Stal nierdzewna 410 vs 420: widmo twardości martenzytycznej

 

Jaki jest skład chemiczny, możliwości hartowania i typowe zastosowania stali nierdzewnej 410 i 420?
Obie są prostymi stalami martenzytycznymi chromowymi, przy czym 410 zawiera 11,5-13,5% Cr, a 420 zawiera 12-14% Cr. Decydującą różnicą jest węgiel: 410 ma maksymalnie 0,15%, podczas gdy 420 ma minimum 0,15%, zwykle w zakresie wyższym. Dzięki temu 420 może osiągnąć znacznie wyższą twardość (do 54-56 HRC) po obróbce cieplnej w porównaniu do 410 (do 45 HRC). 410 jest stosowany do części ogólnego przeznaczenia, takich jak elementy złączne, wały pomp i zawory. 420 jest przeznaczony do krawędzi skrawających, narzędzi chirurgicznych, form do tworzyw sztucznych i ostrzy noży, gdzie odporność na zużycie ma kluczowe znaczenie.

Jak różnica w zawartości węgla wpływa na ich końcowe właściwości mechaniczne po obróbce cieplnej?
Węgiel jest głównym pierwiastkiem umożliwiającym twardnienie martenzytu. Wyższy węgiel w 420 pozwala na utworzenie większej objętości twardych węglików chromu podczas procesu austenityzacji i hartowania. Powoduje to osnowę martenzytyczną o wyższej twardości wewnętrznej i doskonałej odporności na zużycie ścierne. Jednak zmniejsza to również wytrzymałość. 410, dzięki niższej zawartości węgla pozwala osiągnąć umiarkowaną twardość przy lepszej ciągliwości i odporności na uderzenia. Wybór jest bezpośrednim kompromisem-: 420 dla maksymalnej twardości, 410 dla lepszej wytrzymałości.

W jakich zastosowaniach wybór 420 zamiast bardziej popularnego i często tańszego 410 ma kluczowe znaczenie?
Wybierz 420, jeśli podstawowa funkcja elementu obejmuje cięcie, ścinanie lub odporność na zużycie ścierne. Obejmuje to sztućce profesjonalne i konsumenckie, skalpele i nożyczki chirurgiczne, ostrza przemysłowe do cięcia tworzyw sztucznych lub tekstyliów oraz elementy maszyn do przetwarzania żywności, które muszą utrzymywać ostre krawędzie. Do zastosowań takich jak trzpień zaworu lub element złączny, gdzie wymagana jest ogólna odporność na korozję i umiarkowana wytrzymałość, ale ekstremalna odporność na zużycie nie jest, 410 jest całkowicie odpowiedni i bardziej ekonomiczny.

Jakie są kluczowe kwestie dotyczące obróbki cieplnej tych dwóch gatunków, aby osiągnąć optymalną wydajność?
Obydwa wymagają precyzyjnej obróbki cieplnej: austenityzacji, hartowania i odpuszczania. W przypadku 420 wyższy węgiel wymaga dokładnej kontroli temperatury i czasu austenityzacji, aby całkowicie rozpuścić węgliki bez powodowania wzrostu ziaren lub austenitu szczątkowego. Należy starannie dobrać zakres odpuszczania, aby osiągnąć pożądaną równowagę twardości i wytrzymałości.. 410 Obróbka jest na ogół bardziej wyrozumiała. Obydwa gatunki są podatne na odwęglenie, dlatego w przypadku krytycznych części zaleca się obróbkę cieplną w kontrolowanej atmosferze lub próżnię, aby zapewnić w pełni twardą powierzchnię.

Jakimi ostatecznymi wytycznymi powinien kierować się kupujący lub projektant przy wyborze pomiędzy tymi gatunkami martenzytu?
Niech podstawowe wymagania funkcjonalne dyktują wybór. Zapytaj: Czy ta część musi pozostać ostra lub przede wszystkim odporna na zużycie? Jeśli tak, wybierz 420 i określ wymaganą twardość. Czy ważniejsza jest potrzeba dobrej odporności na korozję, umiarkowanej wytrzymałości i lepszej odporności na uderzenia? Jeśli tak, 410 będzie właściwym wyborem. Zawsze bierz pod uwagę całe środowisko: wyższa twardość stali 420 może wiązać się z niewielkim zmniejszeniem ogólnej odporności na korozję w porównaniu do stali 410. W przypadku wyrobów spawanych należy pamiętać, że oba gatunki wymagają obróbki cieplnej przed- i-po spawaniu.