Acero inoxidable 420 | 1.2083 | 2Cr13

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El acero inoxidable 420 es un martensítico acero inoxidable, que es un tipo de aleación de hierro y cromo. Es parte de la Serie 400 clasificaciones de acero inoxidable. A diferencia de otros tipos de acero inoxidable, el acero inoxidable AISI 420 es magnético.

1. Aplicaciones

  • Cubiertos y herramientas afiladas 
  • Instrumentos médicos y quirúrgicos 
  • Moldes de plástico y herramientas de moldeo 
  • Piezas de válvulas y bombas 
  • Engranajes, ejes y rodillos 
  • Aplicaciones industriales y resistentes al desgaste 
  • Copas y otras piezas conformadas 
  • Rodamientos 
  • Otras aplicaciones: Ballestas, Herramientas manuales, Imanes, Elementos de fijación, piezas de maquinaria, placas de prensa, Componentes de escape de automóviles, Matrices para la perforación fina de micropatrones en láminas metálicas, Electrodomésticos y utensilios.

2. Composición de acero inoxidable 420

ElementoCarbono (C)Manganeso (Mn)Silicio (Si)Fósforo (P)Azufre (S)Cromo (Cr)
Composicional ≤ 0,15%≤ 1.00%≤ 0,50%≤ 0,040%≤ 0,030%12.00 – 14.00%

【Referencia: Bringas, JE (Ed.). (2004). Manual de normas comparativas mundiales del acero (3.ª ed., pág. 434). ASTM International.】

3. Propiedades del acero inoxidable 420

  • Dureza y resistencia al desgaste: Tras un tratamiento térmico adecuado, el acero inoxidable 420 alcanza una dureza de 46-52 HRC. Esta dureza le confiere una buena resistencia al desgaste y a la corrosión.
  • Resistencia a la corrosión: El cromo en el acero inoxidable AISI 420 forma una capa de pasivación que protege su superficie y proporciona una excelente resistencia a la corrosión en ambientes atmosféricos, domésticos e industriales moderados.
  • Pulibilidad: Este grado exhibe una excelente capacidad de pulido, lo que lo convierte en la opción preferida para aplicaciones que requieren un acabado de superficie de alta calidad, como moldes de inyección de plástico y componentes ópticos.
  • Tenacidad y soldabilidad: El contenido de carbono es mayor que el del acero bajo en carbono, lo que lo hace más duro, pero con menor tenacidad. Debido a su alto contenido de carbono, también presenta baja soldabilidad. Si es necesaria la soldadura, se requieren tratamientos térmicos de precalentamiento y post-soldadura importantes (como recocido) suelen ser necesarios para evitar el agrietamiento. Se podría considerar el uso de metales de aporte especializados (p. ej., ERNiCr-3), aunque esto puede afectar la resistencia y dureza finales del área de soldadura.
  • Maquinabilidad: En estado recocido, el acero 420 ofrece una maquinabilidad aceptable. Para aplicaciones que requieren un mecanizado más complejo, se ofrece una variante de mecanizado libre. 420 °F (con azufre añadido) está disponible. Tenga en cuenta que la adición de azufre puede reducir ligeramente la tenacidad de entalla.
Acero para herramientas 2Cr13

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4. Tratamiento térmico

Los aceros inoxidables martensíticos, incluido el acero inoxidable 420, se endurecen calentándolos por encima de su temperatura de transformación para lograr una estructura completamente austenítica, seguido de un enfriamiento rápido en aceite o aire. Presentan una baja conductividad térmica, lo que puede provocar un calentamiento desigual durante el calentamiento rápido o el temple, lo que puede provocar deformaciones, alabeos o grietas. Por lo tanto, recomendamos encarecidamente el precalentamiento.

El tratamiento térmico implica austenitización, temple y luego revenido para optimizar sus propiedades mecánicas, particularmente ductilidad y tenacidad.

4.1 Endurecimiento (austenitización)

La temperatura de endurecimiento del acero 420 es 975 °C a 1075 °C (1787 °F a 1967 °F)Aunque algunas fuentes indican una temperatura de entre 954 °C y 1010 °C (1750 °F y 1850 °F), según nuestra experiencia, el primer rango es más adecuado.

El tiempo de remojo suele ser de aproximadamente 30 minutos por pulgada (1,2 minutos por milímetro) de espesor a la temperatura de endurecimiento.

Para evitar la descarburación, el acero inoxidable 420 debe endurecerse en una atmósfera neutra controlada, al vacío o en un entorno de horno de sal neutra.

4.2 Enfriamiento

Para piezas complejas o con formas irregulares, sugerimos el temple al aire para minimizar la deformación y reducir el riesgo de agrietamiento. Si se requiere una mayor dureza, optamos por el temple en aceite. El proceso de temple consiste en enfriar el material a... 66 °C (150 °F) cuando se enfría al aire, o para 66-93 °C (150-200 °F) Cuando se enfría con aceite. Tenga en cuenta que el tratamiento de revenido debe realizarse inmediatamente después del temple.

4.3 Templado

Templado Puede mejorar la tenacidad y la resistencia del 420 y ajustar su dureza. El material de acero 420 debe someterse al menos dos ciclos de templado, o incluso tres. Para la mayoría de las aplicaciones, la temperatura mínima de revenido es 204 °C (400 °F)El tiempo de remojo es 2 horas por pulgada (4,7 minutos por milímetro) de espesor A la temperatura especificada. Entre cada ciclo de revenido, las piezas deben enfriarse naturalmente a temperatura ambiente.

Efecto de la temperatura de revenido en las propiedades:

  1. Dureza después de diferentes temperaturas de revenido:La dureza del acero inoxidable 420 es: 52 HRC mínimo a 149 °C (300 °F), 50 HRC mínimo a 204 °C (400 °F) y 48 HRC mínimo a 316 °C (600 °F).
  2. Resistencia a la corrosión y fragilización por templee: El acero 420 tiene la característica de fragilización por temple. NO templar a temperaturas SUPERIORES a 427 °C (800 °F), ya que este rango de temperatura puede resultar en una disminución significativa de la resistencia al impacto y la resistencia a la corrosión. Esta reducción se atribuye a la precipitación de carburos de cromo más gruesos (Cr₂₃C₆), que puede crear zonas de cromo empobrecido alrededor de los carburos. Este efecto negativo desaparece cuando la temperatura de revenido es de 593 °C (1100 °F) o superior. A temperaturas superiores a 600 °C, se cree que la difusión del cromo "repara" estas zonas empobrecidas, restaurando la resistencia a la corrosión. Dentro de este rango de temperatura, la tenacidad del acero 420 aumenta, pero su dureza disminuye.

4.4 Alivio de tensiones (material no endurecido)

Para piezas de acero inoxidable 420 sin templar, la liberación de tensiones se puede realizar calentando lentamente a 677 °C (1250 °F) y remojo durante 2 horas por cada pulgada de espesor., seguido de un enfriamiento lento en el horno a temperatura ambiente.

[Referencia: Leed, RM (2007). Solucionador de problemas en la fabricación de herramientas y matrices. Sociedad de Ingenieros de Manufactura.]

5. Calificaciones equivalentes

  • JIS (Japón):SUS420J1, SUS420J2
  • DIN (Alemania):4021, 1.4028, 1.2083 (X42Cr13 – se utiliza a menudo para moldes)
  • GB (China): 2Cr13

6. Compare el acero inoxidable 420 con otros aceros.

6.1 Acero inoxidable 420 frente a 304

El acero 420 es una aleación martensítica dura, fuerte, resistente al desgaste y magnética, ideal para aplicaciones que requieren un alto rendimiento tras el tratamiento térmico. Sin embargo, requiere un manejo cuidadoso durante la soldadura y el revenido para una óptima resistencia a la corrosión. El acero 304, por otro lado, es una aleación austenítica dúctil, moldeable y generalmente no magnética, apreciada por su versátil resistencia a la corrosión, excelente soldabilidad e idoneidad para una amplia gama de aplicaciones generales y de alta temperatura.

Característica420304
ClasificaciónMartensíticoAustenítico
¿Magnético?Sí (Ferromagnético)Generalmente no (no magnético en estado recocido)
¿Endurecible?Sí, mediante tratamiento térmico (templado y revenido)No, se endurece con el trabajo en frío.
Contenido de carbonoSuperior (0,15% mín., a menudo 0,2-0,4%)Inferior (máximo 0,08%)
Contenido de níquelMuy bajo o ausenteSignificativo (8-12%)
Dureza máximaMucho más alto (por ejemplo, C-54 a C-60 después del tratamiento térmico)Inferior (máximo B-92 recocido)
CorrosiónModerado, dependiente del tratamiento térmico; inferior a 304Bueno, “el mejor todoterreno”; superior a 420
SoldabilidadDifícil de soldarExcelente soldabilidad (especialmente 304L)
DurezaMenor resistencia al impacto, susceptible a la fragilidad por revenido.Alta ductilidad y tenacidad
Usos típicosCubiertos, instrumentos quirúrgicos, moldes, ejes, válvulasProcesamiento de alimentos, electrodomésticos, escapes de automóviles, uso general.

6.2 Acero inoxidable 420 frente a 316

El acero 420 es un acero inoxidable martensítico templable con alta resistencia, dureza y resistencia al desgaste, pero con una resistencia moderada a la corrosión y es sensible al tratamiento térmico. Por el contrario, el acero 316 es un acero inoxidable austenítico no templable con una excelente resistencia a la corrosión, especialmente en entornos con cloruros, donde presenta una resistencia excepcional a la corrosión por picaduras y grietas.

Característica420316 
ClasificaciónMartensíticoAustenítico
TemplabilidadPuede endurecerse mediante tratamiento térmico hasta más de 50 HRC.No se puede endurecer mediante tratamiento térmico, pero sí mediante trabajo en frío.
DurezaRecocido: B-92 Rockwell. Tratamiento térmico: C-54 Rockwell.Recocido: B-80 Rockwell (hasta B-90).
Resistencia a la tracciónRecocido: 95 ksi. Tratamiento térmico: hasta 250 ksi.Recocido: 75 ksi (316), 70 ksi (316L).
límite elásticoRecocido: 50 ksi. Tratamiento térmico: hasta 200 ksi.Recocido: 30 ksi (316), 25 ksi (316L).
DuctilidadBuena tenacidad, pero la ductilidad disminuye a medida que aumenta la dureza.Excelente ductilidad y alta elongación, incluso a bajas temperaturas.
Resistencia a la corrosiónBuena, pero generalmente inferior a la de los grados austeníticos. El revenido puede reducir la resistencia.Excelente, especialmente contra la corrosión por picaduras y grietas debido al molibdeno.
SoldabilidadDifícil de soldar; no recomendado para aplicaciones soldadas.Buena soldabilidad, especialmente el grado 'L' (316L).
Propiedades magnéticasFerromagnético.Generalmente no magnético (puede ser ligeramente magnético después del trabajo en frío).
Aplicaciones comunesCubiertos, instrumentos quirúrgicos, moldes, ejes, piezas de válvulas.Procesamiento químico, aplicaciones marinas, revestimiento arquitectónico, implantes médicos.

Preguntas frecuentes

1. What is 420 stainless steel?

420 stainless steel is a martensitic stainless steel and is also the most commonly used martensitic stainless steel. It has similar corrosion resistance to 410 stainless steel, but with higher strength and hardness. It is also widely known as “cutlery stainless steel.”

2. What are the key properties of 420 stainless steel?

It has a hardness of 52-55 HRC (or Rockwell C55 when hardened and stress relieved), a density of 0.280 lbs/in³ (7.74 g/cm³), and a tensile strength of 275,000 psi (230 ksi or 1586 MPa when hardened and stress relieved). It is magnetic in both annealed and hardened conditions. Additionally, it possesses good machining properties, is hardenable, polishable, and conditionally acid resistant.

3. What is the chemical composition of 420 stainless steel?

Its chemical makeup typically includes Carbon (C) at 0.15 – 0.36% (or 0.15% minimum, extending up to 0.5% in some variations), Chromium (Cr) at 12 – 14%, and a maximum of 1.0% each for Silicon (Si) and Manganese (Mn). Phosphorus (P) is typically 0.04% Max and Sulphur (S) is 0.03% Max.

4. Does 420 stainless steel rust?

420 stainless steel has excellent corrosion resistance. It can resist corrosion from the atmosphere, fresh water, steam, gasoline, alcohol, blood, sweat, grease, and food.

5. Is 420 stainless steel magnetic?

Yes, 420 stainless steel is attracted to a magnet and is magnetic in both its annealed and hardened states.

6. What is the hardness of 420 stainless steel?

The hardness of 420 stainless steel ranges from 52 to 55 HRC.

7. What are the equivalent international standards for 420 stainless steel?

420 stainless steel has several equivalent international standards, including AISI 420, BS970 420S37, 420S45, DIN 1.4021, 1.4025, 1.4034, AFNOR Z30C13, Z40C14y JIS SUS 4200JI, 420J2. It is also covered by ASTM A 176 and AMS 5506 specifications, and its UNS number is S42000.

8. What are the typical uses for 420 stainless steel?

Typical uses include bearing manufacture, valve parts, hose connectors & fittings. It is also widely used for cutlery, surgical and dental instruments, scissors, tapes, and straight edges. It is considered ideal for applications that demand both good corrosion resistance and high hardness.

9. Is 420 stainless steel suitable for knives?

Yes, 420 stainless steel, particularly the 420HC (High Carbon) variant with proper heat treatment, is considered suitable and can be an excellent steel for knives. While some generic 420 might be considered outdated for general-use knives due to its softness and poorer edge retention, 420HC is known for being tough, stainless, easy to sharpen, and having respectable edge retention. Companies like Buck Knives have achieved solid performance with 420HC through specialized heat treatments.

10. Is 420 stainless steel considered “budget” or “low-quality” for knives?

While often referred to as a “budget” steel because it is an older alloy, 420 stainless steel is not necessarily low-quality. Its performance heavily relies on the heat treatment it receives; with proper heat treatment (especially for 420HC), it can be a solid, usable, and even underrated performer for real-world use. It offers good corrosion resistance, toughness, and ease of sharpening, making it a viable option for everyday carry (EDC) knives.

11. Is 420 stainless steel suitable for swords?

No, 420 stainless steel is generally not recommended for functional swords and is often found in “wall hangers” (decorative swords). The carbon content of 420 can be fairly low, making the blade softer. Functional swords are typically made from carbon steel because it is cheaper, easier to forge, and easier to heat treat for the required performance. Stainless steel swords are broadly viewed as too brittle and prone to chipping or shattering for practical use.

12. Can 420 stainless steel be used with aluminum?

There are conflicting views on the compatibility of stainless steel (including 420) with aluminum, particularly in exterior or wet environments, due to the risk of galvanic corrosion. Some sources indicate that stainless steel can be worse than galvanized steel when in contact with aluminum, leading to severe aluminum corrosion in marine or wet conditions. Conversely, other sources suggest stainless steel bolts might be used to avoid galvanic reactions, or that reactions are minimal in mild conditions due to aluminum’s protective oxide layer. To mitigate potential galvanic corrosion, it is widely recommended to use isolation washers made of plastic or rubber between the two metals to minimize direct contact.

13. How does heat treatment affect 420 stainless steel’s performance?

Heat treatment is crucial for enhancing the performance characteristics of 420 stainless steel. Its maximum corrosion resistance is achieved only when the steel is fully hardened or hardened and stress-relieved; it is generally never used in the annealed condition for optimal corrosion resistance. Proper heat treatment can significantly improve properties such as hardness and edge retention, especially for variants 420HC. When 420 is soft (annealed), it is flexible; when hardened, it becomes quite hard.

14. How is 420 stainless steel heat-treated?

Common heat treatment processes for 420 stainless steel include:

  • Annealing (for maximum softness): Heat uniformly to 1500 – 1650°F (816 – 899°C) and cool slowly in the furnace.
  • Process Annealing: Calentar a 1350 – 1450°F (732 – 788°C), then air cool.
  • Endurecimiento: Preheat, then heat to 1800 – 1950°F (982 – 1066°C), soak at the temperature, and then air cool or quench in warm oil.
  • Alivio del estrés: Heat at 300 – 800°F (149 – 427°C) for 1 to 3 hours, then cool in air or quench in oil or water.

15. Is 420 stainless steel weldable?

Martensitic stainless steel series, including type 420, has limited weldability. If welding is required, it is recommended to preheat to 550°F (260°C). It is also recommended to perform heat treatment after welding.

16. Is 420 stainless steel formable?

Yes, if 420 stainless steel is annealed for maximum softness, it can be moderately drawn and formed.

17. What are the temperature limitations for 420 stainless steel?

420 stainless steel is not typically used at temperatures exceeding 800°F (427°C). This is because higher temperatures lead to rapid softening and a loss of its corrosion resistance.

18. What is the difference between 420 and 420HC stainless steel, particularly regarding carbon content?

The key difference lies in their carbon content, which significantly impacts their performance. Generic 420 (and 420J) typically has a lower carbon content, around 0.15%. In contrast, 420HC (High Carbon) has a notably higher carbon content, usually around 0.46%. This higher carbon content, especially when combined with specialized heat treatment, provides 420HC with improved hardness, better edge retention, and more robust performance for applications like knives. The variation in carbon content among different 420 grades explains why sources may report different carbon percentages for “420” steel.

19. How does 420 stainless steel compare to 440 stainless steel?

Both 420 and 440 are generally considered decent and usable “budget” stainless steels. 420 (specifically 420HC) is described as very tough with respectable edge retention. 440 (particularly 440C) can achieve higher hardness (58 HRC or above) and typically offers better edge retention, though it may not be as tough as 420. 440C is also a corrosion-resistant martensitic chromium steel with high wear resistance. The specific grade and heat treatment are important for comparing their actual performance.

20. How does 420 stainless steel’s corrosion resistance compare to 316 stainless steel?

While 420 stainless steel offers good corrosion resistance compared to other cutlery steels, its corrosion resistance is inferior to 316 stainless steel. SAE 316 and 316L (often called “marine grade”) are chromium, nickel, molybdenum alloys known for their superior strength and corrosion resistance, and are considered biocompatible when produced to specific standards.

21. Is 420 a good stainless steel?

420 steel is indeed a good stainless steel, offering a satisfactory level of corrosion resistance for a wide range of applications, particularly when properly heat-treated. Its combination of corrosion resistance with achievable high hardness and wear resistance makes it a versatile material, notably for cutlery and certain tooling applications. 

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