Aço Inoxidável 420: Propriedades, Dureza e Aplicações

O que é aço inoxidável 420?

O aço inoxidável 420 é um aço inoxidável martensítico desenvolvido para aplicações que exigem dureza e resistência ao desgaste significativamente maiores do que os aços inoxidáveis ​​austeníticos convencionais, como 304 ou 316.

É comumente designado:

UNS S42000

420 contém aproximadamente 12–14% de cromo e um nível de carbono mais alto do que os aços inoxidáveis ​​austeníticos de uso geral.

A combinação de cromo e carbono permite que o material seja:

Austenitizado → Temperado → Temperado

para desenvolver alta dureza e resistência mecânica.

Ao contrário do 304 ou 316L, o 420 é magnético e pode ser endurecido convencionalmente por tratamento térmico.

Por que os engenheiros escolhem o aço inoxidável 420

420 é comumente selecionado quando a aplicação requer:

• Alta dureza

• Boa resistência ao desgaste

• Resistência tratável termicamente

• Capacidade de moagem de precisão

• Resistência moderada à corrosão

• Comportamento magnético

• Melhor resistência à corrosão do que ferramentas convencionais não inoxidáveis ​​ou aços carbono

É particularmente útil para componentes mecânicos onde o desempenho ao desgaste é mais importante do que a máxima resistência à corrosão ou soldabilidade.

Aço inoxidável 420 em uma frase

420 é um aço inoxidável martensítico tratável termicamente usado para componentes de alta dureza e resistentes ao desgaste que podem ser usinados antes do endurecimento e acabados após o tratamento térmico.

Composição Química e Propriedades do Aço Inoxidável 420

Composição Química

Os limites de composição representativos do UNS S42000 são mostrados abaixo.

Os requisitos reais de composição dependem da especificação do produto aplicável.

Papel dos principais elementos de liga

Cromo
Fornece resistência à corrosão do aço inoxidável e contribui para a temperabilidade.

Carbono
Permite a formação de uma estrutura martensítica dura após a têmpera.

Um maior teor de carbono geralmente suporta maior dureza alcançável, mas pode reduzir a tenacidade e o desempenho à corrosão se os carbonetos consumirem muito cromo da matriz.

Nota importante sobre o nível de carbono

O 'aço inoxidável 420' pode cobrir materiais com diferentes níveis de carbono, dependendo da especificação do produto e da designação regional.

Isso significa que:

• Dureza máxima alcançável

• Resistência

• Resposta ao tratamento térmico

• Resistência ao desgaste

pode variar substancialmente entre os produtos vendidos na família 420 mais ampla.

Para compras controladas de engenharia, o padrão exato e a composição química devem ser especificados, em vez de depender apenas do nome da classe.

Propriedades Mecânicas por Condição do Material

As propriedades mecânicas de 420 dependem fortemente de:

• Conteúdo de carbono

• Temperatura de austenitização

• Método de extinção

• Temperatura de têmpera

• Tamanho da seção

• Condição material

Um único valor de tração ou dureza não deve, portanto, ser tratado como representativo de todo o material 420.

Condição recozida

O recozido 420 é mais macio e fácil de usinar do que o material endurecido.

Os valores representativos podem cair aproximadamente dentro de:

Estes valores são apenas indicativos.

Os requisitos exatos devem ser verificados em relação à especificação do produto aplicável.

Condição endurecida e temperada

Após o endurecimento e revenido, o 420 pode atingir valores substancialmente mais elevados:

• Resistência à tracção

• Força de rendimento

• Dureza

• Resistência ao desgaste

A dureza típica depende fortemente do nível de carbono e das condições de revenimento.

Para muitas classes comerciais 420, a dureza alcançável pode se estender até aproximadamente:

40–50 HRC

Variantes com alto teor de carbono dentro da família 420 mais ampla podem atingir dureza ainda maior.

Nota de Engenharia

A dureza deve sempre ser especificada junto com:

• Padrão de materiais

• Condição inicial

• Procedimento de tratamento térmico

• Faixa de dureza necessária

Para componentes de desgaste de precisão, especificando apenas:

Aço Inoxidável 420

muitas vezes é insuficiente.

Propriedades Físicas Típicas

As propriedades físicas são aproximadas e variam com a temperatura e as condições do material.

Menor expansão térmica do que o aço inoxidável austenítico

420 geralmente tem um coeficiente de expansão térmica menor que 304 ou 316L.

Isto pode ser útil para componentes mecânicos de precisão, embora a distorção do tratamento térmico ainda deva ser considerada separadamente.

Resistência à corrosão e desempenho ambiental

420 oferece resistência moderada à corrosão em aço inoxidável.

Sua resistência à corrosão é geralmente mais forte quando o material é:

• Devidamente endurecido

• Adequadamente temperado

• Limpar

• Polido ou finamente acabado

• Livre de contaminação por ferro

Contudo, 420 não fornece a mesma margem de corrosão que 304, 316 ou 316L.

Corrosão Atmosférica Geral

420 pode funcionar bem em:

• Ambientes internos secos

• Ambientes industriais amenos

• Exposição atmosférica limpa

• Exposição à umidade leve

É comumente usado onde a dureza mecânica é mais importante que a resistência máxima à corrosão.

Água doce

420 pode funcionar satisfatoriamente em aplicações selecionadas de água doce.

A adequação depende de:

Conteúdo de cloreto / Temperatura / Acabamento superficial / Tempo de exposição / Geometria da fenda

Para serviço úmido contínuo com cloretos significativos, um aço inoxidável austenítico ou duplex pode ser mais apropriado.

Resistência ao cloreto

420 não é um produto especializado resistente a cloretos.

Os cloretos podem aumentar o risco de:

• Pitting

• Corrosão em fendas

• Coloração de superfície

Para:

Exposição costeira / névoa salina / água do mar / fluidos de processo de cloreto

considere 316L, 2205 ou 2507 dependendo da severidade do ambiente.

Ambientes marinhos e de água salgada

420 não deve ser posicionado como aço inoxidável de qualidade marítima.

A exposição direta à água do mar geralmente não é uma aplicação primária adequada.

Quando um componente de alta resistência também precisar operar em água do mar, a seleção deverá considerar alternativas resistentes à corrosão, em vez de depender apenas da dureza.

Resistência Química

420 oferece resistência a produtos químicos suaves selecionados, mas não deve ser posicionado como um aço inoxidável para processamento químico.

Para exposição química agressiva, considere:

316L / 904L / aço inoxidável de liga superior

dependendo do ambiente real.

Efeito do tratamento térmico na resistência à corrosão

O tratamento térmico influencia o desempenho anticorrosivo.

O tratamento térmico inadequado pode causar a formação de carbonetos ricos em cromo de forma a reduzir o cromo disponível na matriz circundante.

O endurecimento e o revenido adequados são, portanto, importantes não apenas para as propriedades mecânicas, mas também para manter a resistência útil à corrosão.

Adequação Ambiental

Principais características de engenharia

Alta Dureza

A dureza é uma das propriedades que definem o 420.

Após o endurecimento e revenido apropriados, o 420 pode atingir uma dureza substancialmente maior do que:

304/304L/316/316L

Isso o torna adequado para:

Superfícies de desgaste/pinos/buchas/componentes de válvula/componentes de corte/ferragens mecânicas de precisão

Boa resistência ao desgaste

Maior dureza geralmente melhora a resistência a:

• Desgaste abrasivo

• Desgaste deslizante

• Deformação superficial

• Danos por contato mecânico

O desempenho real do desgaste ainda depende de:

Acabamento de superfície/lubrificação/pressão de contato/material de contraface/tratamento térmico

Propriedades mecânicas tratáveis ​​termicamente

420 pode ser reforçado através de tratamento térmico martensítico convencional.

Isto o distingue dos graus austeníticos como 304 e 316L.

O saldo final do imóvel pode ser ajustado através de:

Temperatura de austenitização/temperatura de têmpera/temperatura

Comportamento Magnético

420 é magnético tanto em condições recozidas quanto endurecidas.

Isso é normal para aço inoxidável martensítico.

Resistência moderada à corrosão

420 fornece resistência à corrosão útil para muitas aplicações mecânicas, mas a resistência à corrosão não é o principal motivo para selecionar a classe.

Se o desempenho contra corrosão dominar os requisitos do projeto, outra família de aço inoxidável pode ser mais apropriada.

Menor formabilidade

420 não fornece a ductilidade de 304 ou 316L.

A conformação geralmente deve ser concluída na condição recozida antes do endurecimento final.

Fraca soldabilidade

A transformação martensítica e o teor relativamente elevado de carbono aumentam o risco de:

• Rachaduras de solda

• Alta dureza HAZ

• Estresse residual

• Resistência reduzida

A soldagem deve, portanto, ser evitada quando um aço inoxidável mais soldável puder atender aos requisitos do projeto.

Compatibilidade de fabricação de aço inoxidável 420

420 é adequado para usinagem e retificação quando a sequência de fabricação é planejada em torno do tratamento térmico.

Usinagem CNC

Compatibilidade: ✅ Bom em condição recozida

420 pode ser:

Torneado / Fresado / Furado / Rosqueado / Furado

antes do endurecimento final.

A condição recozida é normalmente preferida para usinagem extensa.

Usinagem Após Endurecimento

A dificuldade de usinagem aumenta significativamente após o endurecimento.

Aumentos de alta dureza:

• Força de corte

• Desgaste da ferramenta

• Geração de calor

• Risco de baixa vida útil da ferramenta

Após o tratamento térmico final, a retificação é frequentemente preferida para dimensões críticas, em vez da usinagem convencional extensa.

Sequência de fabricação recomendada

Uma rota comum para componentes de precisão é:

Material recozido

↓

Usinagem Desbaste

↓

Usinagem de Semiacabamento

↓

Endurecimento + Revenimento

↓

Acabamento de moagem

↓

Polimento/passivação, se necessário

Esta rota permite que a maior parte da remoção de material ocorra enquanto a liga ainda é usinável.

Perfuração e Rosqueamento

Compatibilidade: ✅ Bom antes de endurecer

A perfuração e o rosqueamento devem ser preferencialmente concluídos antes do endurecimento final, sempre que possível.

O 420 endurecido pode fazer:

Furos Pequenos / Furos Profundos / Roscas Internas

consideravelmente mais difícil de produzir.

Moagem

Compatibilidade: ✅ Excelente

A retificação é particularmente importante para o 420 endurecido.

As aplicações típicas incluem:

• Diâmetros do eixo

• Superfícies de rolamento

• Componentes da válvula

• Superfícies de desgaste

• Pinos de precisão

• Componentes de ferramentas

A permissão de moagem deve ser planejada antes do tratamento térmico.

Forjamento

Compatibilidade: ✅

420 pode ser forjado a quente usando controle de temperatura apropriado.

Componentes forjados normalmente requerem resfriamento controlado e posterior recozimento ou tratamento térmico antes do uso final.

Formando

Compatibilidade: ⚠ Limitada

A conformação simples pode ser possível na condição recozida.

420 não é recomendado para:

Estiramento profundo severo/Formação de folhas complexas/Fabricação de alta ductilidade

Soldagem

Compatibilidade: ⚠ Ruim / Não Preferencial

A soldagem é tecnicamente possível, mas requer um controle cuidadoso do procedimento.

Onde a soldagem não puder ser evitada, as considerações podem incluir:

• Pré-aquecimento

• Entrada de calor controlada

• Seleção de enchimento adequado

• Resfriamento lento

• Tratamento térmico pós-soldagem

Para montagens com uso intensivo de soldagem, 304L ou 316L é geralmente um material mais apropriado.

Condição do material e tratamento térmico

O tratamento térmico é uma das partes mais importantes da seleção do aço inoxidável 420.

Recozimento

O recozimento é usado para reduzir a dureza e melhorar a usinabilidade.

A prática típica de recozimento pode envolver aquecimento a aproximadamente:

840–900°C

seguido por resfriamento lento controlado.

O tratamento exato depende do tamanho do produto, nível de carbono e especificação aplicável.

Austenitização / Endurecimento

Um ciclo de endurecimento típico envolve aquecimento aproximadamente dentro de:

980–1050°C

para formar austenita e dissolver carbono e cromo suficientes em solução.

O componente é então temperado usando um meio de resfriamento adequado.

Os métodos possíveis incluem:

• Têmpera em óleo

• Resfriamento a ar para tamanhos de seção adequados

• Têmpera controlada a gás em tratamento térmico a vácuo

Os parâmetros exatos do processo devem seguir as especificações de tratamento térmico aplicáveis.

Têmpera

A têmpera transforma a estrutura austenítica em martensita.

Isso produz alta dureza, mas também aumenta:

• Estresse residual

• Fragilidade

• Risco de distorção

A têmpera é, portanto, necessária após o endurecimento.

Temperamento

A têmpera ajusta o equilíbrio final de:

Dureza / Resistência / Tenacidade / Tensão Residual

Temperaturas de revenido mais baixas geralmente preservam maior dureza.

Temperaturas de revenido mais altas geralmente reduzem a dureza enquanto aumentam a tenacidade.

Têmpera de alta dureza

Onde máxima dureza e resistência ao desgaste são necessárias, temperaturas de revenido mais baixas são comumente usadas.

O intervalo exato deve ser selecionado de acordo com:

Dureza / Resistência / Tamanho da Seção / Condição de Serviço Necessários

Faixa de têmpera intermediária

Certas temperaturas intermediárias de revenimento podem produzir uma combinação desfavorável de:

• Resistência reduzida

• Resistência à corrosão reduzida

• Sensibilidade à fragilização por têmpera

Por esta razão, as temperaturas genéricas de tratamento térmico não devem ser selecionadas sem referência à especificação da liga aplicável e aos requisitos de propriedade final.

Temperamento em temperatura mais alta

O revenido em temperatura mais alta reduz a dureza, mas pode melhorar a tenacidade.

Isso pode ser útil para:

• Choque mecânico

• Requisitos de maior resistência

• Componentes onde a dureza máxima é desnecessária

Distorção de tratamento térmico

O endurecimento martensítico convencional envolve uma transformação de fase e têmpera.

Isso pode causar:

• Mudança dimensional

• Deformação

• Estresse residual

As peças de precisão devem, portanto, incluir:

Tolerância de Tratamento Térmico / Tolerância de Moagem / Controle de Distorção / Inspeção Final

Tratamento térmico 420 vs 17-4 PH

420 e 17-4 PH são aços inoxidáveis ​​tratáveis ​​termicamente, mas o mecanismo de reforço é diferente.

420

Austenitizar → Têmpera → Têmpera

Objetivo principal:

Alta dureza + resistência ao desgaste

17-4PH

Tratamento de Solução → Idade

Objetivo principal:

Alta resistência + tenacidade controlada + melhor estabilidade dimensional

Esta distinção é importante ao escolher entre as duas séries.

Compatibilidade de acabamento de superfície

A condição da superfície é particularmente importante para o 420 porque uma superfície lisa pode melhorar ambos:

• Comportamento de desgaste

• Desempenho de corrosão

Moagem de Precisão

Compatibilidade: ✅ Excelente

A retificação de precisão é um dos métodos de acabamento mais importantes para componentes 420 endurecidos.

As aplicações típicas incluem:

Eixos/pinos/peças de válvula/superfícies de desgaste/características mecânicas de precisão

Polimento Mecânico

Compatibilidade: ✅ Excelente

420 responde bem ao polimento.

Uma superfície polida pode:

• Reduza a rugosidade da superfície

• Melhorar a aparência

• Reduza locais para início de corrosão

• Melhore o comportamento de contato

Passivação

Compatibilidade: ✅ Boa

420 pode ser passivado após limpeza adequada.

A passivação ajuda a remover o ferro livre e dá suporte à superfície passiva de aço inoxidável.

Não faz 420 equivalente a 304 ou 316L em ambientes agressivos.

Decapagem

Compatibilidade: ✅ / Avaliar

A decapagem pode ser usada para remover óxido e incrustações de tratamento térmico.

A química do processo e o tempo de exposição devem ser controlados para evitar ataque excessivo.

Jateamento de contas

Compatibilidade: ✅ Boa

O jateamento de contas pode fornecer um acabamento fosco uniforme.

Para componentes sensíveis à corrosão, o meio de jateamento deve ser controlado para evitar contaminação por ferro.

Marcação a Laser

Compatibilidade: ✅ Excelente

Adequado para:

Números de peça/Números de série/Identificação de material/Rastreabilidade

Eletropolimento

Compatibilidade: ⚠ Avaliar

420 pode ser eletropolido, mas normalmente esta não é a principal rota de acabamento para componentes martensíticos de alta dureza.

Para aplicações sanitárias ou de eletropolimento altamente sensíveis à corrosão, o 316L é geralmente o material de base mais apropriado.

Opções de acabamento comuns

Retificação de precisão ✅ / Polimento mecânico ✅ / Passivação ✅ / Decapagem ✅ / Jateamento de esferas ✅ / Marcação a laser ✅ / Eletropolimento ⚠

Nota de seleção de acabamento de superfície

Para componentes 420 endurecidos, o acabamento final deve ser considerado juntamente com a sequência de tratamento térmico.

Uma rota típica de fabricação de precisão pode ser:

Máquina → Endurecer → Têmpera → Acabamento Moagem → Polir → Limpar / Passivar

Isto permite que as dimensões finais e as superfícies funcionais sejam controladas após a ocorrência da distorção do tratamento térmico.

Aplicações típicas de aço inoxidável 420

O aço inoxidável 420 é comumente usado para componentes que exigem maior dureza, resistência ao desgaste e resistência tratável termicamente do que os aços inoxidáveis ​​austeníticos padrão.

É particularmente adequado para peças mecânicas de precisão que podem ser usinadas na condição recozida, temperadas e revenidas e, em seguida, retificadas ou polidas.

Eixos e pinos

Aplicações típicas:

Eixos de transmissão/pinos guia/pinos de articulação/eixos de precisão/pinos de localização

420 pode fornecer uma combinação útil de:

Dureza/Resistência/Resistência ao Desgaste/Resistência à Corrosão Moderada

Para diâmetros de eixo rigorosamente controlados, o desbaste de acabamento após o tratamento térmico geralmente é apropriado.

Componentes de válvulas e bombas

Aplicações típicas:

Hastes de válvula / Componentes de válvula / Eixos de bomba / Hardware de bomba / Componentes de contato de desgaste

420 é útil onde componentes móveis exigem maior dureza do que 304 ou 316L.

Para serviços agressivos com cloretos ou produtos químicos, a resistência à corrosão deve ser revisada separadamente.

Buchas e componentes de desgaste

Aplicações típicas:

Buchas / Luvas / Placas de Desgaste / Guias / Componentes de Contato / Elementos de Retenção

O 420 endurecido pode fornecer melhor resistência à deformação superficial e ao desgaste por deslizamento do que os aços inoxidáveis ​​austeníticos comuns.

O desempenho real do desgaste ainda depende de:

Material de contraface / Lubrificação / Acabamento de superfície / Pressão de contato / Tratamento térmico

Componentes Mecânicos de Precisão

Aplicações típicas:

Pinos / Acoplamentos / Ferragens Mecânicas / Carcaças de Precisão / Retentores / Pequenos Componentes de Suporte de Carga

420 é uma opção prática onde a peça requer:

• Usinagem CNC antes do endurecimento

• Tratamento térmico controlado

• Moagem de precisão

• Alta dureza

• Resistência moderada à corrosão

Componentes relacionados a corte e ferramentas

Aplicações típicas:

Lâminas Industriais / Componentes de Corte / Raspadores / Insertos de Ferramentas / Componentes Relacionados ao Molde

420 é frequentemente considerado quando um material inoxidável requer maior dureza do que os graus resistentes à corrosão de uso geral.

Para máxima retenção de borda ou dureza muito alta, 440C pode ser mais adequado.

Fixadores e ferragens de alta dureza

Aplicações típicas:

Pinos / Parafusos / Ferragens de Retenção / Fixadores Mecânicos / Componentes de Ajuste

420 pode ser usado onde o hardware deve resistir à deformação mecânica ou ao desgaste.

Onde a resistência à corrosão é mais importante que a dureza, 304 ou 316 podem proporcionar um melhor equilíbrio geral.

Componentes de moldes e matrizes

Aplicações típicas:

Inserções de molde / Componentes de ferramentas / Peças de suporte de precisão / Inserções de desgaste

420 pode ser útil onde:

• Polibilidade

• Dureza

• Resistência à corrosão

• Moagem de precisão

são necessários juntos.

A dureza necessária deve ser especificada juntamente com a condição de tratamento térmico.

Quando você deve escolher o aço inoxidável 420?

420 é uma forte escolha de material quando a alta dureza e a resistência ao desgaste são mais importantes do que a máxima resistência à corrosão, desempenho de soldagem ou capacidade de formação de chapas.

Escolha 420 quando precisar

• Alta dureza

• Boa resistência ao desgaste

• Propriedades mecânicas tratáveis ​​termicamente

• Usinagem CNC antes do endurecimento

• Moagem de precisão após endurecimento

• Aço inoxidável magnético

• Resistência moderada à corrosão

• Melhor desempenho contra desgaste do que 304 ou 316

• Uma alternativa inoxidável para alguns aços endurecidos não inoxidáveis

420 é especialmente adequado quando

A peça tem superfícies de desgaste

420 é útil para componentes expostos a:

Contato Deslizante / Contato Mecânico Repetido / Carga de Superfície / Desgaste Abrasivo

O componente deve ser endurecido após a usinagem

Uma rota comum é:

Material recozido → Usinagem CNC → Endurecimento → Revenimento → Acabamento de retificação

304 ou 316 é muito mole

Quando os aços inoxidáveis ​​austeníticos fornecem resistência à corrosão adequada, mas dureza insuficiente, o 420 pode oferecer uma solução mecânica melhor.

A retificação de precisão faz parte da rota de fabricação

420 funciona particularmente bem para eixos, pinos e superfícies de desgaste que requerem retificação final após tratamento térmico.

Selecionando a condição correta de tratamento térmico 420

420 não deve ser selecionado usando apenas o nome da classe quando a dureza final for importante.

A condição de tratamento térmico necessária deve ser adequada à aplicação.

Condição recozida

Intenção de Seleção:
Usinagem/Formação Limitada Antes do Endurecimento Final

Escolha a condição recozida quando for necessária uma remoção substancial de material.

Condição de alta dureza

Intenção de seleção:
Resistência ao desgaste + Dureza superficial

Temperaturas de revenido mais baixas geralmente preservam maior dureza após a têmpera.

Adequado onde:

• O desgaste é importante

• A deformação da superfície deve ser minimizada

• Os requisitos de resistência são moderados

Condição de temperamento mais elevado

Intenção de Seleção:
Resistência Melhorada + Dureza Reduzida

Temperaturas de revenido mais altas reduzem a dureza, mas podem proporcionar maior tenacidade e menor tensão residual.

Isto pode ser apropriado para componentes expostos a:

• Choque mecânico

• Impacto

• Carregamento cíclico

• Tamanhos de seção maiores

Nota de seleção de tratamento térmico

A condição correta deve ser definida por:

Dureza / Resistência / Tamanho da Seção / Mecanismo de Desgaste / Ambiente de Corrosão / Tolerância de Distorção Necessários

Considere outra nota quando...

Aço inoxidável 420 versus classes semelhantes

Aço inoxidável 420 vs 410

Tanto o 420 quanto o 410 são aços inoxidáveis ​​martensíticos que podem ser endurecidos por tratamento térmico.

420 geralmente contém mais carbono e pode atingir maior dureza e resistência ao desgaste.

410 geralmente fornece um melhor equilíbrio entre tenacidade, usinabilidade e desempenho mecânico geral.

Escolha 420 quando:
Maior dureza e resistência ao desgaste são mais importantes.

Escolha 410 quando:
É necessário um aço inoxidável com tratamento térmico de uso mais geral.

CTA:
Compare o aço inoxidável 410 com o aço inoxidável 420

Aço inoxidável 420 vs 440C

Ambas as classes são aços inoxidáveis ​​martensíticos tratáveis ​​termicamente.

440C contém substancialmente mais carbono e pode atingir uma dureza significativamente maior.

420 geralmente fornece:

• Melhor resistência

• Usinagem mais fácil antes do endurecimento

• Resposta mais moderada ao tratamento térmico

440C é mais adequado para:

Rolamentos / Peças de precisão de alto desgaste / Aplicações de dureza muito alta

Escolha 420 quando:
É necessária alta dureza, mas a dureza máxima é desnecessária.

Escolha 440C quando:
Dureza muito alta e resistência ao desgaste dominam o projeto.

CTA:
Compare o aço inoxidável 420 vs 440C

Aço inoxidável 420 vs 17-4 PH

420 e 17-4 PH são aços inoxidáveis ​​tratáveis ​​termicamente, mas seus mecanismos de fortalecimento e prioridades de seleção são diferentes.

420 usos:

Austenitizar → Têmpera → Têmpera

17-4PH usa:

Tratamento de Solução → Idade

420 é selecionado principalmente para dureza e resistência ao desgaste.

O 17-4 PH é selecionado principalmente para alta resistência estrutural, tenacidade e controle dimensional.

Escolha 420 quando:
Dureza e resistência ao desgaste são os principais requisitos.

Escolha 17-4 PH quando:
Alta resistência ao escoamento e tenacidade forem mais importantes.

CTA:
Compare aço inoxidável 420 vs 17-4 PH

Aço inoxidável 420 vs 304

420 pode ser endurecido com resistência e dureza muito maiores.

304 proporciona melhor resistência à corrosão, conformabilidade e soldabilidade.

Escolha 420 quando:
São necessárias resistência ao desgaste e dureza tratável termicamente.

Escolha 304 quando:
A resistência geral à corrosão e a capacidade de fabricação são mais importantes.

Aço inoxidável 420 vs 316L

420 proporciona maior dureza e resistência ao desgaste.

O 316L fornece resistência à corrosão por cloreto e desempenho de soldagem substancialmente melhores.

Escolha 420 quando:
O componente for principalmente uma peça de desgaste mecânico.

Escolha 316L quando:
O componente for exposto a serviços contendo cloreto, químicos ou soldados sensíveis à corrosão.

Aço inoxidável 420 vs 416

Ambas as classes são aços inoxidáveis ​​martensíticos e podem ser endurecidas.

416 é modificado para melhor usinabilidade.

420 é geralmente selecionado para maior dureza e desempenho ao desgaste.

Escolha 420 quando:
A dureza e a resistência ao desgaste são mais importantes.

Escolha 416 quando:
A produtividade da usinagem for mais importante.

Padrões, especificações e formas de materiais de aço inoxidável 420

420 é fornecido sob diferentes padrões de produto, dependendo se o material é adquirido em barra, chapa, folha ou outra forma.

Designações de materiais comuns

Nota importante sobre equivalência:
420 é uma ampla família de inoxidáveis ​​martensíticos e as designações internacionais nem sempre são equivalentes exatas.

As faixas de carbono podem diferir substancialmente.

Para trabalhos de engenharia controlados, as especificações reais e a química devem ser verificadas antes de tratar as classes como intercambiáveis.

Especificações ASTM comuns

ASTM A276/A276M

Geralmente se aplica a:

Barras / Formas

Relevante para eixos usinados, pinos e outros componentes de barras.

ASTM A479/A479M

Pode aplicar-se a:

Barras e formatos para aplicações em caldeiras e vasos de pressão

onde o Tipo 420 está incluído pela especificação aplicável.

ASTM A240/A240M

Dependendo do escopo do produto e da especificação, o 420 pode estar disponível em formatos de produtos planos, como:

Placa / Folha / Tira

O grau exato e os requisitos mecânicos devem ser verificados para o formato do produto exigido.

Formulários Europeus Comuns de Produtos

Dependendo do grau e especificação EN exatos, os aços inoxidáveis ​​martensíticos relacionados podem ser fornecidos de acordo com os padrões de produto EN 10088.

Como o teor de carbono e os requisitos de tratamento térmico são significativamente importantes para os aços inoxidáveis ​​do tipo 420, o grau EN deve ser especificado explicitamente, em vez de simplesmente ser convertido de '420'.

Formulários de materiais comuns

420 está comumente disponível como:

Barra redonda / barra plana / placa / folha / tira / estoque forjado / tarugo / barra de aterramento de precisão

Barra Redonda

Comumente usado para:

Eixos/pinos/buchas/componentes de válvula/peças torneadas de precisão

Barra plana e prato

Comumente usado para:

Componentes de desgaste/peças de ferramentas/componentes de molde/peças mecânicas fresadas

Folha e tira

Usado em aplicações selecionadas onde é necessário produto inoxidável martensítico fino.

420 não deve ser tratado como uma classe geral de fabricação de chapa metálica.

Condições materiais comuns

420 pode ser fornecido em condições como:

Recozido / Recozido Suave / Endurecido / Endurecido e Revenido / Moído

Para projetos de usinagem CNC, o material recozido é geralmente a condição inicial mais prática.

Para peças finais, a dureza necessária ou a condição de tratamento térmico devem ser definidas explicitamente.

Condições de superfície

Dependendo da forma do produto, o 420 pode ser fornecido como:

Superfície laminada a alta temperatura / estirada a frio / descascada / girada / retificada / polida / recozida

A barra de aterramento de precisão pode ser particularmente útil para eixos e componentes cilíndricos.

Nota de especificação de compra

O “aço inoxidável 420” por si só pode não fornecer informações suficientes para uma compra controlada de engenharia.

Isto é especialmente importante porque o teor de carbono e a dureza final podem variar.

Quando as propriedades mecânicas forem importantes, o desenho ou especificação de compra deverá identificar:

• Nota

• Designação UNS

• Especificação ASTM/EN aplicável

• Formulário do produto

• Dimensões

• Condição inicial

• Dureza necessária

• Requisito de endurecimento

• Requisito de têmpera

• Condição da superfície

• Subsídio de moagem

• Certificação de materiais

• Rastreabilidade de calor/lote

• Certificação de tratamento térmico

Uma especificação mais clara pode ser semelhante a:

420 / UNS S42000 / ASTM A276 / Recozido / Dureza Final XX–XX HRC

onde a faixa de dureza é selecionada pelo engenheiro de projeto de acordo com a aplicação real.

Resumo da seleção de aço inoxidável 420

Escolha 420 para

Eixos/pinos/buchas resistentes ao desgaste/componentes de válvula/componentes de bomba/peças mecânicas de precisão/lâminas industriais/componentes de ferramentas/ferragens de alta dureza

Escolha 410 Quando

É preferível uma classe martensítica com baixo teor de carbono e um equilíbrio mecânico mais amplo voltado para a tenacidade.

Escolha 440C quando

São necessárias máxima dureza e resistência ao desgaste.

Escolha 17-4 PH quando

Alta resistência estrutural e tenacidade são mais importantes que a dureza máxima.

Escolha 304 quando

Resistência à corrosão, conformabilidade e soldagem são mais importantes.

Escolha 316L quando

A resistência ao cloreto e o serviço soldado sensível à corrosão são os principais requisitos.

Escolha 416 Quando

O comportamento de usinagem livre e as propriedades mecânicas tratáveis ​​termicamente são mais importantes que a dureza máxima.

Seleção de materiais e suporte de engenharia

A seleção do aço inoxidável 420 requer mais do que a confirmação do grau da liga. A dureza final, a condição do tratamento térmico, a sequência de usinagem, a tolerância dimensional e o ambiente de corrosão devem ser considerados antes da produção.

420 é mais adequado quando a dureza e a resistência ao desgaste são requisitos primários e a resistência à corrosão moderada é suficiente.

A NAITE TECH pode revisar a especificação do material juntamente com o desenho, a dureza necessária e a rota de fabricação antes da produção.

Revisão de classificação de material

420 pode ser revisado em relação aos requisitos de aplicação, como:

• Dureza final necessária

• Resistência ao desgaste

• Resistência mecânica

• Resistência

• Ambiente de corrosão

• Requisitos de usinagem CNC

• Requisitos de tratamento térmico

• Requisitos de moagem

• Tolerância dimensional

• Acabamento de superfície

• Formulário do produto

• Especificação ASTM/EN aplicável

• Requisitos de certificação e rastreabilidade

Onde outro tipo de aço inoxidável proporciona um melhor ajuste, as alternativas típicas incluem:

Desempenho Mecânico Martensítico Geral → 410

Maior dureza máxima → 440C

Alta resistência estrutural + melhor tenacidade → 17-4 PH

Maior produtividade de usinagem → 416

Melhor resistência geral à corrosão → 304

Maior resistência ao cloreto → 316 / 316L

Revisão dos requisitos de dureza

A dureza é um dos itens de especificação mais importantes do aço inoxidável 420.

A designação da classe por si só não define a dureza final.

As propriedades finais dependem de:

• Conteúdo de carbono

• Condição do material inicial

• Temperatura de austenitização

• Tempo de espera

• Método de extinção

• Temperatura de têmpera

• Tamanho da seção

• Moagem final ou acabamento

Para componentes de engenharia controlados, a faixa de dureza exigida deve ser indicada no desenho ou na especificação de compra.

Um requisito como:

420 / UNS S42000 / ASTM A276 / Dureza Final XX–XX HRC

é mais útil para a produção do que simplesmente:

Aço Inoxidável 420

Revisão de tratamento térmico

420 desenvolve suas propriedades úteis de alta dureza através do tratamento térmico martensítico convencional.

Uma sequência de fabricação típica pode incluir:

Material recozido

↓

Usinagem Desbaste

↓

Usinagem de Semiacabamento

↓

Austenitização

↓

Têmpera

↓

Temperamento

↓

Acabamento de moagem

↓

Polimento/passivação, se necessário

O tratamento térmico deve ser selecionado de acordo com o equilíbrio necessário de:

Dureza / Resistência / Tenacidade / Resistência ao Desgaste / Distorção

A maior dureza alcançável não é automaticamente a condição correta para cada componente.

Revisão de usinagem e retificação

420 é geralmente mais fácil de usinar antes do endurecimento final.

Considerações importantes de fabricação incluem:

Usinagem Recozida
A maior parte do torneamento, fresamento, furação e rosqueamento normalmente devem ser concluídos antes do endurecimento final.

Tolerância para Tratamento Térmico
Os recursos de precisão podem exigir uma margem adicional de material antes do tratamento térmico.

Controle de Distorção
A têmpera pode introduzir alterações dimensionais ou empenamento.

Acabamento de retificação
Diâmetros críticos de eixo, superfícies de rolamento e características de desgaste podem exigir retificação após tratamento térmico.

Características Rosqueadas
As roscas geralmente devem ser concluídas antes do endurecimento, quando for prático, a menos que o projeto exija um processo específico de pós-tratamento.

Revisão do ambiente de corrosão

420 oferece resistência moderada à corrosão, mas não deve ser selecionado principalmente para serviços com corrosão severa.

Fatores importantes incluem:

• Concentração de cloreto

• Exposição à umidade

• Temperatura operacional

• Acabamento de superfície

• Geometria da fenda

• Depósitos

• Produtos químicos de limpeza

• Condição de tratamento térmico

Quando a resistência à corrosão dominar a aplicação, outro grau poderá ser mais apropriado.

Alternativas típicas incluem:

Melhor resistência geral à corrosão → 304

Maior resistência ao cloreto → 316L

Alta resistência + melhor resistência ao cloreto → 2205 Duplex

Serviço de Cloreto Severo → 2507 Super Duplex

Revisão de especificações

Para projetos controlados, os requisitos de materiais e produção podem ser revisados ​​juntamente com:

• 420/UNS S42000

• Especificação ASTM/EN aplicável

• Formulário do produto

• Dimensões materiais

• Condição inicial

• Requisito de dureza final

• Requisito de tratamento térmico

• Subsídio de moagem

• Acabamento de superfície

• Requisitos de certificação

• Rastreabilidade de calor/lote

• Documentação de tratamento térmico

O desenho de engenharia e as especificações de compra devem ter precedência sobre os dados gerais de referência do site.

Qualidade e rastreabilidade do material para aço inoxidável 420

Para componentes 420 tratados termicamente, tanto a identidade do material quanto a condição final do tratamento térmico podem precisar ser controladas.

Verificação de grau de material

O material especificado pode ser verificado em relação aos requisitos de desenho e compra antes da produção.

A identificação típica pode incluir:

420/UNS S42000

Quando uma EN ou outra designação internacional for especificada, a química real e a especificação do produto também deverão ser confirmadas, em vez de depender apenas de uma conversão de grau nominal.

Condição do Material Inicial

A condição do material recebido pode afetar tanto a usinagem quanto a resposta final do tratamento térmico.

As condições iniciais típicas podem incluir:

• Recozido

• Recozido macio

• Acabado a frio

• Chão

• Outras condições de fornecimento especificadas

Para componentes de usinagem intensiva, o material recozido é geralmente a condição inicial preferida.

Relatórios de teste de moinho

Relatórios de teste de moinho podem ser fornecidos para materiais aplicáveis ​​e projetos onde a certificação de material é necessária.

Dependendo da fonte e da especificação do material, um MTR pode incluir:

• Grau do material

• Número de calor

• Composição química

• Propriedades mecânicas

• Especificação do produto

• Condição material

• Dimensões do produto

Certificação de Tratamento Térmico

Quando a dureza final depender de tratamento térmico controlado, poderão ser necessários registros de tratamento térmico.

Dependendo do projeto, a documentação pode incluir:

• Processo de tratamento térmico

• Temperatura de austenitização

• Método de extinção

• Temperatura de têmpera

• Tempo de espera

• Identificação do forno ou lote

• Data do tratamento

• Resultados finais de dureza

A documentação necessária deve ser acordada antes da produção.

Verificação de dureza

O teste de dureza pode ser usado para verificar a condição final do tratamento térmico.

Dependendo do desenho ou plano de inspeção, a verificação pode especificar:

• Escala de dureza

• Faixa de dureza necessária

• Local de teste

• Número de pontos de teste

• Critérios de aceitação

Para componentes de desgaste de precisão, a dureza final deve ser avaliada juntamente com os requisitos dimensionais e superficiais.

Rastreabilidade de calor e lote

As informações sobre calor, lote ou batelada podem ser mantidas onde os requisitos de rastreabilidade se aplicam.

Isto pode ser particularmente relevante para:

• Componentes de precisão tratados termicamente

• Componentes de válvula e bomba

• Peças resistentes ao desgaste

• Repita a produção

• Especificações de materiais controlados

• Fontes de materiais aprovadas pelo cliente

Inspeção de materiais recebidos

O material 420 recebido pode ser verificado quanto a:

• Identificação de materiais

• Formulário do produto

• Dimensões

• Condição da superfície

• Defeitos visíveis

• Documentação de materiais

• Condição inicial onde especificado

Para componentes tratados termicamente de precisão, a condição do material inicial deve ser confirmada antes da sequência de fabricação ser finalizada.

PMI e verificação de material adicional

Quando for necessária verificação adicional da liga, a Identificação Positiva do Material ou outro método acordado de verificação do material poderá ser considerado.

O método, os critérios de aceitação e a documentação devem ser acordados antes da produção.

Importante:
O PMI pode ajudar a verificar a química da liga, mas não confirma a dureza final, a condição de revenido ou o desempenho mecânico completo.

Inspeção Dimensional Final

Como o 420 normalmente sofre têmpera e revenimento, a distorção do tratamento térmico deve ser considerada para componentes com tolerância restrita.

A inspeção final pode incluir:

• Dimensões críticas

• Diâmetros do eixo

• Planicidade

• Retidão

• Redondeza

• Concentricidade

• Recursos do tópico

• Superfícies terrestres

Quando necessário, a retificação final pode ser realizada antes da aceitação dimensional.

Suporte de documentação

Dependendo dos requisitos do projeto, a documentação de apoio pode incluir:

Certificado de material / MTR / CoC / Certificado de tratamento térmico / Relatório de dureza / Registros de calor ou lote / Registros de inspeção de entrada / Relatórios de inspeção dimensional / Documentação adicional de qualidade acordada

Nota de qualidade e rastreabilidade

Para componentes de aço inoxidável 420, a certificação do material e a verificação do tratamento térmico podem precisar ser tratadas como controles separados.

O certificado do material identifica a liga fornecida.

Os registros de tratamento térmico e dureza verificam o processo utilizado para desenvolver a condição mecânica final.

Se um projeto exigir uma faixa específica de dureza, certificado de tratamento térmico, padrão de material ou rastreabilidade de número de calor, esses requisitos deverão ser identificados durante a cotação.

Referências Técnicas

As informações técnicas nesta página destinam-se a referência de engenharia e seleção preliminar de materiais.

Os requisitos de material final, tratamento térmico e propriedade mecânica devem ser verificados em relação à especificação do produto aplicável.

ASTM Internacional

ASTM A276 / A276M .
Barras e perfis de aço inoxidável

Relevante para muitos componentes de barra 420 usados ​​para usinagem CNC.

ASTM A479 / A479M
Barras e perfis de aço inoxidável para aplicações em caldeiras e vasos de pressão onde o grau e os requisitos aplicáveis ​​são especificados.

Placas, chapas e tiras de aço inoxidável ASTM A240 / A240M
onde o produto plano Tipo 420 exigido é coberto pela especificação aplicável.

Normas Europeias

Os aços inoxidáveis ​​martensíticos relacionados podem ser especificados de acordo com as normas de produto EN 10088 aplicáveis.

Como os graus do tipo 420 podem variar no teor de carbono, a designação EN exata deve ser verificada em vez de ser considerada uma conversão direta de um para um.

Designações de materiais

Tipo AISI/ASTM: 420

UNS: S42000

Grau comparável EN comum: 1.4021*

Designação EN comum: X20Cr13*

Família JIS: SUS 420J1 / SUS 420J2*

*As designações internacionais podem diferir na faixa de carbono e nos requisitos de especificação. Confirme a equivalência real antes da compra controlada.

Referências Técnicas Adicionais

As informações sobre materiais e tratamento térmico também podem ser analisadas em relação aos dados técnicos publicados por:

• ASTM Internacional

• Associação Britânica de aço inoxidável

• Mundial inoxidável

• Principais produtores de aço inoxidável

• Especificações aplicáveis ​​de tratamento térmico

• Padrões do cliente ou da indústria

Nota Técnica

Os dados gerais do site não devem substituir a avaliação de engenharia específica da aplicação onde os requisitos de dureza, desgaste, fadiga, fratura, corrosão ou segurança são críticos.