Aço Inoxidável 420: Propriedades e Aplicações

O aço inoxidável 420 é um material versátil, conhecido por sua temperabilidade e resistência à corrosão. Entender suas características é fundamental para determinar se é a escolha certa para sua aplicação. Na Aobo Steel, com nossa vasta experiência em aços para ferramentas, podemos ajudá-lo a avaliar sua adequação.

1. Composição do Aço 420

O aço 420 pertence ao aço inoxidável martensítico família. Isso significa que sua microestrutura pode ser transformada por meio de tratamento térmico para atingir alta dureza e resistência. Assim como outros aços martensíticos, o aço 420 é magnético.

2. Principais propriedades do aço inoxidável 420

• Dureza e resistência ao desgaste. Uma das principais vantagens do aço 420 é sua capacidade de atingir alta dureza após tratamento térmico adequado, normalmente atingindo 46–52 HRC. Essa dureza proporciona boa resistência à abrasão e ao desgaste.
• Resistência à corrosão. O aço inoxidável 420 oferece excelente resistência à corrosão em ambientes atmosféricos amenos, domésticos e industriais. Seu teor de cromo forma uma camada passiva que protege a superfície.
• Polibilidade. Esta classe apresenta excelente polibilidade, o que a torna a escolha preferida para aplicações que exigem um acabamento de superfície de alta qualidade, como moldes de injeção de plástico e componentes ópticos.
• Considerações sobre tenacidade e soldabilidade. Embora o teor de carbono aumente a dureza, ele consequentemente reduz a tenacidade em comparação com os graus de baixo carbono. Também torna soldagem de aço 420 desafiadoraSe a soldagem for necessária, pré-aquecimento significativo e tratamentos térmicos pós-soldagem (como recozimento) são frequentemente necessários para evitar rachaduras. O uso de metais de adição especializados (por exemplo, ERNiCr-3) pode ser considerado, embora isso possa afetar a resistência e a dureza finais da área soldada.
• Usinabilidade. Em sua condição recozida, o aço 420 oferece usinabilidade razoável. Para aplicações que exigem usinagem mais complexa, uma variante de usinagem livre, Tipo 420F (com adição de enxofre), está disponível. Observe que a adição de enxofre pode reduzir ligeiramente a tenacidade ao entalhe.

3. Tratamento térmico

Compreender o tratamento térmico do aço inoxidável 420 é fundamental para atingir as propriedades mecânicas específicas necessárias para suas aplicações. Na Aobo Steel, com mais de duas décadas de especialização em aços para ferramentas e ligas, sabemos que o controle preciso durante o tratamento térmico revela todo o potencial deste material. Este guia descreve os principais processos.

3.1 Recozimento de aço 420

Se o seu processo de fabricação exigir o amolecimento do aço 420 para melhorar a usinabilidade ou conformabilidade, o recozimento é o primeiro passo necessário.

Procedimento de recozimento

1. Aquecimento: Aqueça lentamente o aço até 788°C (1.450°F).
2. Imersão: Certifique-se de que o aço fique completamente encharcado nessa temperatura para obter uma estrutura interna uniforme.
3. Resfriamento: O resfriamento lento é crucial para a maciez. A taxa recomendada é de 14 °C (25 °F) por hora até 482 °C (900 °F). Após esse período, o aço pode ser resfriado ao ar até a temperatura ambiente.
4. Resultado: Esse processo normalmente produz uma dureza máxima de 221 HB.

Nota importante: Para evitar a descarbonetação (perda de carbono da superfície), realize o recozimento em atmosfera neutra controlada, vácuo ou forno de sal neutro.

3.2 Endurecimento de aço 420

Um tratamento térmico de têmpera é essencial para atingir a máxima resistência e resistência ao desgaste inerentes ao aço 420. Isso envolve austenitização seguida de têmpera.

Austenitização

1. Aquecimento: Aqueça o aço na faixa de 954–1.010 °C (1.750–1.850 °F).
2. Imersão: Deixe de molho completamente em temperatura ambiente para garantir a transformação completa em austenita. Uma recomendação geral de espessura é de 30 minutos por polegada (1,2 minutos por mm). Utilize a extremidade mais alta da faixa de temperatura para máxima dureza e resistência à corrosão.
3. Atmosfera: Para minimizar o risco de descarbonetação nessas altas temperaturas, use um forno de atmosfera neutra controlada, a vácuo ou de sal neutro.

Resfriamento

1. Propósito: O resfriamento rápido transforma a austenita em martensita dura.
2. Métodos:

1. Têmpera de ar: Preferível para formatos complexos, a fim de minimizar o risco de distorção e rachaduras. Resfrie ao ar até cerca de 66 °C (150 °F).
2. Têmpera em óleo: Pode ser usado para maior dureza, se a geometria da peça permitir. Resfriar em óleo a 66–93 °C (150–200 °F).
   
   3. Próximo passo crucial: Temperar o aço imediatamente após têmpera para aliviar tensões internas na martensita.

3.3 Aço temperado 420

O revenimento é uma etapa obrigatória após o endurecimento. Ele reduz a fragilidade, alivia o estresse da têmpera e permite ajustar o equilíbrio entre dureza e tenacidade.

Procedimento de têmpera

1. Ciclos: Geralmente requer têmpera dupla; aplicações exigentes podem precisar de têmpera tripla.
2. Processo: Para cada ciclo, aqueça até a temperatura de têmpera desejada, deixe de molho e depois deixe esfriar ao ar até a temperatura ambiente.
3. Tempo de imersão: O tempo padrão de imersão da espessura para cada têmpera é de 2 horas por polegada (4,7 minutos por mm). Certifique-se de resfriar o ar até a temperatura ambiente entre os ciclos.

Selecionando a temperatura de têmpera

• Uso geral: Recomenda-se uma temperatura mínima de 400°F (204°C).
• Zona de Evitação Crítica: Não tempere entre 800°F (427°C) e 1.100°F (593°C). A têmpera nesta faixa causa fragilização do temperamento, reduzindo significativamente a resistência ao impacto e à corrosão.
• Maior Resistência: O revenimento a 1.100 °F (593 °C) ou mais restaura a resistência ao impacto e à corrosão, mas reduz a dureza.
• Maior dureza (acima de 50 HRC): Podem ser usadas temperaturas mais baixas (cerca de 482°F / 250°C) ou temperaturas mais altas (cerca de 932°F / 500°C).
• Consideração sobre resistência à corrosão: O revenimento em temperaturas mais altas (~932°F / 500°C) pode precipitar carbonetos de cromo, reduzindo potencialmente a resistência à corrosão. Temperaturas de revenimento mais baixas são frequentemente preferidas para o aço 420, para a melhor combinação de alta dureza. e resistência à corrosão.

3.4 Aço 420 para alívio de tensões

Um ciclo de alívio de tensão pode minimizar a distorção durante o processo de endurecimento posterior se as peças de aço 420 passarem por conformação, endireitamento ou usinagem significativos antes endurecimento.

Procedimento de alívio de tensões (material não endurecido)

1. Aquecimento: fogo baixo até cerca de 1.250°F (677°C).
2. Imersão: Deixe de molho por aproximadamente 2 horas por polegada (4,7 minutos por mm) de espessura.
3. Resfriamento: Deixe esfriar lentamente (se possível, deixe esfriar no forno) até a temperatura ambiente.

Observação: Se aliviar o estresse endurecido material, a temperatura de alívio de tensão deve não exceder a temperatura final de têmpera utilizada.

4. Aplicações comuns do aço 420

Graças ao seu equilíbrio de propriedades, o aço 420 é utilizado em diversas indústrias:

• Talheres: Facas, canivetes, lâminas cirúrgicas.
• Ferramentas: Ferramentas manuais, instrumentos odontológicos e cirúrgicos.
• Moldes: Moldes de injeção de plástico, especialmente para resinas corrosivas como PVC, ou onde é necessário alto polimento. Também pode ser usado para reparar certos aços para ferramentas de moldes.
• Válvulas e componentes: Peças de válvulas, bicos, eixos e engrenagens que exigem resistência moderada à corrosão e alta resistência.

5. Graus e Disponibilidade Equivalentes

Você pode encontrar aço 420 ou graus similares em diferentes padrões internacionais:

• JIS (Japão):SUS420J1, SUS420J2
• DIN (Alemanha):4021, 1.4028, 1.2083 (X42Cr13 – frequentemente usado para moldes)

A Aobo Steel pode fornecer aço 420 em várias formas, incluindo barras, placas e folhas, para atender às suas necessidades específicas.