Opis ogólny
Stal AISI 420 (EN 1.4021, X20Cr13, 2H13) to martenzytyczna stal nierdzewna chromowa o podwyższonej zawartości węgla, przeznaczona do ulepszania cieplnego (hartowanie i odpuszczanie). Zawartość chromu na poziomie ok. 12–14% zapewnia odporność na korozję w środowisku umiarkowanym, natomiast wyższa zawartość węgla umożliwia uzyskanie wysokiej twardości, wytrzymałości i odporności na zużycie.
Gatunek ten znajduje zastosowanie wszędzie tam, gdzie oprócz odporności korozyjnej wymagana jest wysoka twardość i zdolność do utrzymania ostrej krawędzi, co czyni stal 1.4021 materiałem typowym dla przemysłu narzędziowego, maszynowego oraz medycznego.
Oznaczenia i nazewnictwo
- AISI 420
- EN 1.4021
- X20Cr13
- 2H13 (oznaczenie PN)
- Х20Cr13 (oznaczenie GOST)
- 420 Stainless Steel
- Martensitic stainless steel 420
Skład chemiczny (wg EN 10088 – wartości typowe)
| Pierwiastek | Zawartość [%] |
|---|---|
| C (Węgiel) | 0,16 – 0,25 |
| Cr (Chrom) | 12,0 – 14,0 |
| Mn (Mangan) | ≤ 1,0 |
| Si (Krzem) | ≤ 1,0 |
| P (Fosfor) | ≤ 0,040 |
| S (Siarka) | ≤ 0,015 |
| Ni (Nikiel) | ≤ 0,75 |
| Mo (Molibden) | ≤ 0,75 |
| Fe (Żelazo) | równowaga |
Właściwości mechaniczne (po ulepszaniu cieplnym)
Właściwości stali AISI 420 są silnie zależne od obróbki cieplnej.
| Właściwość | Wartość typowa |
|---|---|
| Twardość po hartowaniu | 48–54 HRC |
| Wytrzymałość na rozciąganie Rm | 700–850 MPa |
| Granica plastyczności Rp0,2 | 500–650 MPa |
| Wydłużenie A5 | 12–15% |
| Moduł sprężystości E | ~200 GPa |
| Gęstość | 7,75 g/cm³ |
Właściwości fizyczne
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Przewodność cieplna | ~24 W/m·K |
| Współczynnik rozszerzalności (20–100°C) | ~10,5 × 10⁻⁶ /K |
| Opór elektryczny | ~0,55 Ω·mm²/m |
| Temperatura topnienia | 1480–1530°C |
| Magnetyczność | stal martenzytyczna – magnetyczna |
Odporność na korozję
Stal AISI 420 / 1.4021 / X20Cr13 wykazuje:
- umiarkowaną odporność na korozję atmosferyczną,
- dobrą odporność na wodę, parę wodną i wilgoć,
- ograniczoną odporność na środowiska chlorkowe i kwasowe,
- lepszą odporność korozyjną w stanie hartowanym i polerowanym.
Nie jest zalecana do pracy w środowiskach silnie agresywnych chemicznie ani w kontakcie z wodą morską.
Właściwości technologiczne i obróbka
Obróbka cieplna (kluczowa)
- Hartowanie: 980–1050°C, chłodzenie w oleju lub powietrzu,
- Odpuszczanie: 150–400°C (w zależności od wymaganej twardości),
- możliwość regulacji właściwości w szerokim zakresie.
Obróbka skrawaniem
- dobra obrabialność w stanie wyżarzonym,
- obróbka po hartowaniu wymaga narzędzi o wysokiej twardości.
Spawalność
- ograniczona,
- wymaga podgrzewania wstępnego i obróbki cieplnej po spawaniu,
- stosowana głównie w prostych połączeniach.
Wykończenia powierzchni
- możliwość polerowania na wysoki połysk,
- bardzo dobre właściwości estetyczne po obróbce.
Zastosowania stali AISI 420 / EN 1.4021
Dzięki połączeniu twardości i odporności korozyjnej stal 420 jest szeroko stosowana w:
Przemysł narzędziowy
- noże przemysłowe i kuchenne,
- ostrza tnące,
- narzędzia ręczne.
Przemysł medyczny
- narzędzia chirurgiczne,
- instrumenty stomatologiczne,
- elementy precyzyjne.
Przemysł maszynowy
- wały, trzpienie, tuleje,
- elementy pomp i zaworów,
- części narażone na ścieranie.
Inne zastosowania
- formy,
- elementy dekoracyjne o podwyższonej twardości,
- komponenty wymagające wysokiej odporności na zużycie.
Zalety stali X20Cr13 / AISI 420
- możliwość uzyskania wysokiej twardości,
- dobra odporność na zużycie i ścieranie,
- odporność na korozję w środowisku umiarkowanym,
- możliwość precyzyjnej obróbki cieplnej,
- dobre właściwości estetyczne po polerowaniu,
- magnetyczność,
- szerokie zastosowanie przemysłowe.
Dostępne formy materiału
- pręty okrągłe i płaskie,
- blachy i płyty,
- elementy kute,
- półfabrykaty do obróbki mechanicznej.
Podsumowanie
Stal nierdzewna AISI 420 / EN 1.4021 / 2H13 / X20Cr13 to klasyczny gatunek martenzytyczny łączący odporność korozyjną z możliwością uzyskania wysokiej twardości i wytrzymałości. Dzięki podatności na hartowanie jest idealnym materiałem do produkcji narzędzi, ostrzy, komponentów precyzyjnych oraz elementów pracujących w warunkach tarcia i zużycia. To sprawdzony wybór wszędzie tam, gdzie wymagana jest trwałość, ostrość i odporność mechaniczna.