Nerezová ocel 420 je martenzitická nerezová ocel, což je typ slitiny železa a chromu. Patří do klasifikace nerezových ocelí řady 400. Na rozdíl od některých jiných typů nerezové oceli je nerezová ocel AISI 420 magnetická.
1. Aplikace
- Příbory a nástroje s ostrými hranami
- Lékařské a chirurgické nástroje
- Plastové formy a nástroje pro výrobu forem
- Díly ventilů a čerpadel
- Ozubená kola, hřídele a válečky
- Průmyslové a otěruvzdorné aplikace
- Poháry a další tvarované díly
- Ložiska
- Další použití: Pružiny, Ruční nářadí, Magnety, Spojovací prvky, Strojní součásti, Lisovací desky, Součásti automobilových výfuků, Matrice pro jemné propichování mikrovzorů do kovových plechů, Domácí spotřebiče a nádobí.
2. Složení nerezové oceli 4201
| Živel | uhlík (C) | mangan (Mn) | křemík (Si) | fosfor (P) | síra (S) | Chrom (Cr) |
| Kompoziční | 0.15- 0.40% | ≤ 1,00% | ≤ 0,501 TP3T | ≤ 0,040% | ≤ 0,030% | 12.00 – 14.00% |
3. Vlastnosti nerezové oceli 420
- Tvrdost a odolnost proti opotřebení: Po vhodném tepelném zpracování má nerezová ocel 420 tvrdost 46–52 HRC. Tato tvrdost mu poskytuje dobrou odolnost proti opotřebení a korozi.
- Odolnost proti korozi: Chrom v nerezové oceli AISI 420 tvoří pasivační vrstvu, která chrání její povrch a poskytuje vynikající odolnost proti korozi v mírném atmosférickém, domácím i průmyslovém prostředí.
- Leštitelnost: Tato třída vykazuje vynikající leštitelnost, takže je preferovanou volbou pro aplikace vyžadující vysoce kvalitní povrchovou úpravu, jako jsou plastové vstřikovací formy a optické komponenty.
- Houževnatost a svařitelnost: Obsah uhlíku je vyšší než u nízkouhlíkové oceli, což ji činí tvrdší než nízkouhlíkovou ocel, ale s nižší houževnatostí. Vzhledem k vysokému obsahu uhlíku má také špatnou svařitelnost. Pokud je svařování nutné, je nutné provést značné předehřívání a tepelné zpracování po svařování (jako např. žíhání) jsou často nutné k zabránění praskání. Lze zvážit použití specializovaných přídavných kovů (např. ERNiCr-3), i když to může ovlivnit konečnou pevnost a tvrdost svarové oblasti.
- Obrobitelnost: V žíhaném stavu nabízí ocel 420 dobrou obrobitelnost. Pro aplikace vyžadující složitější obrábění, varianta volného obrábění, 420F (s přidanou sírou), je k dispozici. Všimněte si, že přídavek síry může mírně snížit vrubovou houževnatost.
Máte zájem o nerezovou ocel AISI 420? Vyplňte prosím níže uvedený formulář a kontaktujte nás!
4. Tepelné zpracování
Martenzitické nerezové oceli, včetně nerezové oceli 420, se kalí zahříváním nad jejich transformační teplotu, aby se dosáhlo plně austenitické struktury, a následným rychlým ochlazením v oleji nebo na vzduchu. Má nízkou tepelnou vodivost, což může vést k nerovnoměrnému ohřevu během rychlého ohřevu nebo kalení, což má za následek deformaci, deformaci nebo praskání. Proto důrazně doporučujeme předehřev.
The Tepelné zpracování nerezové oceli 420 zahrnuje austenitizaci, kalení a následné popouštění za účelem optimalizace jeho mechanických vlastností, zejména tažnosti a houževnatosti.
4.1 Kalení (austenitizace)
Teplota kalení oceli 420 je 975 °C až 1075 °C (1787 °F až 1967 °F), ačkoli některé zdroje uvádějí teplotu od 954 °C do 1010 °C (1750 °F až 1850 °F). Na základě našich zkušeností je však vhodnější první rozmezí.
Doba namáčení je obvykle asi 30 minut na palec (1,2 minuty na milimetr) tloušťky při teplotě kalení.
Aby se zabránilo oduhličení, měla by být nerezová ocel 420 kalena v kontrolované neutrální atmosféře, vakuu nebo v prostředí pece s neutrální solí.
4.2 Kalení
U složitých nebo nepravidelně tvarovaných obrobků doporučujeme kalení na vzduchu, abychom minimalizovali deformaci a snížili riziko praskání. Pokud je požadována vyšší tvrdost, volíme kalení v oleji. Proces kalení zahrnuje ochlazení materiálu na 66 °C (150 °F) při kalení vzduchem nebo 66–93 °C (150–200 °F) při kalení v oleji. Vezměte prosím na vědomí, že popouštění by mělo být provedeno ihned po kalení.
4.3 Temperování
Temperování může zlepšit houževnatost a pevnost oceli 420 a upravit její tvrdost. Ocel 420 musí podstoupit alespoň dva temperovací cykly, nebo dokonce tři. Pro většinu aplikací je minimální teplota popouštění 204 °C (400 °F)Doba namáčení je 2 hodiny na palec (4,7 minuty na milimetr) tloušťky při specifikované teplotě. Mezi jednotlivými cykly popouštění by se měly díly nechat přirozeně vychladnout na pokojovou teplotu.
Vliv teploty popouštění na vlastnosti:
- Tvrdost po různých teplotách popouštěníTvrdost nerezové oceli 420 je: minimálně 52 HRC při 149 °C (300 °F), minimálně 50 HRC při 204 °C (400 °F) a minimálně 48 HRC při 316 °C (600 °F).
- Křehnutí za tepla a odolnost proti korozie: Ocel 420 má charakteristiku křehnutí za popouštění. NEPOPUŠTĚJTE při teplotách NAD 427 °C (800 °F), protože tento teplotní rozsah může vést k významnému snížení rázové houževnatosti a odolnosti proti korozi. Toto snížení se připisuje srážení hrubších karbidů chromu (Cr23C6), které mohou kolem karbidů vytvářet oblasti ochuzené o chrom. Tento negativní efekt mizí, když je teplota popouštění 593 °C (1100 °F) nebo vyšší. Při teplotách nad 600 °C se předpokládá, že difúze chromu tyto ochuzené zóny “zahojí” a obnoví odolnost proti korozi. V tomto teplotním rozsahu se houževnatost oceli 420 zvyšuje, ale její tvrdost klesá.
4.4 Uvolnění pnutí (nekalený materiál)2
U nekalených dílů z nerezové oceli 420 lze uvolnění pnutí provést pomalým zahříváním na 677 °C (1250 °F) a namáčení po dobu 2 hodin na palec tloušťky, následované pomalým ochlazením v peci na pokojovou teplotu.
5. Ekvivalentní známky
- JIS (Japonsko):SUS420J1, SUS420J2
- DIN (Německo):4021, 1.4028, 1.2083 (X42Cr13 – často používaná pro formy)
- GB (Čína): 2Cr13 a 4Cr13.
6. Porovnejte nerezovou ocel 420 s jinými ocelemi
6.1 Nerezová ocel 420 vs. 304
Ocel 420 je tvrdá, pevná, odolná proti opotřebení a magnetická martenzitická slitina, která se nejlépe hodí pro aplikace vyžadující vysoký výkon po tepelném zpracování. Pro optimální odolnost proti korozi však vyžaduje opatrné zacházení během svařování a popouštění. Ocel 304 je naopak tvárná, tvárná, obecně nemagnetická austenitická slitina, ceněná pro svou všestrannou odolnost proti korozi, vynikající svařitelnost a vhodnost pro širokou škálu obecných a vysokoteplotních aplikací. Více informací o tomto tématu naleznete na srovnání nerezové oceli 420 a 304.
| Funkce | 420 | 304 |
| Klasifikace | Martenzitický | Austenitický |
| Magnetický? | Ano (feromagnetické) | Typicky ne (nemagnetické v žíhaném stavu) |
| Kalitelná? | Ano, tepelným zpracováním (kalením a popouštěním) | Ne, tvrdne za studena |
| Obsah uhlíku | Vyšší (min. 0,15%, často 0,2–0,4%) | Nižší (max. 0,08%) |
| Obsah niklu | Velmi nízké nebo žádné | Významný (8-12%) |
| Maximální tvrdost | Mnohem vyšší (např. C-54 až C-60 po tepelném zpracování) | Nižší (max. žíhané B-92) |
| Koroze | Střední, závislé na tepelném zpracování; nižší než 304 | Dobrý, “nejlepší všestranný”; vyšší než 420 |
| Svařitelnost | Obtížné svařování | Vynikající svařitelnost (zejména 304L) |
| Houževnatost | Nižší rázová houževnatost, náchylnost k popouštěcí křehkosti | Vysoká tažnost a houževnatost |
| Typické použití | Příbory, chirurgické nástroje, formy, hřídele, ventily | Zpracování potravin, spotřebiče, automobilové výfuky, univerzální |
6.2 Nerezová ocel 420 vs. 316
Ocel 420 je prokalitelná martenzitická nerezová ocel s vysokou pevností, tvrdostí a odolností proti opotřebení, ale má střední odolnost proti korozi a je citlivá na tepelné zpracování. Naproti tomu ocel 316 je neprokalitelná austenitická nerezová ocel s vynikající odolností proti korozi, zejména v chloridovém prostředí, kde vykazuje vynikající odolnost vůči bodové a štěrbinové korozi. Více informací o tomto tématu naleznete na Nerezová ocel 420 vs. 316
| Funkce | 420 | 316 |
| Klasifikace | Martenzitický | Austenitický |
| Kalitelnost | Tepelným zpracováním lze zkalit na tvrdost přes 50 HRC. | Nelze vytvrdit tepelným zpracováním; lze vytvrdit tvářením za studena. |
| Tvrdost | Žíhané: B-92 Rockwell. Tepelně zpracované: C-54 Rockwell. | Žíhané: B-80 Rockwell (až B-90). |
| Pevnost v tahu | Žíhané: 95 ksi. Tepelně zpracované: až 250 ksi. | Žíhané: 75 ksi (316), 70 ksi (316L). |
| Mez kluzu | Žíhané: 50 ksi. Tepelně zpracované: až 200 ksi. | Žíhané: 30 ksi (316), 25 ksi (316L). |
| Tažnost | Dobrá houževnatost, ale tažnost se snižuje s rostoucí tvrdostí. | Vynikající tažnost a vysoká tažnost, a to i při nízkých teplotách. |
| Odolnost proti korozi | Dobré, ale obecně horší než austenitické jakosti. Popouštění může snížit odolnost. | Vynikající, zejména proti bodové a štěrbinové korozi způsobené molybdenem. |
| Svařitelnost | Obtížně se svařuje; nedoporučuje se pro svařované aplikace. | Dobrá svařitelnost, zejména u oceli třídy ‘L’ (316L). |
| Magnetické vlastnosti | Feromagnetické. | Obecně nemagnetické (může být mírně magnetické po tváření za studena). |
| Běžné aplikace | Příbory, chirurgické nástroje, formy, hřídele, části ventilů. | Chemické zpracování, námořní aplikace, architektonické obklady, lékařské implantáty. |
- Bringas, JE (ed.). (2004). Příručka srovnávacích světových ocelářských norem (3. vydání, s. 434). ASTM International. ↩︎
- Leed, RM (2007). Poradce při potížích s výrobou nástrojů a zápustek. Společnost výrobních inženýrů. ↩︎
Nejčastější dotazy
Nerezová ocel 420 je martenzitická nerezová ocel a je také nejčastěji používanou martenzitickou nerezovou ocelí. Má podobnou odolnost proti korozi jako nerezová ocel 410, ale s vyšší pevností a tvrdostí. Je také všeobecně známá jako “nerezová ocel na příbory”.”
Má tvrdost 52-55 HRC (nebo Rockwell C55 po kalení a uvolnění pnutí), hustotu 0,280 lbs/in³ (7,74 g/cm³) a pevnost v tahu 275 000 psi (230 ksi neboli 1586 MPa po kalení a uvolnění pnutí). Je magnetický jak za žíhaného, tak za kalení. Kromě toho má dobré obrobitelné vlastnosti, je kalitelný, leštitelný a podmíněně odolný vůči kyselinám.
Jeho chemické složení obvykle zahrnuje uhlík (C) v množství 0,15–0,361 TP3T (nebo minimálně 0,151 TP3T, v některých variantách až 0,51 TP3T), chrom (Cr) v množství 12–141 TP3T a maximálně 1,01 TP3T pro křemík (Si) a mangan (Mn). Fosfor (P) je obvykle 0,041 TP3T Max a síra (S) je 0,031 TP3T Max.
Nerezová ocel 420 má vynikající odolnost proti korozi. Je odolná vůči korozi způsobené atmosférou, sladkou vodou, párou, benzínem, alkoholem, krví, potem, mastnotou a potravinami.
Ano, nerezová ocel 420 je přitahována magnetem a je magnetická jak v žíhaném, tak v kaleném stavu.
Tvrdost nerezové oceli 420 se pohybuje od 52 do 55 HRC.
Nerezová ocel 420 má několik ekvivalentních mezinárodních norem, včetně AISI 420, BS970 420S37, 420S45, DIN 1.4021, 1.4025, 1.4034, AFNOR Z30C13, Z40C14 a JIS SUS 4200JI, 420J2. Je také pokryta specifikacemi ASTM A 176 a AMS 5506 a její číslo UNS je S42000.
Mezi typické použití patří výroba ložisek, dílů ventilů, hadicových spojek a armatur. Široce se používá také pro výrobu příborů, chirurgických a zubních nástrojů, nůžek, pásek a pravítek. Je považován za ideální pro aplikace, které vyžadují jak dobrou odolnost proti korozi, tak vysokou tvrdost.
Ano, nerezová ocel 420, zejména varianta 420HC (s vysokým obsahem uhlíku), je s vhodným tepelným zpracováním považována za vhodnou a může být vynikající ocelí pro nože. Zatímco některé generické oceli 420 mohou být považovány za zastaralé pro běžné nože kvůli své měkkosti a horší držení ostří, ocel 420HC je známá svou odolností, nerezovou úpravou, snadným ořezáváním a slušnou držením ostří. Společnosti jako Buck Knives dosáhly s ocelí 420HC solidního výkonu díky specializovanému tepelnému zpracování. Více informací o tomto článku naleznete na Je nerezová ocel 420 vhodná na nože??
I když se o nerezové oceli 420 často říká “levná ocel“, protože se jedná o starší slitinu, nemusí být nutně nekvalitní. Její výkon silně závisí na tepelném zpracování, kterému se podrobuje; při správném tepelném zpracování (zejména u oceli 420HC) může být pro reálné použití solidní, použitelnou a dokonce podceňovanou. Nabízí dobrou odolnost proti korozi, houževnatost a snadné broušení, což z ní činí vhodnou volbu pro nože pro každodenní nošení (EDC).
Ne, nerezová ocel 420 se obecně nedoporučuje pro funkční meče a často se používá v “nástěnných závěsech” (dekorativních mečích). Obsah uhlíku v oceli 420 může být poměrně nízký, což činí čepel měkčí. Funkční meče se obvykle vyrábějí z uhlíkové oceli, protože je levnější, snáze se kuje a snáze se tepelně zpracovává pro dosažení požadovaného výkonu. Meče z nerezové oceli jsou obecně považovány za příliš křehké a náchylné k odštípnutí nebo rozbití pro praktické použití.
Existují protichůdné názory na kompatibilitu nerezové oceli (včetně 420) s hliníkem, zejména ve venkovním nebo vlhkém prostředí, kvůli riziku galvanické koroze. Některé zdroje uvádějí, že nerezová ocel může být při kontaktu s hliníkem horší než pozinkovaná ocel, což vede k silné korozi hliníku v mořských nebo vlhkých podmínkách. Naopak jiné zdroje naznačují, že k zabránění galvanickým reakcím by mohly být použity šrouby z nerezové oceli, nebo že reakce jsou v mírných podmínkách minimální díky ochranné oxidové vrstvě hliníku. Pro zmírnění potenciální galvanické koroze se všeobecně doporučuje používat mezi oběma kovy izolační podložky vyrobené z plastu nebo gumy, aby se minimalizoval přímý kontakt.
Tepelné zpracování je zásadní pro zlepšení výkonnostních charakteristik nerezové oceli 420. Její maximální odolnosti proti korozi je dosaženo pouze tehdy, když je ocel plně kalená nebo kalená a uvolněná od pnutí; pro optimální odolnost proti korozi se obecně nikdy nepoužívá v žíhaném stavu. Správné tepelné zpracování může výrazně zlepšit vlastnosti, jako je tvrdost a držení hran, zejména u varianty 420HC. Když je 420 měkká (žíhaná), je pružná; po kalení se stává poměrně tvrdou.
Standardní procesy tepelného zpracování nerezové oceli 420 zahrnují:
Žíhání (pro maximální měkkost): Rovnoměrně zahřejte na 816–899 °C a pomalu ochlaďte v peci.
Žíhání: Zahřejte na 732–788 °C (1350–1450 °F) a poté ochlaďte na vzduchu.
Kalení: Předehřejte, poté zahřejte na 982–1066 °C (1800–1950 °F), nechte vychladnout při této teplotě a poté ochlaďte na vzduchu nebo kalte v teplém oleji.
Uvolnění pnutí: Zahřívejte na 149–427 °C po dobu 1 až 3 hodin, poté ochlaďte na vzduchu nebo kalte v oleji či vodě.
Martenzitická nerezová ocel, včetně typu 420, má omezenou svařitelnost. Pokud je nutné svařování, doporučuje se předehřátí na 260 °C. Po svařování se také doporučuje provést tepelné zpracování.
Ano, pokud je nerezová ocel 420 žíhána pro maximální měkkost, lze ji mírně táhnout a tvarovat.
Nerezová ocel 420 se obvykle nepoužívá při teplotách přesahujících 427 °C (800 °F). Je to proto, že vyšší teploty vedou k rychlému změknutí a ztrátě odolnosti proti korozi.
Klíčový rozdíl spočívá v obsahu uhlíku, který významně ovlivňuje jejich výkon. Generická ocel 420 (a 420J) má obvykle nižší obsah uhlíku, kolem 0,151 TP3T. Naproti tomu ocel 420HC (s vysokým obsahem uhlíku) má výrazně vyšší obsah uhlíku, obvykle kolem 0,461 TP3T. Tento vyšší obsah uhlíku, zejména v kombinaci se specializovaným tepelným zpracováním, poskytuje oceli 420HC vylepšenou tvrdost, lepší držení ostří a robustnější výkon pro aplikace, jako jsou nože. Rozdíly v obsahu uhlíku mezi různými jakostmi oceli 420 vysvětlují, proč zdroje mohou uvádět různá procenta uhlíku pro ocel “420”.
Jak oceli 420, tak i 440 jsou obecně považovány za slušné a použitelné “levné” nerezové oceli. Ocel 420 (konkrétně 420HC) je popisována jako velmi houževnatá s úctyhodnou retencí hran. Ocel 440 (zejména 440C) může dosáhnout vyšší tvrdosti (58 HRC nebo vyšší) a obvykle nabízí lepší retenci hran, i když nemusí být tak houževnatá jako 420. 440C je také korozivzdorná martenzitická chromová ocel s vysokou odolností proti opotřebení. Pro porovnání jejich skutečného výkonu jsou důležité specifická jakost a tepelné zpracování.
Zatímco nerezová ocel 420 nabízí ve srovnání s jinými příborovými ocelemi dobrou odolnost proti korozi, její odolnost proti korozi je horší než u nerezové oceli 316. SAE 316 a 316L (často nazývané “námořní třída”) jsou slitiny chromu, niklu a molybdenu známé svou vynikající pevností a odolností proti korozi a při výrobě podle specifických norem jsou považovány za biokompatibilní.
Ocel 420 je skutečně dobrá nerezová ocel, která nabízí uspokojivou úroveň odolnosti proti korozi pro širokou škálu aplikací, zejména při správném tepelném zpracování. Její kombinace odolnosti proti korozi s dosažitelnou vysokou tvrdostí a odolností proti opotřebení z ní činí všestranný materiál, zejména pro výrobu příborů a některých nástrojů.
Získejte konkurenceschopnou cenovou nabídku na nerezovou ocel 420
S více než 20 lety zkušeností s kováním je Aobo Steel vaším důvěryhodným partnerem pro vysoce výkonnou nerezovou ocel 420. Nabízíme nejen materiály, ale i řešení. Využijte naše hluboké znalosti oboru a spolehlivý dodavatelský řetězec pro úspěch vašeho projektu.
✉ Kontaktujte nás vyplněním níže uvedeného formuláře