410 vs 420 martensitisk rustfrit stål: Svejsbar moderat styrke vs høj-hårdhed slidstyrke

Oversigt over den martensitiske familie

410 og 420 tilhører familien martensitisk rustfrit stål, som er hærdeligt ved varmebehandling og magnetisk ved alle temperaturer. I modsætning til austenitiske kvaliteter som 304 eller 316 opnår martensitiske kvaliteter deres styrke og hårdhed gennem en quench-og-tempereringscyklus: Stålet austenitiseres, bratkøles for at danne martensit og hærdes derefter for at balancere hårdhed og sejhed. I udglødet tilstand er de bløde nok til at bearbejde, og efter hærdning tjener de som slidflader og skærekanter. Inden for familien repræsenterer 410 den svejsbare ende med lavt-kulstofindhold, mens 420 repræsenterer den hærdebare-ende med højere kulstof, hvor slidstyrke er prioriteret.

Kemisk sammensætning

Tabel 1 sammenligner sammensætningen af ​​de to karakterer. Kulstofindholdet er den afgørende forskel: 0,15 % maksimum for 410 mod 0,16-0,25 % for 420.

Tilsvarende betegnelser: 410=UNS S41000, EN 1.4006, JIS SUS410; 420=UNS S42000, EN 1.4021, JIS SUS420J1.

Mekaniske egenskaber og hårdhed

Tabel 2 opsummerer den mekaniske opførsel af de to kvaliteter under deres hovedbetingelser. Tallene afspejler den udglødede tilstand og den maksimale hårdhed, der kan opnås ved bratkøling og temperering.

420 danner tætte chromcarbider under hærdning, hvilket er det, der giver den høje hårdhed og kantfastholdelse; 410, med mindre kulstof, danner færre karbider og stopper ved et lavere hårdhedsloft.

Svejsbarhed og fremstilling

410 er den mest svejsbare martensitiske kvalitet. Den kan sammenføjes med GTAW eller SMAW ved hjælp af matchende 13 % kromfyldstoffer eller austenitiske fyldstoffer, med forvarmning til 150-200 grader og en efter-svejsehærdningsbehandling for at lindre resterende stress og undgå koldrevner. Den bøjer og stempler godt i tynde målere. 420 opfører sig anderledes: Jo højere kulstof fremmer karbidudfældning ved korngrænser under svejsning, hvilket sprøder den varme{10}}påvirkede zone og fører til revner. Svejsning af 420 anbefales derfor ikke til kritiske lastbærende-komponenter, og alvorlig koldbearbejdning uden mellemudglødning forårsager hærdning af arbejdet og revner. Hvor en svejst, hærdelig komponent er påkrævet, bør 410 eller en nedbørshærdningsgrad såsom UNS S17400 overvejes.

Varmebehandling

Standardhærdningscyklussen for 410 er: austenitér ved 980-1050 grader, bratkøl i olie, og temperer derefter ved 200-300 grader for at balancere hårdhed og sejhed. Anløbning over omkring 300 grader reducerer styrken, men forbedrer duktiliteten og korrosionsbestandigheden en smule. For 420 bruger cyklussen en højere austenitiseringstemperatur på 1010-1070 grader til at opløse det større volumen af ​​karbider, efterfulgt af oliequenching og anløbning ved 150-200 grader for at maksimere hårdheden. Overtempering 420 skal undgås, fordi det ødelægger slidstyrken. Begge kvaliteter skal afkøles langsomt efter udglødning for at forhindre skørhed, og hurtig afkøling af tykke sektioner kan forårsage revner.

Korrosionsbestandighed

Ingen af ​​kvaliteterne har høj korrosionsbestandighed. 410 tolererer tørre indendørsforhold og kortvarig-ferskvandskontakt, men ruster hurtigt i fugtige, kystnære eller mildt kemiske miljøer, medmindre de er beskyttet af galvanisering, pulverlakering eller lignende. Det højere kulstofindhold på 420 reducerer dets korrosionsbestandighed til under 410, så det er begrænset til tør, lav-fugtighed, såsom indendørs maskiner gear og små skæreværktøjer. Ingen af ​​kvaliteterne anbefales til marine-, kemikalie- eller fødevareforarbejdning-. til disse miljøer skal 304 eller en hærdebar kvalitet som UNS S17400 vælges.

Ansøgninger

Vælg 410 til svejsede mekaniske dele i tørre miljøer: pumpeaksler, ventilhuse og stammer, komponenter til landbrugsudstyr, ovnbrændere, damp- og gasturbineblade og fastgørelseselementer, hvor moderat styrke og svejsbarhed betyder noget. Vælg 420 til ikke-svejsede, slidintensive-dele: skæreværktøj til træ og plastik, knivblade, kirurgiske instrumenter såsom skalpeller og pincet, matricer, lejer og løbebaner og aksler, der løber mod tætninger, hvor overfladens hårdhed styrer livet.

Ofte stillede spørgsmål

Q1: Hvilken karakter er sværere, 410 eller 420?A1: 420. Efter bratkøling og temperering når det omkring 55 HRC sammenlignet med omkring 45 HRC for 410, fordi dets højere kulstofindhold danner flere chromcarbider.

Q2: Kan 420 rustfrit stål svejses?A2: Ikke pålideligt. Det høje kulstofindhold forårsager karbidudfældning og revner i den varme-berørte zone. Til svejste hærdelige komponenter skal du bruge 410 med forvarmning og efter-svejsehærdning eller en udfældnings-hærdningsgrad.

Q3: Har 410 og 420 brug for varmebehandling?A3: For at nå deres fulde styrke og hårdhed, ja. De leveres normalt udglødet til bearbejdning, derefter hærdet ved austenitisering, oliehærdning og anløbning før service.

Q4: Er 410 og 420 korrosionsbestandige?A4: Kun i begrænset forstand. Begge tolererer tørre indendørs forhold, men rust i fugtige, kystnære eller kemiske miljøer uden beskyttende belægninger. De er ikke egnede til marine- eller madservice.

Q5: Hvad er den vigtigste sammensætningsforskel mellem 410 og 420?A5: Kulstofindhold: 410 er begrænset til maksimalt 0,15%, mens 420 indeholder 0,16-0,25%. Chrom-intervallerne er ens, 11,5-13,5 % mod 12-14 %.

Q6: Hvad er typiske anvendelser af hver klasse?A6: 410 til svejsede mekaniske dele såsom pumpeaksler, ventilhuse og landbrugskomponenter; 420 til sliddele såsom skærende værktøjer, knivblade, kirurgiske instrumenter og lejeløb.