Stal nierdzewna SUS420: wysoka twardość do zastosowań narzędziowych

Co to jest stal nierdzewna SUS420?

SUS420 to martenzytyczna stal nierdzewna określona w JIS G4303 dla prętów i JIS G4304 dla płyt i arkuszy. Oznaczenie obejmuje SUS420J1 o zawartości węgla 0,16-0,25% i SUS420J2 o zawartości węgla 0,26-0,40%, oba zawierające 12,00-14,00% chromu. Ponieważ gatunki martenzytyczne są utwardzane przez hartowanie, w szczególności SUS420J2 może osiągnąć wartości twardości około 50-52 HRC i więcej po prawidłowej obróbce cieplnej, co czyni go standardowym materiałem na narzędzia skrawające, noże, formy i części zużywalne.

Skład chemiczny zgodnie z JIS G4303/G4304

Poniższa tabela podaje standardowe limity składu dla SUS420J1 i SUS420J2. Wartości są maksymalnymi wartościami procentowymi, chyba że pokazano zakres.

Stopień	C	Si	Mn	P	S	Kr
SUS420J1	0.16-0.25	1.00	1.00	0.040	0.030	12.00-14.00
SUS420J2	0.26-0.40	1.00	1.00	0.040	0.030	12.00-14.00

Równoważne oznaczenia obejmują AISI 420, EN 1.4028 (X30Cr13) dla wariantu o wyższej zawartości węgla- oraz chińską rodzinę gatunków 3Cr13/4Cr13.

Obróbka cieplna i twardość

Hartowanie polega na austenityzowaniu w temperaturze około 950-1030 C, następnie hartowaniu w oleju lub powietrzu, a następnie odpuszczaniu. Odpuszczanie w zakresie 150-370 C stosowane jest w celu uzyskania wysokiej twardości przy użytecznej udarności, dając typowe wartości około 50-52 HRC dla SUS420J2. Zwykle unika się odpuszczania w temperaturze pomiędzy około 425 a 600°C, ponieważ powoduje ono gwałtowny spadek udarności. Tam, gdzie wymagana jest większa udarność, stosuje się odpuszczanie w temperaturze 600-750°C kosztem twardości. W stanie całkowicie wyżarzonym stal jest miękka i łatwa w obróbce, zwykle poniżej około 223 HBW.

Obróbka i wykańczanie

Obróbkę skrawaniem, wiercenie i formowanie najlepiej wykonywać w stanie wyżarzonym. Po hartowaniu zwykłą operacją wykończeniową jest szlifowanie. Jeśli potrzebny jest gatunek martenzytyczny-, który nie podlega obróbce skrawaniem,-wariant z dodatkiem siarki można rozważyć jako alternatywę dla obróbki-na dużą skalę.

Kluczowe właściwości oprzyrządowania

Wysoka twardość: około 50-55 HRC po hartowaniu i odpuszczaniu w niskiej temperaturze, co zapewnia doskonałą odporność na zużycie i zachowanie krawędzi.

Umiarkowana odporność na korozję: wystarczająca do stosowania w wielu pomieszczeniach, w suchych i lekko korozyjnych środowiskach, zauważalnie poprawiona przez polerowanie lub szlifowanie.

Magnetyczne: struktura martenzytyczna jest ferromagnetyczna, co jest przydatne w przypadku osprzętu magnetycznego i manipulacji.

Dobra stabilność wymiarowa przy prawidłowym odpuszczaniu po hartowaniu.

Typowe narzędzia i zastosowania przemysłowe

SUS420 jest stosowany do sztućców i noży, instrumentów chirurgicznych i dentystycznych, wkładek i rdzeni do form wtryskowych, ostrzy i nożyczek nożycowych, wałów, tulei, części zaworów i ogólnych elementów ulegających zużyciu. Połączenie twardości i odporności na rdzę nadaje się również do formowania w wilgotnych środowiskach produkcyjnych oraz do elementów pomp i zaworów, gdzie wystarczająca jest umiarkowana odporność na korozję.

Często zadawane pytania

P1: Jaką twardość może osiągnąć SUS420J2?

A1: Po hartowaniu i odpuszczaniu-w niskiej temperaturze SUS420J2 zwykle osiąga około 50–52 HRC, a przy optymalnej obróbce może przekroczyć 50 HRC, w zależności od rozmiaru przekroju i temperatury odpuszczania.

P2: Dlaczego unika się odpuszczania w temperaturze od 425 do 600°C?

A2: Odpuszczanie w tym zakresie powoduje wyraźny spadek udarności, co może prowadzić do kruchego uszkodzenia podczas użytkowania. Preferowane jest odpuszczanie-w niskiej temperaturze 150-370 C lub odpuszczanie w wysokiej temperaturze powyżej około 600 C.

P3: Czy SUS420 jest magnetyczny?

A3: Tak. Jako gatunek martenzytyczny, SUS420 jest ferromagnetyczny w każdych warunkach.

P4: Jaka jest różnica między SUS420J1 i SUS420J2?

A4: Zawartość węgla: SUS420J1 zawiera 0,16-0,25% węgla, podczas gdy SUS420J2 zawiera 0,26-0,40%. Wyższy węgiel w J2 umożliwia wyższą twardość po hartowaniu.

P5: Czy SUS420 można spawać?

A5: Spawalność jest ograniczona, ponieważ struktura martenzytyczna twardnieje po ochłodzeniu od temperatur spawania. Jeżeli spawanie jest nieuniknione, wymagane jest wstępne podgrzewanie i-obróbka cieplna po spawaniu, aby uniknąć pęknięć.

P6: Jakie są równoważne gatunki SUS420J2?

A6: Stal odpowiada w przybliżeniu AISI 420, EN 1.4028 (X30Cr13) i chińskiej rodzinie gatunków 3Cr13/4Cr13, w zależności od dokładnej zawartości węgla.