410 vs 420 martensittisk rustfritt stål: Sveisbar moderat styrke vs høy-hardhet slitestyrke

Oversikt over den martensittiske familien

410 og 420 tilhører den martensittiske rustfrie stålfamilien, som er herdbar ved varmebehandling og magnetisk ved alle temperaturer. I motsetning til austenittiske kvaliteter som 304 eller 316, oppnår martensittiske kvaliteter sin styrke og hardhet gjennom en herde--og-tempereringssyklus: stålet austenitiseres, bråkjøles for å danne martensitt, og deretter tempereres for å balansere hardhet og seighet. I glødet tilstand er de myke nok til å bearbeide, og etter herding fungerer de som sliteflater og skjærekanter. Innenfor familien representerer 410 den sveisbare enden med lite-karbon, mens 420 representerer den herdbare enden med høyere-karbon der slitestyrke er prioritet.

Kjemisk sammensetning

Tabell 1 sammenligner sammensetningen av de to karakterene. Karboninnholdet er den avgjørende forskjellen: 0,15 % maksimum for 410 mot 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 egenskaper og hardhet

Tabell 2 oppsummerer den mekaniske oppførselen til de to karakterene under deres hovedforhold. Tallene gjenspeiler den glødede tilstanden og den maksimale hardheten som kan oppnås ved bråkjøling og herding.

420 danner tette kromkarbider under herding, som er det som gir høy hardhet og kantretensjon; 410, med mindre karbon, danner færre karbider og stopper ved et lavere hardhetstak.

Sveisbarhet og fabrikasjon

410 er den mest sveisbare martensittiske karakteren. Den kan sammenføyes av GTAW eller SMAW ved å bruke matchende 13 % kromfyllstoffer eller austenittiske fyllstoffer, med forvarming til 150-200 grader og en etter-sveisetemperingsbehandling for å lindre gjenværende stress og unngå kaldsprekking. Den bøyer og stempler godt i tynne målere. 420 oppfører seg annerledes: jo høyere karbon fremmer karbidutfelling ved korngrensene under sveising, noe som sprøer den varme{10}}berørte sonen og fører til sprekker. Sveising av 420 anbefales derfor ikke for kritiske lastbærende-komponenter, og alvorlig kaldbearbeiding uten mellomgløding forårsaker herding og sprekker. Der det kreves en sveiset, herdbar komponent, bør 410 eller en nedbørsherdende karakter som UNS S17400 vurderes.

Varmebehandling

Standard herdesyklus for 410 er: austenitiser ved 980-1050 grader, bråkjøl i olje, og temperer deretter ved 200–300 grader for å balansere hardhet og seighet. Tempering over ca. 300 grader reduserer styrken, men forbedrer duktiliteten og korrosjonsmotstanden litt. For 420 bruker syklusen en høyere austenitiseringstemperatur på 1010-1070 grader for å løse opp det større volumet av karbider, etterfulgt av bråkjøling av olje og temperering ved 150-200 grader for å maksimere hardheten. Overtempering 420 må unngås fordi det ødelegger slitestyrken. Begge kvaliteter må avkjøles sakte etter gløding for å hindre sprøhet, og rask avkjøling av tykke seksjoner kan forårsake sprekker.

Korrosjonsmotstand

Ingen av kvalitetene har høy korrosjonsbestandighet. 410 tåler tørre innendørsforhold og kortvarig-ferskvannskontakt, men ruster raskt i fuktige, kystnære eller mildt kjemiske miljøer med mindre de er beskyttet av galvanisering, pulverlakkering eller lignende. Det høyere karboninnholdet på 420 reduserer korrosjonsmotstanden til under 410, så det er begrenset til tørr,-lav fuktighet, for eksempel innendørs maskineri og små skjæreverktøy. Ingen av karakterene anbefales for marin-, kjemisk- eller matvarebehandlingstjenester-. for disse miljøene bør 304 eller en herdbar karakter som UNS S17400 velges.

Søknader

Velg 410 for sveisede mekaniske deler i tørre miljøer: pumpeaksler, ventilhus og stengler, komponenter til landbruksutstyr, ovnsbrennere, damp- og gassturbinblader, og festemidler der moderat styrke og sveisbarhet betyr noe. Velg 420 for ikke-sveisede, slitekrevende-deler: skjæreverktøy for tre og plast, knivblader, kirurgiske instrumenter som skalpeller og tang, dyser, lagre og løpebaner, og aksler som går mot tetninger der overflatehardheten styrer livet.

Ofte stilte spørsmål

Q1: Hvilken karakter er vanskeligere, 410 eller 420?A1: 420. Etter bråkjøling og temperering når den ca. 55 HRC, sammenlignet med ca. 45 HRC for 410, fordi dens høyere karboninnhold danner flere kromkarbider.

Q2: Kan 420 rustfritt stål sveises?A2: Ikke pålitelig. Det høye karboninnholdet forårsaker karbidutfelling og sprekker i den varme-berørte sonen. For sveisede herdbare komponenter, bruk 410 med forvarming og etter-sveisetempering, eller en nedbørs-herdegrad.

Q3: Trenger 410 og 420 varmebehandling?A3: For å nå sin fulle styrke og hardhet, ja. De leveres normalt glødet for maskinering, deretter herdet ved austenitisering, oljekjøling og herding før service.

Q4: Er 410 og 420 korrosjonsbestandige?A4: Bare i begrenset forstand. Begge tolererer tørre innendørsforhold, men ruster i fuktige, kystnære eller kjemiske miljøer uten beskyttende belegg. De er ikke egnet for marine- eller matservering.

Q5: Hva er den viktigste komposisjonsforskjellen mellom 410 og 420?A5: Karboninnhold: 410 er begrenset til 0,15 % maksimum, mens 420 inneholder 0,16-0,25 %. Kromområdene er like, 11,5–13,5 % mot 12–14 %.

Q6: Hva er typiske bruksområder for hver klasse?A6: 410 for sveisede mekaniske deler som pumpeaksler, ventilhus og landbrukskomponenter; 420 for slitedeler som skjæreverktøy, knivblad, kirurgiske instrumenter og lagerløp.