجراء معالجة حرارية بعد اللحام.

نعم، إذا تم معالجة الفولاذ المقاوم للصدأ 420 للحصول على أقصى قدر من النعومة، فيمكن سحبه وتشكيله بشكل معتدل.

لا يُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ 420 عادةً في درجات حرارة تتجاوز 800 درجة فهرنهايت (427 درجة مئوية). وذلك لأن درجات الحرارة المرتفعة تؤدي إلى تليين سريع وفقدان مقاومته للتآكل.

يكمن الاختلاف الرئيسي في محتواها من الكربون، مما يؤثر بشكل كبير على أدائها. عادةً ما يحتوي الفولاذ 420 العادي (و420J) على نسبة كربون أقل، حوالي 0.15%. في المقابل، يحتوي الفولاذ 420HC (عالي الكربون) على نسبة كربون أعلى بشكل ملحوظ، حوالي 0.46%. هذا المحتوى العالي من الكربون، خاصةً عند دمجه مع المعالجة الحرارية المتخصصة، يمنح الفولاذ 420HC صلابةً مُحسّنة، وثباتًا أفضل للحواف، وأداءً أكثر متانة لتطبيقات مثل السكاكين. يُفسر التباين في محتوى الكربون بين درجات الفولاذ 420 المختلفة سبب اختلاف نسب الكربون في تقارير المصادر عن الفولاذ "420".

يُعتبر كلٌّ من الفولاذ المقاوم للصدأ 420 و440 عمومًا من الفولاذ المقاوم للصدأ "الاقتصادي" الجيد والقابل للاستخدام. يُوصف الفولاذ 420 (وتحديدًا 420HC) بأنه شديد الصلابة مع ثبات جيد للحواف. أما الفولاذ 440 (وتحديدًا 440C) فيمكنه تحقيق صلابة أعلى (58 HRC أو أكثر) وعادةً ما يوفر ثباتًا أفضل للحواف، مع أنه قد لا يكون بنفس صلابة الفولاذ 420. يُعدّ الفولاذ 440C أيضًا فولاذًا من الكروم المارتنسيتي المقاوم للتآكل، ويتميز بمقاومة عالية للتآكل. وتُعدّ درجة حرارته ومعالجته الحرارية مهمتين لمقارنة أدائهما الفعلي.

في حين أن الفولاذ المقاوم للصدأ 420 يتميز بمقاومة جيدة للتآكل مقارنةً بأنواع الفولاذ الأخرى المستخدمة في أدوات المائدة، إلا أن مقاومته للتآكل أقل من الفولاذ المقاوم للصدأ 316. SAE 316 و316L (يُطلق عليهما عادةً "الدرجة البحرية") هما سبائك من الكروم والنيكل والموليبدينوم، تُعرف بمتانتها الفائقة ومقاومتها للتآكل، وتُعتبر متوافقة حيويًا عند إنتاجها وفقًا لمعايير محددة.

يُعدّ الفولاذ 420 فولاذًا مقاومًا للصدأ عالي الجودة، إذ يتميز بمقاومة جيدة للتآكل في مجموعة واسعة من التطبيقات، خاصةً عند معالجته حراريًا بشكل صحيح. إن الجمع بين مقاومة التآكل والصلابة العالية ومقاومة التآكل يجعله مادة متعددة الاستخدامات، لا سيما في أدوات المائدة وبعض تطبيقات الأدوات.