O aço inoxidável 420 é um aço inoxidável martensítico, um tipo de liga de ferro-cromo. Faz parte da classificação de aços inoxidáveis da série 400. Ao contrário de alguns outros tipos de aço inoxidável, o aço inoxidável AISI 420 é magnético.
1. Aplicações
- Talheres e ferramentas afiadas
- Instrumentos Médicos e Cirúrgicos
- Moldes de plástico e ferramentas para moldes
- Peças de válvulas e bombas
- Engrenagens, eixos e rolos
- Aplicações industriais e resistentes ao desgaste
- Copos e outras peças moldadas
- Rolamentos
- Outras aplicações: Molas, ferramentas manuais, ímãs, fixadores, peças de máquinas, placas de prensa, componentes de escapamento automotivo, matrizes para perfuração fina de micropadrões em chapas metálicas, eletrodomésticos e utensílios domésticos.
2. Composição do aço inoxidável 420
| Elemento | Carbono (C) | Manganês (Mn) | Silício (Si) | Fósforo (P) | Enxofre (S) | Cromo (Cr) |
| Composicional | 0.15- 0.40% | ≤ 1,00% | ≤ 0,50% | ≤ 0,040% | ≤ 0,030% | 12h00 – 14h00% |
3. Propriedades do aço inoxidável 420
- Dureza e resistência ao desgaste: Após o tratamento térmico adequado, o aço inoxidável 420 tem uma dureza de 46–52 HRC. Essa dureza lhe confere boa resistência ao desgaste e à corrosão.
- Resistência à corrosão: O cromo presente no aço inoxidável AISI 420 forma uma camada de passivação que protege sua superfície e proporciona excelente resistência à corrosão em ambientes atmosféricos amenos, domésticos e industriais.
- 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.
- Tenacidade e soldabilidade: The carbon content is higher than that of low-carbon steel, making it harder but with lower toughness. Due to its high carbon content, it also has poor weldability. If welding is necessary, significant preheating and post-weld heat treatments (like 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, 420F (with added sulfur), is available. Note that the addition of sulfur can slightly decrease notch toughness.
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4. Tratamento térmico
Aços inoxidáveis martensíticos, incluindo o aço inoxidável 420, são endurecidos por aquecimento acima de sua temperatura de transformação para atingir uma estrutura totalmente austenítica, seguido de resfriamento rápido em óleo ou ar. Apresentam baixa condutividade térmica, o que pode levar a um aquecimento irregular durante o aquecimento rápido ou têmpera, resultando em distorção, empenamento ou rachaduras. Portanto, recomendamos fortemente o pré-aquecimento.
O Tratamento térmico de aço inoxidável 420 envolve austenitização, têmpera e revenimento para otimizar suas propriedades mecânicas, particularmente ductilidade e tenacidade.
4.1 Endurecimento (Austenitização)
A temperatura de endurecimento do aço 420 é 975 °C a 1075 °C (1787 °F a 1967 °F), embora algumas fontes a indiquem entre 954 °C e 1010 °C (1750 °F e 1850 °F). No entanto, com base em nossa experiência, a primeira faixa é mais apropriada.
O tempo de imersão é normalmente de cerca de 30 minutos por polegada (1,2 minutos por milímetro) de espessura na temperatura de endurecimento.
To prevent decarburization, 420 stainless steel should be hardened in a controlled neutral atmosphere, in a vacuum, or in a neutral-salt furnace.
4.2 Resfriamento rápido
Para peças complexas ou com formas irregulares, sugerimos a têmpera ao ar para minimizar a deformação e reduzir o risco de trincas. Se for necessária uma dureza maior, optamos pela têmpera em óleo. O processo de têmpera envolve o resfriamento do material até 66 °C (150 °F) quando resfriado ao ar, ou para 66-93 °C (150-200 °F) quando temperado em óleo. Observe que o tratamento de têmpera deve ser realizado imediatamente após a têmpera.
4.3 Têmpera
Têmpera pode melhorar a tenacidade e a resistência do 420 e ajustar sua dureza. O material de aço 420 deve passar por pelo menos dois ciclos de têmpera, ou mesmo três. Para a maioria das aplicações, a temperatura mínima de revenimento é 204°C (400°F). O tempo de imersão é 2 horas por polegada (4,7 minutos por milímetro) de espessura na temperatura especificada. Entre cada ciclo de têmpera, as peças devem esfriar naturalmente até a temperatura ambiente.
Efeito da temperatura de revenimento nas propriedades:
- Dureza após diferentes temperaturas de revenimento: 420 stainless steel has a minimum hardness of 52 HRC at 149 °C (300 °F), 50 HRC at 204 °C (400 °F), and 48 HRC at 316 °C (600 °F).
- Resistência à fragilidade e corrosão por têmperae: 420 steel exhibits temper embrittlement. NÃO temperar em temperaturas ACIMA DE 427°C (800°F), pois essa faixa de temperatura pode resultar em uma redução significativa na resistência ao impacto e à corrosão. Essa redução é atribuída à precipitação de carbonetos de cromo mais grosseiros (Cr23C6), que podem criar regiões com depleção de cromo ao redor dos carbonetos. Esse efeito negativo desaparece quando a temperatura de revenimento é de 593 °C (1100 °F) ou superior. Em temperaturas acima de 600 °C, acredita-se que a difusão de cromo "recupere" essas zonas depletadas, restaurando a resistência à corrosão. Dentro dessa faixa de temperatura, a tenacidade do aço 420 aumenta, mas sua dureza diminui.
4.4 Stress Relieving (Unhardened Material)
Para peças de aço inoxidável 420 não endurecidas, o alívio de tensões pode ser realizado por aquecimento lento até 677 °C (1250 °F) e imersão por 2 horas por polegada de espessura, seguido de um resfriamento lento no forno até a temperatura ambiente.
5. Notas equivalentes
- JIS (Japão):SUS420J1, SUS420J2
- DIN (Alemanha):4021, 1.4028, 1.2083 (X42Cr13 – frequentemente usado para moldes)
- GB(China): 2Cr13 e 4Cr13.
6. Compare o aço inoxidável 420 com outros aços
6.1 Aço inoxidável 420 vs 304
420 steel is a hard, strong, wear-resistant, and magnetic martensitic alloy, best suited for applications requiring high performance after heat treatment. However, it requires careful handling during welding and tempering for optimal corrosion resistance. 304 steel, on the other hand, is a ductile, formable, generally non-magnetic austenitic alloy prized for its versatile corrosion resistance, excellent weldability, and suitability for a broad range of applications, including high-temperature use.
| Recurso | 420 | 304 |
| Classificação | Martensítico | Austenítico |
| Magnético? | Sim (ferromagnético) | Normalmente não (não magnético em condições recozidas) |
| Endurecível? | Sim, por tratamento térmico (têmpera e revenimento) | Não, endurece por trabalho a frio |
| Conteúdo de carbono | Mais alto (0,15% min, frequentemente 0,2-0,4%) | Inferior (máx. 0,08%) |
| Teor de níquel | Muito baixo ou ausente | Significativo (8-12%) |
| Dureza Máxima | Muito mais alto (por exemplo, C-54 a C-60 após tratamento térmico) | Inferior (máx. B-92 recozido) |
| Corrosão | Moderado, dependente de tratamento térmico; inferior a 304 | Bom, “melhor polivalente”; superior a 420 |
| Soldabilidade | Difícil de soldar | Excelente soldabilidade (especialmente 304L) |
| Robustez | Menor resistência ao impacto, suscetível à fragilidade por têmpera | Alta ductilidade e tenacidade |
| Usos típicos | Talheres, instrumentos cirúrgicos, moldes, hastes, válvulas | Processamento de alimentos, eletrodomésticos, exaustão automotiva, uso geral |
6.2 Aço inoxidável 420 vs 316
420 steel is a hardenable martensitic stainless steel with high strength, hardness, and wear resistance, but it has moderate corrosion resistance and is heat-treatment-sensitive. In contrast, 316 steel is a non-hardenable austenitic stainless steel with excellent corrosion resistance, particularly in chloride environments, where it exhibits outstanding resistance to pitting and crevice corrosion.
| Recurso | 420 | 316 |
| Classificação | Martensítico | Austenítico |
| Temperabilidade | Pode ser endurecido por tratamento térmico acima de 50 HRC. | Não pode ser endurecido por tratamento térmico; pode ser endurecido por trabalho a frio. |
| Dureza | Recozido: B-92 Rockwell. Tratado termicamente: C-54 Rockwell. | Recozido: B-80 Rockwell (até B-90). |
| Resistência à tracção | Recozido: 95 ksi. Tratado termicamente: até 250 ksi. | Recozido: 75 ksi (316), 70 ksi (316L). |
| Resistência ao escoamento | Recozido: 50 ksi. Tratado termicamente: até 200 ksi. | Recozido: 30 ksi (316), 25 ksi (316L). |
| Ductilidade | Boa tenacidade, mas a ductilidade diminui à medida que a dureza aumenta. | Excelente ductilidade e alto alongamento, mesmo em baixas temperaturas. |
| Resistência à corrosão | Bom, mas geralmente inferior aos aços austeníticos. O revenimento pode reduzir a resistência. | Excelente, especialmente contra corrosão por pites e frestas devido ao molibdênio. |
| Soldabilidade | Difícil de soldar; não recomendado para aplicações soldadas. | Boa soldabilidade, especialmente o grau 'L' (316L). |
| Propriedades magnéticas | Ferromagnético. | Geralmente não magnético (pode ficar levemente magnético após trabalho a frio). |
| Aplicações comuns | Talheres, instrumentos cirúrgicos, moldes, eixos, peças de válvulas. | Processamento químico, aplicações marítimas, revestimento arquitetônico, implantes médicos. |
Perguntas frequentes
420 stainless steel is a martensitic stainless steel and the most commonly used. It has similar corrosion resistance to 410 stainless steel, but with higher strength and hardness. It is also widely known as “cutlery stainless steel.”
Possui dureza de 52-55 HRC (ou Rockwell C55 quando endurecido e com alívio de tensões), densidade de 0,280 lbs/in³ (7,74 g/cm³) e resistência à tração de 275.000 psi (230 ksi ou 1586 MPa quando endurecido e com alívio de tensões). É magnético tanto em condições recozidas quanto temperadas. Além disso, possui boas propriedades de usinagem, é endurecível, polivel e condicionalmente resistente a ácidos.
Its chemical makeup typically includes Carbon (C) at 0.15–0.36% (or a minimum of 0.15%, 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 Sulfur (S) is 0.03% Max.
O aço inoxidável 420 possui excelente resistência à corrosão. Resiste à corrosão atmosférica, água doce, vapor, gasolina, álcool, sangue, suor, gordura e alimentos.
Sim, o aço inoxidável 420 é atraído por um ímã e é magnético tanto no estado recozido quanto no endurecido.
A dureza do aço inoxidável 420 varia de 52 a 55 HRC.
420 stainless steel has several equivalent international standards, including AISI 420, BS970 420S37, 420S45, DIN 1.4021, 1.4025, 1.4034, AFNOR Z30C13, Z40C14, and JIS SUS 4200JI, 420J2. It is also covered by the ASTM A176 and AMS 5506 specifications, and its UNS number is S42000.
Os usos típicos incluem a fabricação de rolamentos, peças de válvulas, conectores e conexões de mangueiras. Também é amplamente utilizado em talheres, instrumentos cirúrgicos e odontológicos, tesouras, fitas e réguas. É considerado ideal para aplicações que exigem boa resistência à corrosão e alta dureza.
Sim, o aço inoxidável 420, particularmente a variante 420HC (alto carbono) com tratamento térmico adequado, é considerado adequado e pode ser um excelente aço para facas. Embora alguns aços 420 genéricos possam ser considerados obsoletos para facas de uso geral devido à sua maciez e menor retenção do fio, o 420HC é conhecido por ser resistente, inoxidável, fácil de afiar e ter uma retenção de fio respeitável. Empresas como a Buck Knives alcançaram um desempenho sólido com o 420HC por meio de tratamentos térmicos especializados.
While often referred to as “budget steel because it is an older alloy, 420 stainless steel is not necessarily low-quality. Its performance heavily depends on the heat treatment it receives; with proper heat treatment (especially for 420HC), it can be a solid, usable, and even underrated performer in real-world applications. It offers good corrosion resistance, toughness, and ease of sharpening, making it a viable option for everyday carry (EDC) knives.
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 to achieve the required performance. Stainless steel swords are broadly viewed as too brittle and prone to chipping or shattering for practical use.
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 corrosion of aluminum 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.
O tratamento térmico é crucial para aprimorar as características de desempenho do aço inoxidável 420. Sua máxima resistência à corrosão só é alcançada quando o aço está totalmente temperado ou temperado e com alívio de tensões; geralmente, nunca é utilizado na condição recozida para obter a resistência ideal à corrosão. O tratamento térmico adequado pode melhorar significativamente propriedades como dureza e retenção de arestas, especialmente para a variante 420HC. Quando o aço 420 é macio (recozido), é flexível; quando temperado, torna-se bastante duro.
Os processos padrão de tratamento térmico para aço inoxidável 420 incluem:
Recozimento (para máxima maciez): Aquecer uniformemente a 1500 – 1650°F (816 – 899°C) e esfriar lentamente no forno.
Recozimento do processo: aquecer a 1350 – 1450°F (732 – 788°C) e depois resfriar ao ar.
Endurecimento: Pré-aqueça e aqueça a 1800 – 1950 °F (982 – 1066 °C), deixe de molho nessa temperatura e depois resfrie ao ar ou resfrie em óleo morno.
Stress Relieving: Heat to 300–800°F (149–427°C) for 1-3 hours, then cool in air or quench in oil or water.
A série de aços inoxidáveis martensíticos, incluindo o tipo 420, apresenta soldabilidade limitada. Se for necessária soldagem, recomenda-se pré-aquecer a 260 °C (550 °F). Também é recomendável realizar tratamento térmico após a soldagem.
Sim, se o aço inoxidável 420 for recozido para máxima maciez, ele pode ser moderadamente trefilado e conformado.
O aço inoxidável 420 normalmente não é usado em temperaturas superiores a 427 °C (800 °F). Isso ocorre porque temperaturas mais altas levam ao amolecimento rápido e à perda de sua resistência à corrosão.
A principal diferença reside no teor de carbono, que impacta significativamente seu desempenho. O aço 420 genérico (e o 420J) normalmente apresenta um teor de carbono menor, em torno de 0,15%. Em contraste, o aço 420HC (alto teor de carbono) apresenta um teor de carbono notavelmente maior, geralmente em torno de 0,46%. Esse maior teor de carbono, especialmente quando combinado com um tratamento térmico especializado, confere ao aço 420HC maior dureza, melhor retenção de fio e desempenho mais robusto para aplicações como facas. A variação no teor de carbono entre os diferentes graus de aço 420 explica por que as fontes podem relatar diferentes porcentagens de carbono para o aço "420".
Tanto o 420 quanto o 440 são geralmente considerados aços inoxidáveis "econômicos" decentes e utilizáveis. O 420 (especificamente o 420HC) é descrito como muito tenaz, com retenção de aresta respeitável. O 440 (particularmente o 440C) pode atingir durezas mais altas (58 HRC ou superior) e normalmente oferece melhor retenção de aresta, embora possa não ser tão tenaz quanto o 420. O 440C também é um aço cromo martensítico resistente à corrosão com alta resistência ao desgaste. A classe específica e o tratamento térmico são importantes para comparar seu desempenho real.
Embora o aço inoxidável 420 ofereça boa resistência à corrosão em comparação a outros aços para talheres, sua resistência à corrosão é inferior à do aço inoxidável 316. SAE 316 e 316L (frequentemente chamados de "grau marítimo") são ligas de cromo, níquel e molibdênio conhecidas por sua resistência superior e resistência à corrosão, sendo consideradas biocompatíveis quando produzidas de acordo com padrões específicos.
O aço 420 é de fato um bom aço inoxidável, oferecendo um nível satisfatório de resistência à corrosão para uma ampla gama de aplicações, especialmente quando tratado termicamente de forma adequada. Sua combinação de resistência à corrosão com elevada dureza e resistência ao desgaste o torna um material versátil, principalmente para cutelaria e certas ferramentas.
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