Nehrđajući čelik 410 vs 420: martenzitne ocjene za tvrdoću i habanje

410 vs 420: Ugljična razlika

I 410 i 420 su ravno krom martenzitni nehrđajući čelici koji su kaljeni kaljenjem i temperiranjem. Odlučujuća razlika je ugljik: 410 ograničava ugljik na 0,15% maksimalno, dok se 420 kontrolira na 0,15-0,40% i često se dijeli na 420A, 420B i 420C prema opsegu ugljika. Ugljik kontrolira koliko tvrdog krom karbida nastaje tijekom toplinske obrade, što zauzvrat kontrolira maksimalnu moguću tvrdoću, otpornost na habanje i zadržavanje rubova, i obrnuto, žilavost i duktilnost. Stepen 410 dostiže oko 45 HRC maksimuma i ponaša se s razumnom žilavošću; grade 420 dostiže oko 56 HRC maksimuma i klasičan je čelik za jelo i alat.

Hemijski sastav

Rasponi sastava u nastavku slijede ASTM A276 (šipke i oblici), ASTM A240 (ploča, lim i traka, gdje je primjenjivo) i JIS G4303 (SUS410 i SUS420J1/J2).

Element	410 (UNS S41000) tež.%	420 (UNS S42000) tež.%
ugljik (C)	0.15 max	0.15-0.40
hrom (Cr)	11.5-13.5	12.0-14.0
mangan (Mn)	1.00 max	1.00 max
silicijum (Si)	1.00 max	1.00 max
fosfor (P)	0.040 max	0.040 max
sumpor (S)	0.030 max	0.030 max
željezo (Fe)	Balans	Balans

JIS ekvivalenti su SUS410 za klasu 410 i SUS420J1 (0,16-0,25% C) ili SUS420J2 (0,26-0,40% C) za dvije polovine raspona 420 ugljenika.

Reakcija na stvrdnjavanje i mehanička svojstva

Praktična posljedica razlike u ugljiku vidi se u tvrdoći koja se može postići nakon kaljenja i otpuštanja, te u čvrstoći kaljenog i otpuštenog stanja.

Svojstvo (očvršćeno i kaljeno)	410	420
Maksimalna tvrdoća (HRC, tipično)	45	56
Vlačna čvrstoća min (MPa, po JIS G4303 QT)	540	640 (420J2)
Izduženje min (%)	16	12 (420J2)
Otpornost na habanje	Umjereno	Visoko
Otpornost na udar	Bolje	Niže

Više ugljika znači više karbida hroma: 420 pruža superiornu otpornost na habanje i drži oštru ivicu, dok 410 pruža bolju otpornost na udar i duktilnost i manje je sklon pucanju pod udarnim opterećenjem. Inženjerski izbor je stoga između maksimiziranja vijeka trajanja protiv habanja (420) ili od udara (410).

Praksa toplinske obrade

Oba tipa zahtijevaju kaljenje i kaljenje. Temperatura austenitizacije je kritična: za 410 je tipično 980-1010 stepeni, a za 420 je 1020-1065 stepeni, nakon čega sledi brzo gašenje uljem ili vazduhom u zavisnosti od debljine preseka da bi se formirao martenzit. Kaljenje mora odmah uslijediti kako bi se ublažila napona gašenja i postavila konačna ravnoteža između tvrdoće i žilavosti: nedovoljno otpuštanje ostavlja čelik krhkim, dok ga prekomjerno omekšava. Oba tipa su podložna dekarbonizaciji, tako da se toplotna obrada u zaštitnoj atmosferi preporučuje za dijelove koji moraju biti potpuno tvrdi na površini. Za 420, izbjegavajte raspon temperiranja od 425-600 stupnjeva ako je potrebna otpornost na udar, a kaljenje na 150-300 stupnjeva za maksimalnu tvrdoću ili iznad 600 stupnjeva za žilavost.

Prijave i smjernice za odabir

Grade 410 se široko koristi za ventile i stabljike ventila, osovine pumpe, pričvršćivače, dijelove strojeva, lopatice turbina i komponente u blago korozivnim atmosferama gdje je žilavost važna. Grade 420 je standard za kuhinjske noževe i pribor za jelo, hirurške makaze i instrumente, kalupe za brizganje plastike, industrijska sečiva i habajuće ploče. Kritična je greška zamijeniti 410 specificiranim reznim rubom 420: komponenta 410 brzo otupi i prerano otkaže. Suprotno tome, specificiranje 420 za vreteno ventila pod visokim naprezanjem ili zatvarač koji je podložan udarnom opterećenju rizikuje krhki lom. Prilikom naručivanja uvijek navedite punu oznaku (na primjer UNS S42000 ili AISI 420), traženo stanje i, za 420, podopseg karbona; zahtijevaju certifikat o ispitivanju mlinova za provjeru kemije i navode potrebni raspon tvrdoće za gotove termički obrađene dijelove.

FAQ

Koja je glavna razlika između 410 i 420?

Sadržaj ugljika. 410 ima maksimalno 0,15% ugljika i stvrdnjava se do oko 45 HRC, dok 420 ima 0,15-0,40% ugljika i stvrdne do oko 56 HRC. Veći ugljik od 420 daje više hrom karbida, stoga bolju otpornost na habanje i zadržavanje rubova, ali manju žilavost.

Koja je klasa bolja za kuhinjske noževe?

420. Njegova visoka tvrdoća i zapremina karbida obezbjeđuju otpornost na habanje i zadržavanje ivica koje je potrebno oštrici noža. 410 da bi se brzo otupilo prilikom rezanja.

Može li se 420 koristiti tamo gdje dolazi do udarnog opterećenja?

Samo sa pažnjom. Veća tvrdoća od 420 smanjuje žilavost, tako da komponente koje su podložne udaru ili udaru, kao što su stabla ventila ili pričvršćivači pod visokim naprezanjem, bolje služe 410, koji je otporan na lomljenje i lomljiv lom.

Koje su ispravne temperature austenitizacije?

Približno 980-1010 stepeni za 410 i 1020-1065 stepeni za 420, nakon čega sledi brzo gašenje u ulju ili vazduhu i trenutno kaljenje. Tačna temperatura zavisi od veličine preseka i zahtevane konačne tvrdoće.

Da li su 410 i 420 magnetni?

Da. Oba su martenzitni nerđajući čelici i snažno su magnetni u svim uslovima. Ovo ih razlikuje od austenitnih razreda kao što je 304, koji su u suštini nemagnetni kada se žare.

Kako da navedem 420 da dobijem pravu tvrdoću?

Navedite punu oznaku i stanje, na primjer AISI 420 kaljen i kaljen na 50-52 HRC, i pojasnite podopseg ugljika (420A, 420B ili 420C) ako je primjena potrebna specifična ravnoteža tvrdoće i žilavosti. Zahtijevate certifikat o ispitivanju mlina za verifikaciju hemije i tvrdoće.