420 roestvrij staal: eigenschappen, hardheid en toepassingen

Wat is 420 roestvrij staal?

420 roestvrij staal is een martensitisch roestvrij staal dat is ontwikkeld voor toepassingen die een aanzienlijk hogere hardheid en slijtvastheid vereisen dan conventionele austenitische roestvrij staalsoorten zoals 304 of 316.

Het wordt gewoonlijk aangeduid als:

UNS-S42000

420 bevat ongeveer 12–14% chroom en een hoger koolstofgehalte dan austenitisch roestvast staal voor algemeen gebruik.

Door de combinatie van chroom en koolstof kan het materiaal:

Geaustenitiseerd → Gedoofd → Gehard

om een ​​hoge hardheid en mechanische sterkte te ontwikkelen.

In tegenstelling tot 304 of 316L is 420 magnetisch en kan het conventioneel worden gehard door middel van warmtebehandeling.

Waarom ingenieurs kiezen voor 420 roestvrij staal

420 wordt gewoonlijk geselecteerd wanneer de toepassing het volgende vereist:

• Hoge hardheid

• Goede slijtvastheid

• Warmtebehandelbare sterkte

• Precisieslijpvermogen

• Matige corrosieweerstand

• Magnetisch gedrag

• Betere corrosieweerstand dan conventioneel niet-roestvrij gereedschap of koolstofstaal

Het is met name nuttig voor mechanische componenten waarbij slijtage belangrijker is dan maximale corrosieweerstand of lasbaarheid.

420 roestvrij staal in één zin

420 is een warmtebehandelbaar martensitisch roestvast staal dat wordt gebruikt voor hoge hardheid en slijtvaste componenten die kunnen worden bewerkt vóór het uitharden en na de warmtebehandeling kunnen worden geslepen.

Chemische samenstelling en eigenschappen van 420 roestvrij staal

Chemische samenstelling

Representatieve UNS S42000-samenstellingslimieten worden hieronder weergegeven.

De feitelijke samenstellingseisen zijn afhankelijk van de toepasselijke productspecificatie.

Rol van de belangrijkste legeringselementen

Chroom
Biedt corrosiebestendigheid van roestvrij staal en draagt ​​bij aan de hardbaarheid.

Koolstof
Maakt de vorming van een harde martensitische structuur mogelijk na het blussen.

Een hoger koolstofgehalte ondersteunt over het algemeen een hoger haalbare hardheid, maar kan de taaiheid en corrosieprestaties verminderen als carbiden te veel chroom uit de matrix verbruiken.

Belangrijke opmerking over het koolstofniveau

'420 roestvrij staal' kan betrekking hebben op materialen met verschillende koolstofniveaus, afhankelijk van de productspecificatie en regionale aanduiding.

Dit betekent dat:

• Maximaal haalbare hardheid

• Taaiheid

• Reactie op warmtebehandeling

• Slijtvastheid

kan aanzienlijk variëren tussen producten die worden verkocht onder de bredere 420-familie.

Voor gecontroleerde technische aankopen moeten de exacte standaard en chemische samenstelling worden gespecificeerd in plaats van alleen op de naam van het type te vertrouwen.

Mechanische eigenschappen per materiaalconditie

Mechanische eigenschappen van 420 zijn sterk afhankelijk van:

• Koolstofgehalte

• Austenitiserende temperatuur

• Doofmethode

• Tempertemperatuur

• Sectiegrootte

• Materiële staat

Een enkele trek- of hardheidswaarde mag daarom niet worden beschouwd als representatief voor al het 420-materiaal.

Gegloeide toestand

Gegloeid 420 is zachter en gemakkelijker te bewerken dan gehard materiaal.

Representatieve waarden kunnen ongeveer binnen:

Deze waarden zijn slechts indicatief.

Exacte eisen moeten worden geverifieerd aan de hand van de toepasselijke productspecificatie.

Geharde en getemperde staat

Na uitharding en ontlaten kan 420 aanzienlijk hogere prestaties bereiken:

• Treksterkte

• Opbrengststerkte

• Hardheid

• Slijtvastheid

Typische hardheid hangt sterk af van het koolstofniveau en de tempereeromstandigheden.

Voor veel commerciële 420-kwaliteiten kan de haalbare hardheid zich uitstrekken tot ongeveer:

40–50 HRC

Varianten met een hoger koolstofgehalte binnen de bredere 420-familie kunnen mogelijk een nog hogere hardheid bereiken.

Technische opmerking

De hardheid moet altijd worden gespecificeerd samen met:

• Materiaal standaard

• Startconditie

• Warmtebehandelingsprocedure

• Vereist hardheidsbereik

Voor precisie-slijtageonderdelen alleen het volgende specificeren:

420 roestvrij staal

is vaak onvoldoende.

Typische fysieke eigenschappen

Fysische eigenschappen zijn bij benadering en variëren afhankelijk van de temperatuur en de materiële staat.

Lagere thermische uitzetting dan austenitisch roestvrij staal

420 heeft over het algemeen een lagere thermische uitzettingscoëfficiënt dan 304 of 316L.

Dit kan nuttig zijn voor fijnmechanische componenten, hoewel vervorming door warmtebehandeling nog steeds afzonderlijk moet worden beschouwd.

Corrosiebestendigheid en milieuprestaties

420 biedt een matige corrosieweerstand van roestvrij staal.

De corrosieweerstand is over het algemeen het sterkst wanneer het materiaal:

• Goed gehard

• Goed getemperd

• Schoon

• Gepolijst of fijn afgewerkt

• Vrij van ijzerverontreiniging

420 biedt echter niet dezelfde corrosiemarge als 304, 316 of 316L.

Algemene atmosferische corrosie

420 kan goed presteren in:

• Droge binnenomgevingen

• Milde industriële omgevingen

• Schone atmosferische blootstelling

• Lichte blootstelling aan vocht

Het wordt vaak gebruikt waar mechanische hardheid belangrijker is dan maximale corrosieweerstand.

Zoetwater

420 kan naar tevredenheid presteren in geselecteerde zoetwatertoepassingen.

Geschiktheid hangt af van:

Chloridegehalte / temperatuur / oppervlakteafwerking / blootstellingstijd / spleetgeometrie

Voor continu nat gebruik met aanzienlijke chloriden kan een austenitisch of duplex roestvast staal geschikter zijn.

Chloridebestendigheid

420 is geen chloorbestendige specialistische kwaliteit.

Chloriden kunnen het risico vergroten op:

• Pitten

• Spleetcorrosie

• Oppervlakteverkleuring

Voor:

Blootstelling aan de kust / zoutnevel / zeewater / chlorideprocesvloeistoffen

overweeg 316L, 2205 of 2507, afhankelijk van de ernst van de omgeving.

Mariene en zeewateromgevingen

420 mag niet worden gepositioneerd als roestvrij staal van maritieme kwaliteit.

Directe blootstelling aan zeewater is over het algemeen geen geschikte primaire toepassing.

Wanneer een component met hoge sterkte ook in zeewater moet werken, moet bij de selectie rekening worden gehouden met corrosiebestendige alternatieven in plaats van alleen op hardheid te vertrouwen.

Chemische weerstand

420 biedt weerstand tegen geselecteerde milde chemicaliën, maar mag niet worden gepositioneerd als chemisch verwerkt roestvrij staal.

Overweeg bij agressieve chemische blootstelling het volgende:

316L / 904L / hoger gelegeerd roestvrij staal

afhankelijk van de werkelijke omgeving.

Effect van warmtebehandeling op corrosiebestendigheid

Warmtebehandeling beïnvloedt de corrosieprestaties.

Een onjuiste warmtebehandeling kan ertoe leiden dat chroomrijke carbiden worden gevormd op een manier die de hoeveelheid chroom in de omringende matrix vermindert.

Een goede harding en tempering zijn daarom niet alleen belangrijk voor de mechanische eigenschappen, maar ook voor het behouden van een bruikbare corrosieweerstand.

Milieugeschiktheid

Belangrijkste technische kenmerken

Hoge hardheid

Hardheid is een van de bepalende eigenschappen van 420.

Na de juiste verharding en tempering kan 420 een aanzienlijk hogere hardheid bereiken dan:

304 / 304L / 316 / 316L

Dit maakt hem geschikt voor:

Slijtoppervlakken / pennen / bussen / kleponderdelen / snijonderdelen / mechanische precisiehardware

Goede slijtvastheid

Een hogere hardheid verbetert over het algemeen de weerstand tegen:

• Schurende slijtage

• Glijdende slijtage

• Oppervlaktevervorming

• Mechanische contactschade

De werkelijke slijtageprestaties zijn nog steeds afhankelijk van:

Oppervlakteafwerking / Smering / Contactdruk / Tegenvlakmateriaal / Warmtebehandeling

Warmtebehandelbare mechanische eigenschappen

420 kan worden versterkt door middel van conventionele martensitische warmtebehandeling.

Dit onderscheidt het van austenitische kwaliteiten zoals 304 en 316L.

Het uiteindelijke vastgoedsaldo kan worden aangepast door:

Austenitisatietemperatuur / afschrik- / tempertemperatuur

Magnetisch gedrag

420 is magnetisch in zowel gegloeide als geharde omstandigheden.

Dit is normaal voor martensitisch roestvrij staal.

Matige corrosiebestendigheid

420 biedt nuttige corrosieweerstand voor veel mechanische toepassingen, maar corrosieweerstand is niet de belangrijkste reden om voor deze kwaliteit te kiezen.

Als corrosieprestaties de ontwerpvereiste domineren, kan een andere roestvrijstalen familie geschikter zijn.

Lagere vervormbaarheid

420 biedt niet de ductiliteit van 304 of 316L.

Het vormen moet over het algemeen worden voltooid in de gegloeide toestand vóór de definitieve verharding.

Slechte lasbaarheid

De martensitische transformatie en het relatief hoge koolstofgehalte verhogen het risico op:

• Lasscheuren

• Hoge HAZ-hardheid

• Resterende spanning

• Verminderde taaiheid

Lassen moet daarom worden vermeden wanneer een beter lasbaar roestvrij staal aan de ontwerpvereisten kan voldoen.

Productiecompatibiliteit van 420 roestvrij staal

420 is zeer geschikt voor machinale bewerking en slijpen wanneer de productievolgorde rond warmtebehandeling is gepland.

CNC-bewerking

Compatibiliteit: ✅ Goed in gegloeide staat

420 kan zijn:

Gedraaid/gefreesd/geboord/met schroefdraad/geboord

vóór de uiteindelijke verharding.

Bij uitgebreide bewerkingen wordt normaal gesproken de voorkeur gegeven aan de gegloeide toestand.

Bewerking na uitharding

De moeilijkheidsgraad van de bewerking neemt aanzienlijk toe na het uitharden.

Hoge hardheid neemt toe:

• Snijkracht

• Slijtage van gereedschap

• Warmteopwekking

• Risico op slechte standtijd van het gereedschap

Na de laatste warmtebehandeling wordt vanwege kritische afmetingen vaak de voorkeur gegeven aan slijpen boven uitgebreide conventionele bewerking.

Aanbevolen productievolgorde

Een gebruikelijke route voor precisiecomponenten is:

Gegloeid materiaal

↓

Ruwe bewerking

↓

Semi-nabewerking

↓

Verharden + tempereren

↓

Voltooi het slijpen

↓

Polijsten / Passiveren indien nodig

Deze route maakt het mogelijk dat de meeste materiaalverwijdering plaatsvindt terwijl de legering nog bewerkbaar is.

Boren en tappen

Compatibiliteit: ✅ Goed vóór uitharding

Het boren en tappen dient, indien mogelijk, bij voorkeur vóór de definitieve uitharding te worden voltooid.

Gehard 420 kan het volgende maken:

Kleine gaten / diepe gaten / interne schroefdraad

aanzienlijk moeilijker te produceren.

Slijpen

Compatibiliteit: ✅ Uitstekend

Slijpen is vooral belangrijk voor gehard 420.

Typische toepassingen zijn onder meer:

• Asdiameters

• Dragende oppervlakken

• Ventielcomponenten

• Slijtoppervlakken

• Precisie pinnen

• Gereedschapscomponenten

De maaltoeslag moet vóór de warmtebehandeling worden gepland.

Smeden

Compatibiliteit: ✅

420 kan heet worden gesmeed met behulp van de juiste temperatuurregeling.

Gesmede onderdelen vereisen normaal gesproken een gecontroleerde koeling en daaropvolgende uitgloeiing of warmtebehandeling vóór het uiteindelijke gebruik.

Vormen

Compatibiliteit: ⚠ Beperkt

In de gegloeide toestand kan eenvoudig vormen mogelijk zijn.

420 wordt niet aanbevolen voor:

Zwaar dieptrekken/complexe plaatvorming/fabricage met hoge ductiliteit

Lassen

Compatibiliteit: ⚠ Slecht / niet de voorkeur

Lassen is technisch mogelijk, maar vereist een zorgvuldige procedurecontrole.

Wanneer lassen niet kan worden vermeden, kunnen de volgende overwegingen worden overwogen:

• Voorverwarmen

• Gecontroleerde warmte-inbreng

• Geschikte vulstofkeuze

• Langzame afkoeling

• Warmtebehandeling na het lassen

Voor lasintensieve samenstellingen is 304L of 316L over het algemeen een geschikter materiaal.

Materiaalconditie en warmtebehandeling

Warmtebehandeling is een van de belangrijkste onderdelen van de selectie van 420 roestvrij staal.

Gloeien

Gloeien wordt gebruikt om de hardheid te verminderen en de bewerkbaarheid te verbeteren.

Een typische gloeipraktijk kan het verwarmen inhouden tot ongeveer:

840–900°C

gevolgd door gecontroleerde langzame afkoeling.

De exacte behandeling hangt af van de productgrootte, het koolstofniveau en de toepasselijke specificatie.

Austenitiseren / Verharden

Een typische verhardingscyclus omvat verwarming ongeveer binnen:

980–1050°C

om austeniet te vormen en voldoende koolstof en chroom in oplossing op te lossen.

Vervolgens wordt de component afgeschrikt met behulp van een geschikt koelmedium.

Mogelijke methoden zijn onder meer:

• Olie blussen

• Luchtkoeling voor geschikte sectiegroottes

• Gecontroleerde gasafschrikking bij vacuümwarmtebehandeling

Exacte procesparameters moeten de toepasselijke warmtebehandelingsspecificatie volgen.

Afschrikken

Door afschrikken wordt de austenitische structuur omgezet in martensiet.

Dit levert een hoge hardheid op, maar verhoogt ook:

• Resterende spanning

• Broosheid

• Vervormingsrisico

Na het uitharden is daarom tempereren noodzakelijk.

Temperen

Temperen past het eindsaldo aan van:

Hardheid / sterkte / taaiheid / restspanning

Lagere ontlaattemperaturen behouden over het algemeen een hogere hardheid.

Hogere ontlaattemperaturen verminderen over het algemeen de hardheid terwijl de taaiheid toeneemt.

Hoge hardheid tempereren

Waar maximale hardheid en slijtvastheid vereist zijn, worden gewoonlijk lagere ontlaattemperaturen gebruikt.

Het exacte bereik moet worden geselecteerd op basis van:

Vereiste hardheid/taaiheid/sectiegrootte/serviceconditie

Middelmatig temperbereik

Bepaalde tussentemperaturen kunnen een ongunstige combinatie veroorzaken van:

• Verminderde taaiheid

• Verminderde corrosieweerstand

• Gevoeligheid voor temperverbrossing

Om deze reden mogen generieke warmtebehandelingstemperaturen niet worden gekozen zonder verwijzing naar de toepasselijke legeringsspecificatie en uiteindelijke eigenschappenvereisten.

Temperen bij hogere temperaturen

Temperen bij hogere temperaturen vermindert de hardheid, maar kan de taaiheid verbeteren.

Dit kan nuttig zijn voor:

• Mechanische schok

• Hogere taaiheidseisen

• Componenten waarbij maximale hardheid niet nodig is

Vervorming door warmtebehandeling

Conventioneel martensitisch harden omvat een fasetransformatie en afschrikken.

Dit kan het volgende veroorzaken:

• Dimensionale verandering

• Kromtrekken

• Resterende spanning

Precisieonderdelen moeten daarom het volgende omvatten:

Toelage voor warmtebehandeling / Toelage voor slijpen / Vervormingscontrole / Eindinspectie

420 versus 17-4 PH warmtebehandeling

420 en 17-4 PH zijn beide hittebehandelbare roestvaste staalsoorten, maar het versterkingsmechanisme is anders.

420

Austenitiseren → Afschrikken → Temperen

Primair doel:

Hoge hardheid + slijtvastheid

17-4 uur

Oplossing Behandelen → Leeftijd

Primair doel:

Hoge sterkte + gecontroleerde taaiheid + betere maatstabiliteit

Dit onderscheid is belangrijk bij de keuze tussen de twee kwaliteiten.

Compatibiliteit met oppervlakteafwerking

De oppervlakteconditie is bijzonder belangrijk voor 420 omdat een glad oppervlak beide kan verbeteren:

• Slijtage gedrag

• Corrosieprestaties

Precisie slijpen

Compatibiliteit: ✅ Uitstekend

Precisieslijpen is een van de belangrijkste afwerkingsmethoden voor geharde 420-componenten.

Typische toepassingen zijn onder meer:

Assen / pennen / kleponderdelen / slijtoppervlakken / mechanische precisie-eigenschappen

Mechanisch polijsten

Compatibiliteit: ✅ Uitstekend

420 reageert goed op polijsten.

Een gepolijst oppervlak kan:

• Verminder de oppervlakteruwheid

• Verbeter het uiterlijk

• Verminder de plaatsen waar corrosie kan ontstaan

• Verbeter het contactgedrag

Passivering

Compatibiliteit: ✅ Goed

420 kan na een passende reiniging worden gepassiveerd.

Passivering helpt bij het verwijderen van vrij ijzer en ondersteunt het passieve oppervlak van roestvrij staal.

Het maakt 420 niet gelijk aan 304 of 316L in agressieve omgevingen.

Beitsen

Compatibiliteit: ✅ / Evalueer

Beitsen kan worden gebruikt om oxide- en warmtebehandelingsaanslag te verwijderen.

De proceschemie en de blootstellingstijd moeten worden gecontroleerd om overmatige aantasting te voorkomen.

Parelstralen

Compatibiliteit: ✅ Goed

Parelstralen kan een uniforme, matte afwerking opleveren.

Voor corrosiegevoelige componenten moeten de straalmiddelen worden gecontroleerd om ijzerverontreiniging te voorkomen.

Lasermarkering

Compatibiliteit: ✅ Uitstekend

Geschikt voor:

Onderdeelnummers / Serienummers / Materiaalidentificatie / Traceerbaarheid

Elektrolytisch polijsten

Compatibiliteit: ⚠ Evalueer

420 kan elektrolytisch gepolijst worden, maar dit is normaal gesproken niet de belangrijkste afwerkingsroute voor martensitische componenten met een hoge hardheid.

Voor sanitaire of zeer corrosiegevoelige elektrolytisch gepolijste toepassingen is 316L over het algemeen het meest geschikte basismateriaal.

Algemene afwerkingsopties

Precisieslijpen ✅ / Mechanisch polijsten ✅ / Passiveren ✅ / Beitsen ✅ / Parelstralen ✅ / Lasermarkeren ✅ / Elektrolytisch polijsten ⚠

Opmerking over selectie oppervlakteafwerking

Voor geharde 420-componenten moet de uiteindelijke afwerking samen met de warmtebehandelingsvolgorde worden overwogen.

Een typische route voor precisieproductie kan zijn:

Machine → Harden → Temperen → Afwerken Slijpen → Polijsten → Reinigen / Passiveren

Hierdoor kunnen de uiteindelijke afmetingen en functionele oppervlakken worden gecontroleerd nadat vervorming door de warmtebehandeling heeft plaatsgevonden.

Typische toepassingen van 420 roestvrij staal

420 roestvrij staal wordt vaak gebruikt voor componenten die een hogere hardheid, slijtvastheid en warmtebehandelbare sterkte vereisen dan standaard austenitisch roestvrij staal.

Het is met name geschikt voor fijnmechanische onderdelen die in gegloeide toestand kunnen worden bewerkt, gehard en ontlaten en vervolgens kunnen worden geslepen of gepolijst.

Assen en pennen

Typische toepassingen:

Aandrijfassen / Geleidepennen / Draaipennen / Precisie-assen / Paspennen

420 kan een nuttige combinatie bieden van:

Hardheid / sterkte / slijtvastheid / matige corrosieweerstand

Voor strak gecontroleerde asdiameters is naslijpen na een warmtebehandeling vaak geschikt.

Klep- en pompcomponenten

Typische toepassingen:

Ventielstelen / Ventielcomponenten / Pompassen / Pomphardware / Slijtagecomponenten

420 is nuttig wanneer bewegende componenten een hogere hardheid vereisen dan 304 of 316L.

Voor agressieve chloride- of chemische toepassingen moet de corrosieweerstand afzonderlijk worden beoordeeld.

Bussen en slijtagecomponenten

Typische toepassingen:

Bussen / hulzen / slijtplaten / geleiders / contactcomponenten / bevestigingselementen

Gehard 420 kan een betere weerstand bieden tegen oppervlaktevervorming en glijslijtage dan gewone austenitische roestvaste staalsoorten.

De werkelijke slijtageprestaties zijn nog steeds afhankelijk van:

Tegenvlakmateriaal / Smering / Oppervlakteafwerking / Contactdruk / Warmtebehandeling

Precisie mechanische componenten

Typische toepassingen:

Pennen / Koppelingen / Mechanische hardware / Precisiebehuizingen / Vasthouders / Kleine dragende componenten

420 is een praktische optie waarbij het onderdeel het volgende vereist:

• CNC-bewerking vóór het harden

• Gecontroleerde warmtebehandeling

• Precisie slijpen

• Hoge hardheid

• Matige corrosieweerstand

Snij- en gereedschapsgerelateerde componenten

Typische toepassingen:

Industriële messen / snijcomponenten / schrapers / gereedschapsinzetstukken / matrijsgerelateerde componenten

420 wordt vaak overwogen wanneer een roestvrij materiaal een hogere hardheid vereist dan corrosiebestendige kwaliteiten voor algemeen gebruik.

Voor maximale randvastheid of zeer hoge hardheid kan 440C geschikter zijn.

Bevestigingsmiddelen en hardware met hoge hardheid

Typische toepassingen:

Pennen / Schroeven / Bevestigingsmateriaal / Mechanische bevestigingen / Aanpassingscomponenten

420 kan worden gebruikt waar hardware mechanische vervorming of slijtage moet weerstaan.

Waar corrosieweerstand belangrijker is dan hardheid, kunnen 304 of 316 een beter algemeen evenwicht bieden.

Vorm- en matrijscomponenten

Typische toepassingen:

Vorminzetstukken / Gereedschapscomponenten / Precisiesteunonderdelen / Slijtinzetstukken

420 kan nuttig zijn wanneer:

• Polijstbaarheid

• Hardheid

• Corrosiebestendigheid

• Precisie slijpen

zijn samen nodig.

De vereiste hardheid moet samen met de warmtebehandelingsomstandigheden worden gespecificeerd.

Wanneer moet u kiezen voor 420 roestvrij staal?

420 is een sterke materiaalkeuze wanneer hoge hardheid en slijtvastheid belangrijker zijn dan maximale corrosieweerstand, lasprestaties of plaatvormingsvermogen.

Kies 420 wanneer u dat nodig heeft

• Hoge hardheid

• Goede slijtvastheid

• Warmtebehandelbare mechanische eigenschappen

• CNC-bewerking vóór het harden

• Precisieslijpen na uitharding

• Magnetisch roestvrij staal

• Matige corrosieweerstand

• Betere slijtageprestaties dan 304 of 316

• Een roestvrij alternatief voor sommige niet-roestvrij geharde staalsoorten

420 is vooral geschikt wanneer

Het onderdeel heeft slijtageoppervlakken

420 is nuttig voor componenten die worden blootgesteld aan:

Glijdend contact / herhaald mechanisch contact / oppervlaktebelasting / schurende slijtage

Het onderdeel moet na de bewerking worden gehard

Een veel voorkomende route is:

Gegloeid materiaal → CNC-bewerking → Harden → Temperen → Afwerking slijpen

304 of 316 is te zacht

Wanneer austenitisch roestvast staal voldoende corrosieweerstand maar onvoldoende hardheid biedt, kan 420 een betere mechanische oplossing bieden.

Precisieslijpen maakt deel uit van het productietraject

420 werkt bijzonder goed voor assen, pennen en slijtoppervlakken die na een warmtebehandeling een laatste slijpbeurt nodig hebben.

De juiste warmtebehandelingsconditie voor de 420 selecteren

420 mag niet worden geselecteerd op basis van alleen de soortnaam als de uiteindelijke hardheid belangrijk is.

De vereiste warmtebehandelingsomstandigheden moeten worden afgestemd op de toepassing.

Gegloeide toestand

Selectiedoel:
Bewerking / Beperkt vervormen vóór definitieve verharding

Kies de gegloeide toestand wanneer aanzienlijke materiaalverwijdering vereist is.

Conditie met hoge hardheid

Selectiedoel:
slijtvastheid + oppervlaktehardheid

Lagere ontlaattemperaturen behouden over het algemeen een hogere hardheid na het blussen.

Geschikt waar:

• Slijtage is belangrijk

• Oppervlaktevervorming moet tot een minimum worden beperkt

• De eisen aan de taaiheid zijn matig

Hoger getemperde toestand

Selectie-intentie:
verbeterde taaiheid + verminderde hardheid

Hogere ontlaattemperaturen verminderen de hardheid, maar kunnen zorgen voor een grotere taaiheid en lagere restspanning.

Dit kan geschikt zijn voor onderdelen die worden blootgesteld aan:

• Mechanische schok

• Invloed

• Cyclisch laden

• Grotere sectiegroottes

Opmerking over selectie van warmtebehandeling

De juiste voorwaarde moet worden gedefinieerd door:

Vereiste hardheid / taaiheid / sectiegrootte / slijtagemechanisme / corrosieomgeving / toegestane vervorming

Overweeg een ander cijfer als...

420 roestvrij staal versus vergelijkbare kwaliteiten

420 versus 410 roestvrij staal

Zowel 420 als 410 zijn martensitische roestvaste staalsoorten die door warmtebehandeling kunnen worden gehard.

420 bevat over het algemeen meer koolstof en kan een hogere hardheid en slijtvastheid bereiken.

410 biedt doorgaans een beter evenwicht tussen taaiheid, bewerkbaarheid en algemene mechanische prestaties.

Kies 420 wanneer:
Hogere hardheid en slijtvastheid belangrijker zijn.

Kies 410 wanneer:
Een warmtebehandelbaar roestvast staal voor algemene doeleinden vereist is.

CTA:
Vergelijk 410 versus 420 roestvrij staal

420 versus 440C roestvrij staal

Beide kwaliteiten zijn hittebehandelbare martensitische roestvaste staalsoorten.

440C bevat aanzienlijk meer koolstof en kan een aanzienlijk hogere hardheid bereiken.

420 biedt over het algemeen:

• Betere taaiheid

• Gemakkelijkere bewerking vóór het uitharden

• Meer gematigde reactie op warmtebehandeling

440C is beter geschikt voor:

Lagers / Precisieonderdelen met hoge slijtage / Toepassingen met zeer hoge hardheid

Kies 420 wanneer:
Hoge hardheid vereist is, maar maximale hardheid niet nodig is.

Kies 440C wanneer:
Zeer hoge hardheid en slijtvastheid het ontwerp domineren.

CTA:
Vergelijk 420 versus 440C roestvrij staal

420 versus 17-4 PH roestvrij staal

420 en 17-4 PH zijn beide hittebehandelbare roestvaste staalsoorten, maar hun versterkingsmechanismen en selectieprioriteiten zijn verschillend.

420 toepassingen:

Austenitiseren → Afschrikken → Temperen

17-4 PH-toepassingen:

Oplossing Behandelen → Leeftijd

420 wordt voornamelijk geselecteerd op hardheid en slijtvastheid.

17-4 PH wordt voornamelijk geselecteerd vanwege de hoge structurele sterkte, taaiheid en maatvastheid.

Kies 420 wanneer:
Hardheid en slijtvastheid de belangrijkste vereisten zijn.

Kies 17-4 PH wanneer:
Hoge vloeigrens en taaiheid belangrijker zijn.

CTA:
Vergelijk 420 versus 17-4 PH roestvrij staal

420 versus 304 roestvrij staal

420 kan worden gehard tot een veel hogere sterkte en hardheid.

304 biedt betere corrosieweerstand, vervormbaarheid en lasbaarheid.

Kies 420 wanneer:
Slijtvastheid en warmtebehandelbare hardheid vereist zijn.

Kies 304 wanneer:
Algemene corrosieweerstand en fabricagevermogen belangrijker zijn.

420 versus 316L roestvrij staal

420 biedt een hogere hardheid en slijtvastheid.

316L biedt aanzienlijk betere weerstand tegen chloridecorrosie en lasprestaties.

Kies 420 wanneer:
Het onderdeel hoofdzakelijk een mechanisch slijtageonderdeel is.

Kies 316L wanneer:
Het onderdeel wordt blootgesteld aan chloridehoudende, chemische of gelaste corrosiegevoelige toepassingen.

420 versus 416 roestvrij staal

Beide kwaliteiten zijn martensitisch roestvast staal en kunnen worden gehard.

416 is aangepast voor een betere bewerkbaarheid.

420 wordt over het algemeen geselecteerd vanwege hogere hardheid en slijtageprestaties.

Kies 420 wanneer:
Hardheid en slijtvastheid belangrijker zijn.

Kies de 416 wanneer:
Bewerkingsproductiviteit belangrijker is.

Normen, specificaties en materiaalvormen van 420 roestvrij staal

420 wordt geleverd onder verschillende productnormen, afhankelijk van of het materiaal wordt ingekocht als staaf, plaat, plaat of een andere vorm.

Gemeenschappelijke materiaalaanduidingen

Belangrijke opmerking over gelijkwaardigheid:
420 is een brede familie van martensitisch roestvast staal, en internationale aanduidingen zijn niet altijd exacte één-op-één equivalenten.

Koolstofbereiken kunnen aanzienlijk verschillen.

Voor gecontroleerd technisch werk moeten de feitelijke specificatie en chemie worden gecontroleerd voordat kwaliteiten als onderling uitwisselbaar worden beschouwd.

Gemeenschappelijke ASTM-specificaties

ASTM A276 / A276M

Vaak van toepassing op:

Staven / Vormen

Relevant voor machinaal bewerkte assen, pennen en andere staafcomponenten.

ASTM A479 / A479M

Kan van toepassing zijn op:

Staven en vormen voor ketel- en drukvattoepassingen

waarbij Type 420 is opgenomen in de toepasselijke specificatie.

ASTM A240 / A240M

Afhankelijk van het product en de specificatieomvang kan 420 beschikbaar zijn in platte productvormen zoals:

Plaat / Plaat / Strook

De exacte kwaliteit en mechanische vereisten moeten worden geverifieerd voor de vereiste productvorm.

Gemeenschappelijke Europese productvormen

Afhankelijk van de exacte EN-kwaliteit en specificatie kunnen gerelateerde martensitische roestvaste staalsoorten worden geleverd onder EN 10088-productnormen.

Omdat het koolstofgehalte en de vereisten voor warmtebehandeling aanzienlijk van belang zijn voor roestvrij staal van het type 420, moet de EN-kwaliteit expliciet worden gespecificeerd in plaats van eenvoudigweg te worden omgezet van '420'.

Gemeenschappelijke materiële vormen

420 is algemeen verkrijgbaar als:

Ronde staaf / platte staaf / plaat / plaat / strip / gesmeed materiaal / staaf / precisiegrondstaaf

Ronde staaf

Vaak gebruikt voor:

Assen / pennen / bussen / klepcomponenten / nauwkeurig gedraaide onderdelen

Platte staaf en plaat

Vaak gebruikt voor:

Slijtagecomponenten / gereedschapsonderdelen / matrijscomponenten / gefreesde mechanische onderdelen

Vel & Strook

Gebruikt in geselecteerde toepassingen waar dun martensitisch roestvrij product vereist is.

420 mag niet worden behandeld als een algemene plaatmetaalfabricagekwaliteit.

Gemeenschappelijke materiële omstandigheden

420 kan worden geleverd in omstandigheden zoals:

Gegloeid / Zacht Gegloeid / Gehard / Gehard en getemperd / Geslepen

Voor CNC-bewerkingsprojecten is gegloeid materiaal meestal de meest praktische uitgangsvoorwaarde.

Voor definitieve onderdelen moet de vereiste hardheid of warmtebehandelingsconditie expliciet worden gedefinieerd.

Oppervlakteomstandigheden

Afhankelijk van de productvorm kan 420 worden geleverd als:

Warmgewalst / koudgetrokken / gepeld / gedraaid / geslepen / gepolijst / gegloeid oppervlak

Precisiegeslepen staaf kan bijzonder nuttig zijn voor assen en cilindrische componenten.

Aankoopspecificatie Opmerking

'420 roestvrij staal' alleen levert mogelijk niet voldoende informatie op voor een gecontroleerde technische aankoop.

Dit is vooral belangrijk omdat het koolstofgehalte en de uiteindelijke hardheid kunnen variëren.

Als mechanische eigenschappen van belang zijn, moet de tekening of de aankoopspecificatie het volgende vermelden:

• Cijfer

• UNS-aanduiding

• Toepasselijke ASTM / EN-specificatie

• Productvorm

• Afmetingen

• Startconditie

• Vereiste hardheid

• Verhardingsvereiste

• Tempereringsvereiste

• Oppervlakteconditie

• Slijptoeslag

• Materiaalcertificering

• Traceerbaarheid van warmte/lot

• Certificering voor warmtebehandeling

Een duidelijkere specificatie zou er als volgt uit kunnen zien:

420 / UNS S42000 / ASTM A276 / Gegloeid / Eindhardheid XX–XX HRC

waarbij het hardheidsbereik door de ontwerpingenieur wordt geselecteerd op basis van de daadwerkelijke toepassing.

420 roestvrij staal selectieoverzicht

Kies 420 Voor

Slijtvaste assen / pennen / bussen / klepcomponenten / pompcomponenten / mechanische precisieonderdelen / industriële messen / gereedschapscomponenten / hardware met hoge hardheid

Kies 410 Wanneer

Een martensitische kwaliteit met een lager koolstofgehalte en een bredere, op taaiheid gerichte mechanische balans heeft de voorkeur.

Kies 440C Wanneer

Maximale hardheid en slijtvastheid zijn vereist.

Kies 17-4 PH Wanneer

Hoge structurele sterkte en taaiheid zijn belangrijker dan maximale hardheid.

Kies 304 Wanneer

Corrosiebestendigheid, vervormbaarheid en lassen zijn belangrijker.

Kies 316L Wanneer

Chloridebestendigheid en corrosiegevoelige laswerkzaamheden zijn de belangrijkste vereisten.

Kies 416 Wanneer

Vrij verspanend gedrag en warmtebehandelbare mechanische eigenschappen zijn belangrijker dan maximale hardheid.

Materiaalselectie en technische ondersteuning

Het selecteren van 420 roestvrij staal vereist meer dan alleen het bevestigen van de legeringskwaliteit. Eindhardheid, warmtebehandelingsomstandigheden, bewerkingsvolgorde, maattolerantie en corrosieomgeving moeten allemaal in aanmerking worden genomen vóór de productie.

420 is het meest geschikt wanneer hardheid en slijtvastheid primaire vereisten zijn en een matige corrosieweerstand voldoende is.

NAITE TECH kan vóór productie de materiaalspecificatie samen met de tekening, de vereiste hardheid en het productietraject beoordelen.

Beoordeling van materiaalkwaliteit

420 kan worden getoetst aan toepassingsvereisten zoals:

• Vereiste eindhardheid

• Slijtvastheid

• Mechanische sterkte

• Taaiheid

• Corrosie omgeving

• CNC-bewerkingsvereisten

• Vereisten voor warmtebehandeling

• Slijpvereisten

• Dimensionale tolerantie

• Oppervlakteafwerking

• Productvorm

• Toepasselijke ASTM / EN-specificatie

• Certificerings- en traceerbaarheidsvereisten

Waar een andere roestvrij staalsoort een betere pasvorm biedt, zijn typische alternatieven:

Algemene martensitische mechanische prestaties → 410

Hogere maximale hardheid → 440C

Hoge structurele sterkte + betere taaiheid → 17-4 PH

Hogere bewerkingsproductiviteit → 416

Betere algemene corrosieweerstand → 304

Hogere chloorbestendigheid → 316 / 316L

Beoordeling van hardheidsvereisten

Hardheid is een van de belangrijkste specificatie-items voor 420 roestvrij staal.

De kwaliteitsaanduiding alleen definieert de uiteindelijke hardheid niet.

De uiteindelijke eigenschappen zijn afhankelijk van:

• Koolstofgehalte

• Uitgangsmateriaal staat

• Austenitiserende temperatuur

• Tijd vasthouden

• Doofmethode

• Tempertemperatuur

• Sectiegrootte

• Eindslijpen of afwerken

Voor gecontroleerd technische componenten dient het vereiste hardheidsbereik op de tekening of aankoopspecificatie te worden vermeld.

Een vereiste zoals:

420 / UNS S42000 / ASTM A276 / Eindhardheid XX–XX HRC

is nuttiger voor de productie dan simpelweg:

420 roestvrij staal

Beoordeling van warmtebehandeling

420 ontwikkelt zijn nuttige eigenschappen met hoge hardheid door middel van conventionele martensitische warmtebehandeling.

Een typische productievolgorde kan het volgende omvatten:

Gegloeid materiaal

↓

Ruwe bewerking

↓

Semi-nabewerking

↓

Austenitiserend

↓

Afschrikken

↓

Temperen

↓

Voltooi het slijpen

↓

Polijsten / Passiveren indien nodig

Warmtebehandeling moet worden gekozen op basis van het vereiste evenwicht tussen:

Hardheid / Sterkte / Taaiheid / Slijtvastheid / Vervorming

De hoogst haalbare hardheid is niet automatisch de juiste toestand voor ieder onderdeel.

Bewerkings- en slijprecensie

420 is over het algemeen gemakkelijker te bewerken voordat het definitief uithardt.

Belangrijke productieoverwegingen zijn onder meer:

Gegloeid bewerken
Het meeste draaien, frezen, boren en draadsnijden moet normaal gesproken worden voltooid voordat het definitief wordt uitgehard.

Warmtebehandeling
Precisiekenmerken vereisen mogelijk extra materiaalruimte vóór de warmtebehandeling.

Distortion Control
Quenching kan dimensionale veranderingen of kromtrekken introduceren.

Afwerking Slijpen
Bij kritische asdiameters, lageroppervlakken en slijtagekenmerken kan slijpen nodig zijn na een warmtebehandeling.

Kenmerken van de schroefdraad
De schroefdraad moet, indien praktisch mogelijk, in het algemeen worden afgewerkt vóór het uitharden, tenzij het ontwerp een specifiek nabehandelingsproces vereist.

Corrosie Milieu Review

420 biedt matige corrosieweerstand, maar mag niet in de eerste plaats worden geselecteerd voor gebruik bij ernstige corrosie.

Belangrijke factoren zijn onder meer:

• Chloride concentratie

• Blootstelling aan vocht

• Bedrijfstemperatuur

• Oppervlakteafwerking

• Spleetgeometrie

• Stortingen

• Chemische schoonmaakmiddelen

• Warmtebehandelingstoestand

Waar corrosiebestendigheid de toepassing domineert, kan een andere kwaliteit geschikter zijn.

Typische alternatieven zijn onder meer:

Betere algemene corrosieweerstand → 304

Hogere chloorbestendigheid → 316L

Hoge sterkte + betere chloridebestendigheid → 2205 Duplex

Ernstig chloorgebruik → 2507 Super Duplex

Specificatieoverzicht

Voor gecontroleerde projecten kunnen materiaal- en productievereisten worden beoordeeld samen met:

• 420 / UNS-S42000

• Toepasselijke ASTM / EN-specificatie

• Productvorm

• Materiële afmetingen

• Startconditie

• Uiteindelijke hardheidseis

• Warmtebehandelingseis

• Slijptoeslag

• Oppervlakteafwerking

• Certificeringsvereisten

• Traceerbaarheid van warmte/lot

• Documentatie over warmtebehandeling

De technische tekening en de aankoopspecificatie moeten voorrang hebben op algemene websitereferentiegegevens.

Materiaalkwaliteit en traceerbaarheid voor 420 roestvrij staal

Voor warmtebehandelde 420-componenten moet mogelijk zowel de materiaalidentiteit als de uiteindelijke warmtebehandelingsconditie worden gecontroleerd.

Verificatie van materiaalkwaliteit

Het opgegeven materiaal kan vóór productie worden gecontroleerd aan de hand van de tekening en de inkoopvereisten.

Typische identificatie kan zijn:

420 / UNS-S42000

Wanneer een EN- of andere internationale aanduiding wordt gespecificeerd, moeten de feitelijke chemie- en productspecificatie ook worden bevestigd, in plaats van alleen te vertrouwen op een nominale kwaliteitsconversie.

Conditie uitgangsmateriaal

De toestand van het binnenkomende materiaal kan zowel de bewerking als de uiteindelijke reactie op de warmtebehandeling beïnvloeden.

Typische startomstandigheden kunnen zijn:

• Gegloeid

• Zacht gegloeid

• Koud afgewerkt

• Grond

• Overige gespecificeerde leveringsvoorwaarden

Voor onderdelen die veel bewerking vereisen, is gegloeid materiaal over het algemeen de geprefereerde uitgangssituatie.

Testrapporten van molens

Mill Test Reports kunnen worden geleverd voor toepasselijke materialen en projecten waarbij materiaalcertificering vereist is.

Afhankelijk van de materiaalbron en specificatie kan een MTR het volgende omvatten:

• Materiaalkwaliteit

• Warmte nummer

• Chemische samenstelling

• Mechanische eigenschappen

• Productspecificatie

• Materiële staat

• Productafmetingen

Certificering van warmtebehandeling

Wanneer de uiteindelijke hardheid afhangt van gecontroleerde warmtebehandeling, kunnen gegevens over de warmtebehandeling vereist zijn.

Afhankelijk van het project kan de documentatie het volgende omvatten:

• Warmtebehandelingsproces

• Austenitiserende temperatuur

• Doofmethode

• Tempertemperatuur

• Tijd vasthouden

• Oven- of batchidentificatie

• Datum behandeling

• Resultaten van de uiteindelijke hardheid

De vereiste documentatie moet vóór de productie worden overeengekomen.

Hardheidsverificatie

Hardheidstesten kunnen worden gebruikt om de uiteindelijke warmtebehandelde toestand te verifiëren.

Afhankelijk van de tekening of het inspectieplan kan de verificatie het volgende specificeren:

• Hardheidsschaal

• Vereist hardheidsbereik

• Testlocatie

• Aantal testpunten

• Acceptatiecriteria

Voor precisie-slijtagecomponenten moet de uiteindelijke hardheid worden geëvalueerd samen met de maat- en oppervlaktevereisten.

Traceerbaarheid van warmte en partijen

Warmte-, partij- of batchinformatie kan worden bijgehouden waar traceerbaarheidsvereisten van toepassing zijn.

Dit kan met name relevant zijn voor:

• Warmtebehandelde precisiecomponenten

• Klep- en pompcomponenten

• Slijtvaste onderdelen

• Herhaal productie

• Gecontroleerde materiaalspecificaties

• Door de klant goedgekeurde materiaalbronnen

Inkomende materiaalinspectie

Binnenkomend 420-materiaal kan worden gecontroleerd op:

• Materiaalidentificatie

• Productvorm

• Afmetingen

• Oppervlakteconditie

• Zichtbare gebreken

• Materiële documentatie

• Startconditie waar gespecificeerd

Voor precisie-warmtebehandelde componenten moet de toestand van het uitgangsmateriaal worden bevestigd voordat de productievolgorde wordt voltooid.

PMI en aanvullende materiaalverificatie

Wanneer aanvullende legeringsverificatie vereist is, kan positieve materiaalidentificatie of een andere overeengekomen materiaalverificatiemethode worden overwogen.

De methode, acceptatiecriteria en documentatie moeten vóór de productie worden overeengekomen.

Belangrijk:
PMI kan helpen bij het verifiëren van de legeringschemie, maar bevestigt niet de uiteindelijke hardheid, ontlaatconditie of volledige mechanische prestaties.

Laatste dimensionele inspectie

Omdat 420 normaal gesproken afschrikken en ontlaten ondergaat, moet bij componenten met nauwe tolerantie rekening worden gehouden met vervorming door warmtebehandeling.

De eindinspectie kan bestaan ​​uit:

• Kritische afmetingen

• Asdiameters

• Vlakheid

• Rechtheid

• Rondheid

• Concentriciteit

• Draadfuncties

• Grondoppervlakken

Waar nodig kan een eindslijping worden uitgevoerd voordat de afmetingen worden geaccepteerd.

Documentatie Ondersteuning

Afhankelijk van de projectvereisten kan de ondersteunende documentatie het volgende omvatten:

Materiaalcertificaat / MTR / CoC / Warmtebehandelingscertificaat / Hardheidsrapport / Warmte- of partijregistraties / Inkomende inspectieregistraties / Dimensionale inspectierapporten / Aanvullende overeengekomen kwaliteitsdocumentatie

Opmerking over kwaliteit en traceerbaarheid

Voor 420 roestvrijstalen componenten moeten materiaalcertificering en warmtebehandelingscontrole mogelijk als afzonderlijke controles worden behandeld.

Het materiaalcertificaat identificeert de geleverde legering.

De warmtebehandelings- en hardheidsgegevens verifiëren het proces dat is gebruikt om de uiteindelijke mechanische toestand te ontwikkelen.

Als een project een specifiek hardheidsbereik, warmtebehandelingscertificaat, materiaalstandaard of traceerbaarheid van warmtenummers vereist, moeten deze vereisten tijdens de offerte worden geïdentificeerd.

Technische referenties

De technische informatie op deze pagina is bedoeld als technische referentie en voorlopige materiaalkeuze.

Eisen aan eindmateriaal, warmtebehandeling en mechanische eigenschappen moeten worden geverifieerd aan de hand van de toepasselijke productspecificatie.

ASTM Internationaal

ASTM A276 / A276M
Roestvrijstalen staven en vormen.

Relevant voor veel 420 staafcomponenten die worden gebruikt voor CNC-bewerking.

ASTM A479 / A479M
Roestvaststalen staven en vormen voor ketel- en drukvattoepassingen waarbij de toepasselijke kwaliteit en eisen zijn gespecificeerd.

ASTM A240 / A240M
Roestvrijstalen plaat, plaat en strip waarbij het vereiste platte product Type 420 onder de toepasselijke specificatie valt.

Europese normen

Gerelateerde martensitische roestvaste staalsoorten kunnen worden gespecificeerd onder de toepasselijke EN 10088-productnormen.

Omdat de kwaliteiten van het type 420 qua koolstofgehalte kunnen variëren, moet de exacte EN-aanduiding worden geverifieerd in plaats van aan te nemen dat dit een directe één-op-één-conversie is.

Materiaalaanduidingen

AISI / ASTM-type: 420

UNS: S42000

Algemene EN vergelijkbare kwaliteit: 1.4021*

Gemeenschappelijke EN-aanduiding: X20Cr13*

JIS-familie: SUS 420J1 / SUS 420J2*

*Internationale aanduidingen kunnen verschillen wat betreft koolstofbereik en specificatie-eisen. Bevestig de daadwerkelijke gelijkwaardigheid vóór gecontroleerde inkoop.

Aanvullende technische referenties

Materiaal- en warmtebehandelingsinformatie kan ook worden beoordeeld aan de hand van technische gegevens die zijn gepubliceerd door:

• ASTM Internationaal

• Britse roestvrij staalvereniging

• Wereld roestvrij

• Grote producenten van roestvrij staal

• Toepasselijke specificaties voor warmtebehandeling

• Klant- of industriestandaarden

Technische noot

Algemene websitegegevens mogen geen toepassingsspecifieke technische beoordeling vervangen waarbij eisen op het gebied van hardheid, slijtage, vermoeidheid, breuk, corrosie of veiligheid van cruciaal belang zijn.