Круг AISI 420

Коррозионно-стойкая жаропрочная сталь AISI 420: характеристики

Сталь, выпускаемая под маркировкой AISI 420, относится к аналогу мартенситной нержавеющей стали, произведенной по американским стандартам. По российским ГОСТам такая сталь маркируется, как 20Х13, 30Х13, 40Х13. Маркировка стали AISI 420 содержит в себе информацию о составе материала и расшифровывается так:

AISI – говорит о том, что используется система маркировки Американского Института Стали и Сплавов;

420 – трехзначное число указывает, что данная сталь принадлежит к нержавеющей;

4 – является показателем хромоникелемолибденового сплава;

20 – порядковый номер стали в общей группе.

Данный сплав имеет определенные технические характеристики, которые имеют постоянный характер и не зависят от того, по российским или американским стандартам он был произведен.

Области применения прутков стали AISI 420 EN10060-2004

Нержавейку марки AISI 420 также называют пищевой или медицинской сталью, что позволяет более точно представлять ее характеристики. Например, она устойчива к воздействию слабоагрессивных сред, в том числе при нагревании, обладает коррозионной стойкостью. Также, сталь данной марки используется при изготовлении агрегатов и механизмов, которые работают при повышенных нагрузках, давлении и температуре не более 450 °С. А также этот материал применяют при производстве изделий, устойчивых к изнашиванию поверхностного слоя и воздействию коррозии во время эксплуатации.

Привлекательный внешне сплав с коррозионной стойкостью, имеющий бюджетную стоимость востребован в производстве ножей, столовых приборов, лезвий и кухонной посуды.

Отсутствие деформации при механической и тепловой обработке и способность хорошо затачиваться позволяют изготавливать из металлических кругов стали AISI 420 измерительные и режущие инструменты, включая медицинские, а также автозапчасти, поршневые штоки и иглы карбюраторов.

Повышенная теплостойкость материала особенно необходима в производстве соединительных элементов котлов, трубопроводов и турбин.

Способность выдерживать слабоагрессивные среды применяется в пищевой промышленности при производстве тепловых экранов и фильтров.

Хорошая податливость механическому воздействию, которая присутствует до закалки у материала, и повышенная прочность металлических кругов применяются для создания метизов, разнообразных крепежей, болтов, шурупов и мебельной фурнитуры.

Высокие прочные, вязкие и пластичные качества необходимы для рессор и пружин в автомобилестроении.

ОКОНЧАТЕЛЬНАЯ ЦЕНА НА КРУГИ AISI 420 ЗАВИСИТ ОТ УСЛОВИЙ ПОСТАВКИ (КОЛИЧЕСТВА, УСЛОВИЙ ОПЛАТЫ, ДОСТАВКИ), ДАННЫЙ ПРАЙС-ЛИСТ НОСИТ ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО ИНФОРМАЦИОННЫЙ ХАРАКТЕР!

• 1
• 2
•  
•  

Химический состав сплава марки AISI 420

Содержание химических элементов в сплаве является одним из параметров, которые оказывают влияние на конечный состав изделий. Сталь марки AISI 420 относится к хромированному виду стали, количество легирующих элементов в химическом составе которого минимальное, таких как:

• Углерод — от 20 до 40 %;
• Хром — от 0,12 до 0,14 %;
• Марганец — до 0,6 %;
• Кремний — до 0,6 %;
• Никель – до 0,6%;
• Сера – 0,025%;
• Фосфор – 0,03%.

Влияние элементов на структуру мартенситной нержавеющей стали

Структура стального сплава определяется входящими в него элементами, их концентрацией и свойствами. Значение имеют следующие параметры:

• кристаллическая решетка, которая образуется основным веществом (в стали железом) и искажается добавочными элементами;
• возникновение карбидов и других соединений, происходящее посредством взаимодействия молекул, а также их распределение в сегрегации кристаллов, образуемых элементами;
• возможность перестройки атомов при температурных изменениях, образование новых связей, таким образом, изменяющих свойства.

Легирующие вещества оказывают максимальное влияние на характеристики металла. С их помощью происходит регулировка понижения или повышения пластичности, прочности, вязкости, электропроводности. Увеличение прочности у стали происходит путем любого изменения кристаллической решетки, которое не зависит от элементов и их взаимодействий между собой.

Углерод, атомы которого по размеру в два раза меньше атомов железа, располагаясь между частицами железа, образуют карбиды, и таким образом кристаллическая решетка претерпевает изменения.

Хром, содержание которого в сплаве от 12 до 14%, способствует увеличению прочных и антикоррозионных качеств стали. Образованная оксидная хромовая пленка, покрывает поверхность плотным слоем, который не дает проникать атомам кислорода и защищает от коррозии нижележащий металл.

Кремний обладает способностью связывать остаточный кислород. Поскольку он не относится к элементам, образующим карбиды, то сдвигает в сторону границ зерен, таким образом, делая их прочнее.

Марганец, присутствуя в данной стали в равных долях с кремнием проявляет свою максимальную эффективность, поэтому придает сплаву стабильность и исключает ядерное смещение. Кристаллическая решетка приобретает устойчивость и вплотную комплектуется с наименьшей численностью межкристаллических пространств и прочих недочетов.

Сталь AISI 420 практически не подвержена образованию трещин.

Термомеханическая обработка стали марки AISI 420

Такая обработка является еще одним фактором, от которого зависят свойства готовой продукции. Рассмотрим особенности данной стали и способы получения нужных характеристик. Нужно отметить, что технические свойства заготовок и готовой продукции отличаются по свойствам кардинально. Их различия обуславливаются наличием мартенситной структуры, которая может являться как преимуществом, так и недостатком, в зависимости от этапа обработки заготовки.

Существует два случая, когда мартенситная структура принимается металлом:

• когда критическая скорость меньше скорости охлаждения;
• когда механическое деформирование происходит в состоянии тепла или холода (ниже температуры отпуска).

Мартенситная структура указывает на наличие у сплава наибольшей прочности, принимаемой данным материалом. Однако металл после этого не поддается механической обработке и может легко разрушаться ударом даже небольшой силы, для разрушения достаточной будет мускульной силы. В связи с этим полуфабрикаты поставляются в виде, не имеющем мартенситной структуры.

При изготовлении заготовок используется метод отливки с пунктуальной регулировкой температуры и скорости остывания. Поскольку остывание, протекающее на воздухе, сопровождается нежелательными последствиями, то для кристаллизации и диффузионных превращений должен быть выбран медленный режим.

Вторым этапом является процесс изготовления конечной продукции. При производстве изделий способом отливки, следующим этапом становится механическая обработка, которая состоит из очистки от системы и заточки по точным размерам. В том случае, когда изделие изготавливается при помощи непосредственной обработки заготовок, структура деформируется и приводит к изменениям, которые необходимо учитывать при закалке в дальнейшем. Шлифовку в окончательном варианте нужно проводить также до процесса закалки, потому что она придает стали высокую степень прочности, которая не поддается изменениям.

Сталь под закалку нагревают максимально до 200 °С, так как при более высокой температуре происходит образование мартенситной структуры. Большая значимость придается процедуре отпуска, в процессе которого происходит нагрев и выдерживание заготовок при равномерной температуре 250-300 °С. Во время этого процесса сферическая структура сменяет собой игольчатую, на троостит или сорбит по форме и размеру зерна (зависит от времени выдержки).

Преимущества марки AISI 420

Уровень прочности данного сплава достаточно высок и не имеет необходимости в ее дополнительном увеличении, сердцевина же сохраняет постоянную вязкость, благодаря которой сохраняется устойчивость при динамических видах нагрузок. Основное преимущество AISI 420 - способность к свариванию, чем отличаются единичные марки, и что не свойственно для многих видов стали мартенситного класса.

Температура критических точек стали марки AISI 420

Ac1	Ar1
800	780

Технологические свойства стали AISI 420

Свариваемость:

не применяется для сварных конструкций.

Механические свойства при температуре в 20^oС стали AISI 420

Сортамент	Размер	Напр.	sв	sT	d5	y	KCU	Термообр.
-	мм	-	МПа	МПа	%	%	кДж / м2	-
Пруток, круглого сечения			590-810		10

Твердость AISI 420

Твердость AISI 420 после закалки и отпуска	HB 10 -1 = 460 - 550   МПа
Твердость AISI 420 после отжига. Пруток	HB 10 -1 = 143 - 229   МПа

Механические свойства стали AISI 420 в соответствии с температурой отпуска

Температура отпуска, °С	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU	HB(HRCэ),
					(кДж / м2)
Закалка в масле при температуре 1000 °С
200	1620	1840	1	2	19	52
350	1450	1710	11	22	25	50
500	1390	1680	7	9	19	51
700	500	780	35	59	71	-217

Механические свойства стали AISI 420 при повышенных температурах

Температура испытаний, °С	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (кДж / м2)
Закалка в воздушной среде 1030-1050 °С. Отпуск 530 °С, выдержка 2 ч, охлаждение на воздухе
20	1420	1670	6	34	11
410	1310	1360	7	36	-
470	960	1130	12	45	6
510	980	1070	12	49	-
Закалка в воздушной среде 1050 °С. Отпуск 600 °С, выдержка 3 ч
20	890	1120	13	32	12
200	810	940	11	40	49
300	710	900	10	39	69
400	670	780	12	45	73
500	470	520	20	77	78
600	255	300	21	84	118
Закалка в воздушной среде 1050 °С. Отпуск 650 °С, выдержка 3 ч. При t=20 °С HB 277 - 286
20	710	930	14	42	24
400	-	-	-	-	93
450	540	640	15	44	-
500	-	540	18	67	132
Образец диаметром 6 мм и длиной 30 мм. Деформированный.
Скорость деформирования 16 мм/мин, скорость деформации 0,009 с-1
800	120	130	64	96	-
900	100	125	68	92	-
950	74	90	84	96	-
1000	51	75	70	98	-
1050	45	57	73	100	-
1100	43	53	60	98	-
1150	34	40	64	100	-
1200	27	32	60	100	-

Механические свойства стали AISI 420 при температуре 20 ºС в соответствии с тепловой выдержкой

Режим термообработки	Температура, °С	Время, ч	σ0,2 (МПа)	σв(МПа)	δ5 (%)	ψ %	KCU (кДж / м2)
Закалка в масле 1050 ºС.	Без тепловой выдержки		940	1140	13	48	21
Отпуск: 550 ºС, выдержка 10 ч	470	1000	870	1080	11	43	-
		3000	900	1080	13	42	23
Отпуск:  600 ºС, выдержка 3 ч	Без тепловой выдержки		890	1120	13	32	11
	450	5000	820	1080	12	28-31	-
		10000	840	1000	13	25-33	-
Отпуск: 530 ºС, выдержка 6 ч	470	500	930	1100	13	47	15
		1000	880	1060	14	46	-
		5000	750	990	14	37	22

Ударная вязкость прутков AISI 420

Т= +20 °С	Т= -78 °С
Пруток диаметром 50 мм
54	7

Коррозионная стойкость стали AISI 420

Среда	Температура, ºС	Длительность испытания, ч	Глубина коррозии, мм/го
H2SO4 концентрированная	20	720	0,01
H2SO4 63,4 % раствор	40	24	5,27
Аммиак, 24 %	20	720	0,0032

Физические свойства стали AISI 420

Температура 0С	E 10- 5 (МПа)	a 10 6 (1/Град)	l (Вт/(м·град))	r (кг/м3)	C (Дж/(кг·град))	R 10 9 (Ом·м)
20	2.18		25	7650	461	590
100	2.14	10.8	26	7630	482	650
200	2.06	11.9	27.2	7600	523	710
300	1.98	12.3	28.3	7570	565	790
400	1.88	13	29.1	7540	607	860
500	1.76	13.6	29.1	7510	674	940
600	1.63	13.5	29.1	7480	775	1000
700	1.48	13.8	28.3	7450	988	1120
800	1.4	14.6	27.9	7420	825	1180
900			28.5		691	1160

Зарубежные аналоги стали марки AISI 420

Россия	40Х13
Германия	1.4031, 1.4034, X38Cr13, X39Cr13, X40Cr13, X42Cr13, X46CM3, X46Cr13
Япония	SUS420J2
Франция	X40Cr14, Z33C13, Z38C13M, Z40C13, Z40C14, Z44C14, Z50C14
Англия	420S45, X39Cr13
Евросоюз	1.4031, 1.4034, X39Cr13, X40Cr13, X41Cr13
Италия	X40Cr14, X41Cr13KU, X46Cr13
Испания	F.3404, F.3405, X40Cr13, X45Cr13
Китай	4C13
Швеция	2304, 2314
Польша	4H13
Чехия	17024, 19435

• Круг

Импортные заменители: 

• Круг AISI 201
• Круг AISI 304
• Круг AISI 310S
• Круг AISI 316L
• Круг AISI 316Ti
• Круг AISI 321
• Круг AISI 431

Российские марки:

• 03Х17Н14М3
• 07Х16Н6 (07Х16Н6-Ш)
• 07Х16Н4Б
• 08Х18Н10
• 10Х17Н13М2Т
• 12ХН3А
• 12Х15Г9НД
• 12Х18Н10Т
• 14Х17Н2
• 18ХГТ
• 20Х
• 20Х13
• 20Х2Н4А
• 20Х23Н18
• 3Х3М3Ф
• 30ХГСА
• 30Х13
• 38Х2МЮА
• 38Х2Н2МА
• 38ХН3МФА
• 40Х
• 40Х13
• 40ХН2МА
• 95Х18