Opis ogólny
Stal AISI 420 (EN 1.4028, X30Cr13, 3H13) to martenzytyczna stal nierdzewna chromowa o podwyższonej zawartości węgla, wyższej niż w gatunku 1.4021 (X20Cr13). Zawartość węgla na poziomie ok. 0,26–0,35% umożliwia uzyskanie bardzo wysokiej twardości po hartowaniu, a chrom (12–14%) zapewnia odporność na korozję w środowiskach umiarkowanych.
Gatunek ten jest przeznaczony do ulepszania cieplnego i stosowany wszędzie tam, gdzie kluczowe są: twardość, odporność na zużycie, trwałość krawędzi tnącej oraz dobra jakość powierzchni po polerowaniu. Stal 1.4028 stanowi kompromis pomiędzy odpornością korozyjną a właściwościami mechanicznymi, lokując się pomiędzy typowymi stalami nierdzewnymi a stalami narzędziowymi.
Oznaczenia i nazewnictwo
- AISI 420
- EN 1.4028
- X30Cr13
- 3H13 (oznaczenie PN)
- Х30Cr13 (oznaczenie GOST)
- 420 Stainless Steel – high carbon
- Martensitic stainless steel X30Cr13
Skład chemiczny (wg EN 10088 – wartości typowe)
| Pierwiastek | Zawartość [%] |
|---|---|
| C (Węgiel) | 0,26 – 0,35 |
| 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 hartowaniu i odpuszczaniu)
Właściwości stali AISI 420 / 1.4028 są silnie zależne od parametrów obróbki cieplnej.
| Właściwość | Wartość typowa |
|---|---|
| Twardość po hartowaniu | 50–56 HRC |
| Wytrzymałość na rozciąganie Rm | 750–950 MPa |
| Granica plastyczności Rp0,2 | 550–700 MPa |
| Wydłużenie A5 | 10–14% |
| 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 X30Cr13 / 1.4028 / AISI 420 wykazuje:
- dobrą odporność na korozję atmosferyczną,
- dobrą odporność na wodę, parę wodną i wilgoć,
- ograniczoną odporność na chlorki, kwasy i wodę morską,
- najlepszą odporność korozyjną w stanie hartowanym, odpuszczonym i polerowanym.
W porównaniu do 1.4021 odporność korozyjna jest nieco niższa, natomiast znacznie wyższa jest twardość i odporność na zużycie.
Właściwości technologiczne i obróbka
Obróbka cieplna (kluczowa dla tego gatunku)
- Hartowanie: 980–1050°C, chłodzenie w oleju lub powietrzu,
- Odpuszczanie: 150–400°C (dobór zależny od wymaganej twardości),
- możliwość precyzyjnego dostosowania właściwości do aplikacji.
Obróbka skrawaniem
- dobra obrabialność w stanie wyżarzonym,
- po hartowaniu wymaga narzędzi o wysokiej odporności na zużycie.
Spawalność
- ograniczona,
- wymaga podgrzewania wstępnego i obróbki cieplnej po spawaniu,
- w praktyce spawanie stosowane sporadycznie.
Wykończenia powierzchni
- bardzo dobra podatność na polerowanie,
- możliwość uzyskania wysokiego połysku i gładkości powierzchni.
Zastosowania stali AISI 420 / EN 1.4028
Gatunek ten wybierany jest tam, gdzie wymagana jest wysoka twardość, odporność na zużycie i umiarkowana odporność korozyjna.
Przemysł narzędziowy
- noże przemysłowe i specjalistyczne,
- ostrza tnące,
- narzędzia precyzyjne.
Przemysł medyczny
- narzędzia chirurgiczne,
- instrumenty stomatologiczne,
- elementy wymagające sterylizacji i trwałości.
Przemysł maszynowy
- wały, trzpienie, tuleje,
- elementy pomp i zaworów,
- części pracujące w warunkach tarcia.
Inne zastosowania
- formy i matryce,
- elementy dekoracyjne o wysokiej twardości,
- komponenty narażone na ścieranie.
Zalety stali X30Cr13 / AISI 420
- bardzo wysoka twardość po hartowaniu,
- wysoka odporność na zużycie i ścieranie,
- dobra odporność korozyjna w środowisku umiarkowanym,
- doskonała zdolność do polerowania,
- możliwość precyzyjnej regulacji właściwości poprzez obróbkę cieplną,
- magnetyczność,
- szerokie zastosowanie w przemyśle narzędziowym i medycznym.
Dostępne formy materiału
- pręty okrągłe i płaskie,
- blachy i płyty,
- elementy kute,
- półfabrykaty do obróbki mechanicznej.
Podsumowanie
Stal nierdzewna AISI 420 / EN 1.4028 / 3H13 / X30Cr13 to martenzytyczny gatunek o podwyższonej zawartości węgla, umożliwiający uzyskanie bardzo wysokiej twardości i odporności na zużycie przy zachowaniu odporności korozyjnej w środowiskach umiarkowanych. Jest to materiał pierwszego wyboru dla noży, narzędzi, elementów maszyn i komponentów medycznych, gdzie kluczowe znaczenie mają trwałość, ostrość i wytrzymałość mechaniczna.