ویژگی‌های فولاد زنگ‌نزن 420 (1.4021)
فولاد زنگ‌نزن 1.4021 با شناسه X20Cr13 که با نام 420 نیز شناخته می‌شود، از گریدهای مارتنزیتی خانواده فولادهای زنگ‌نزن بوده که به دلیل سختی بالا و قابلیت عملیات حرارتی، در کاربردهایی که به مقاومت به سایش و خوردگی هم‌زمان نیاز دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. وجود درصد بالای کربن در این فولاد، موجب سختی‌پذیری بالا و استحکام مکانیکی مناسب می‌شود.
کاربردهای فولاد زنگ‌نزن 420
- تیغه چاقو و قیچی
- ابزارهای جراحی
- قطعات پمپ و شیرآلات
- قالب‌های تزریق پلاستیک
- اجزای ماشین‌آلاتی که هم سختی و هم مقاومت به خوردگی نیاز دارند
استانداردهای مرجع فولاد زنگ‌نزن 420 (1.4021)
- DIN EN 10088-1 (12/2014): لیست فولادهای زنگ‌نزن. فولادهای مقاوم به خوردگی.
- DIN EN 10088-2 (12/2014): فولادهای زنگ‌نزن. ورق، تخت و نوار از فولادهای مقاوم به خوردگی برای مصارف عمومی.
- DIN EN 10088-3 (12/2014): فولادهای زنگ‌نزن. محصولات نیمه‌نهایی، میلگرد، مفتول، پروفیل و محصولات براق از فولادهای مقاوم به خوردگی برای مصارف عمومی.
- DIN EN 10088-4 (01/2010): فولادهای زنگ‌نزن. ورق، تخت و نوار از فولادهای مقاوم به خوردگی برای کاربردهای ساختمانی.
- DIN EN 10088-5 (07/2009): فولادهای زنگ‌نزن. میلگرد، مفتول، پروفیل و محصولات براق از فولادهای مقاوم به خوردگی برای کاربردهای ساختمانی.
- DIN EN 10151 (02/2003): نوار فولادی زنگ‌نزن برای فنرها.
- DIN EN 10250-4 (02/2000): آهنگری باز فولاد برای کاربردهای عمومی مهندسی. فولادهای زنگ‌نزن.
- DIN SEW 310 (08/1992): خواص فیزیکی فولادها.
ترکیب شیمیایی فولاد زنگ‌نزن 420 (1.4021)
مقادیر ترکیب شیمیایی ارائه‌شده برای فولاد 420 (1.4021) بر پایه داده‌های نسخه نهایی کلید فولاد (Stahlschlüssel ۲۰۱۹) و مطابق با استانداردهای معتبر بین‌المللی تنظیم شده‌اند. این اعداد ممکن است با مقادیر ذکرشده در برخی منابع یا استانداردهای قدیمی متفاوت باشند.
| Cکربن | Siسیلیسیم | Mnمنگنز | Pفسفر | Sگوگرد | Crکروم |
| 0.16–0.25 | ≤ 1.00 | ≤ 1.50 | ≤ 0.040 | ≤ 0.015 | 12.00–14.00 |
مشخصات فیزیکی فولاد 420
اطلاعات ارائه‌شده در جدول زیر، از نسخه نهایی سال ۲۰۱۹ کلید فولاد (Stahlschlüssel) استخراج شده‌اند. این داده‌ها بر اساس استانداردهای معتبر و به‌روز بین‌المللی تنظیم شده‌اند و ممکن است با مقادیر قدیمی‌تر رایج در برخی منابع دیگر تفاوت داشته باشند.
| منبع: کلید فولاد (Stahlschlüssel) نگارش ۲۰۱۹ | ||
| جدول مشخصات فیزیکی | ||
| پارامتر | در دمای | مقدار |
| چگالی | ~ 20 °C | ~ 7.7 g/cm3 |
| ظرفیت گرمایی ویژه | ~ 20 °C | ~ 0.46 J/g.K |
| هدایت حرارتی | ~ 20 °C | ~ 30 W/m.K |
| میانگین ضریب انبساط حرارتی | 20 – 100 °C | ~ 10.5 10⁻⁶/°K |
| 20 – 200 °C | ~ 11 10⁻⁶/°K | |
| 20 – 300 °C | ~ 11.5 10⁻⁶/°K | |
| 20 – 400 °C | ~ 12 10⁻⁶/°K | |
| 20 – 500 °C | ~ 12 10⁻⁶/°K | |
| مقاومت الکتریکی ویژه | ~ 20 °C | ~ 0.6 Ω.mm2/m |
| مدول الاستیسیته | ~ 20 °C | ~ 215,000 MPa |
| خاصیت مغناطیسی | ندارد | |
| قابلیت پولیش | دارد | |
| ساختار فولاد | مارتنزیتی | |
خواص مکانیکی فولاد زنگ‌نزن 420
اطلاعات ارائه‌شده در جدول زیر، از نسخه نهایی سال ۲۰۱۹ کلید فولاد (Stahlschlüssel) استخراج شده‌اند. این داده‌ها بر اساس استانداردهای معتبر و به‌روز بین‌المللی تنظیم شده‌اند و ممکن است با مقادیر قدیمی‌تر رایج در برخی منابع دیگر تفاوت داشته باشند.
| منبع: کلید فولاد (Stahlschlüssel) نگارش ۲۰۱۹ | ||
| جدول خواص مکانیکی | ||
| پارامتر | مقدار | |
| آنیل شده | استحکام کششی | ≤ 760 MPa |
| سختی HB 30 | ≤ 230 HB 30 | |
| سخت‌کاری شده | استحکام کششی | ~ 1570 MPa |
| سختی HB 30 | ~ 450 HB 30 | |
| سختی HRC | ~ 47 HRC | |
| استحکام تسلیم در حالت کوئنچ و تمپر شده QT700 | ~ 100 °C | ≥ 460 MPa |
| ~ 150 °C | ≥ 445 MPa | |
| ~ 200 °C | ≥ 430 MPa | |
| ~ 250 °C | ≥ 415 MPa | |
| ~ 300 °C | ≥ 395 MPa | |
| ~ 350 °C | ≥ 365 MPa | |
| ~ 400 °C | ≥ 330 MPa | |
| استحکام تسلیم در حالت کوئنچ و تمپر شده QT800 | ~ 100 °C | ≥ 515 MPa |
| ~ 150 °C | ≥ 495 MPa | |
| ~ 200 °C | ≥ 475 MPa | |
| ~ 250 °C | ≥ 460 MPa | |
| ~ 300 °C | ≥ 440 MPa | |
| ~ 350 °C | ≥ 405 MPa | |
| ~ 400 °C | ≥ 355 MPa | |
| مقاطع تا ۱۶۰ میلی‌متر در حالت کوئنچ و تمپر شده QT700 (طولی) | استحکام تسلیم | ≥ 500 MPa |
| استحکام کششی | 700-850 MPa | |
| افزایش طول بعد از شکست | ≥ 12 % | |
| کاهش سطح مقطع | ≥ 50 % | |
| انرژی ضربه (KV) | ≥ 20 J | |
| مقاطع تا ۱۶۰ میلی‌متر در حالت کوئنچ و تمپر شده QT800 (طولی) | استحکام تسلیم | ≥ 600 MPa |
| استحکام کششی | 800-950 MPa | |
| افزایش طول بعد از شکست | ≥ 13 % | |
| کاهش سطح مقطع | ≥ 50 % | |
| انرژی ضربه (KV) | ≥ 25 J | |
| استحکام کششی در حالت تمپر شده | 680 – 780 °C | 700-950 MPa |
عملیات حرارتی و سخت‌کاری فولاد زنگ‌نزن 420
اطلاعات ارائه‌شده در جدول زیر، از نسخه نهایی سال ۲۰۱۹ کلید فولاد (Stahlschlüssel) استخراج شده‌اند. این داده‌ها بر اساس استانداردهای معتبر و به‌روز بین‌المللی تنظیم شده‌اند و ممکن است با مقادیر قدیمی‌تر رایج در برخی منابع دیگر تفاوت داشته باشند.
| منبع: کلید فولاد (Stahlschlüssel) نگارش ۲۰۱۹ | ||
| جدول عملیات حرارتی | ||
| نوع عملیات حرارتی | بازه حرارتی | |
| کار گرم (Hot Working) با هوا | 800-1100 °C | |
| کار گرم (Hot Working) با خاکستر | 800-1100 °C | |
| آنیل کامل با هوا (۶-۲ ساعت) | 745-825 °C | |
| آنیل کامل داخل کوره (۶-۲ ساعت) | 745-825 °C | |
| سخت‌کاری با روغن | 950-1050 °C | |
| سخت‌کاری با هوا | 950-1050 °C | |
| تمپرینگ | 600-750 °C | |
جوشکاری فولاد زنگ‌نزن 420 (1.4021)
برای دستیابی به نتایج مطلوب برای جوشکاری فولاد زنگ‌نزن 1.4021، رعایت موارد زیر ضروری است:
- پیش‌گرمایش: قبل از شروع فرآیند جوشکاری، فولاد تا دمای حدود ۳۵۰ درجه سانتی‌گراد پیش‌گرم می‌شود.
- تنش‌زدایی: پس از اتمام جوشکاری، عملیات آنیل در دمای حدود ۷۲۰ درجه سانتی‌گراد انجام می‌گیرد. در برخی موارد با توجه به شرایط قطعه به‌جای آنیل می‌توان از عملیات کوئنچ و تمپر مجدد استفاده نمود.
- جوش‌پذیری: این فولاد به‌طور کلی قابلیت جوشکاری محدود دارد و فقط به‌صورت مشروط با قوس الکتریکی محافظ شده مانند MIG و WIG (جوشکاری آرگون آرک) قابل جوشکاری است.
توجه شود که به دلیل ساختار مارتنزیتی، احتمال ترک در منطقه جوش وجود داشته و استفاده از پیش‌گرمایش و عملیات حرارتی پس از جوشکاری برای کاهش تنش‌های پسماند توصیه می‌شود. رعایت شرایط دمایی و انتخاب دقیق نوع جوشکاری برای جلوگیری از تشکیل فازهای ترد و ترک‌های حرارتی، به‌ویژه در مقاطع ضخیم، بسیار حیاتی است.
