AISI 420 аналог

Содержание

1. Рабочие характеристики
2. Область применения

Более всего подходит для американской коррозионно-стойкой стали AISI 420 российский аналог 20Х13. Используется данный конструкционный материал в производстве ножей, клапанов, деталей с ударным типом нагрузок с рабочей среде с низким показателем агрессивности.

Российский для AISI 420 аналог, в свою очередь, имеет две эквивалентных марки 12Х13 и 08Х13 по области применения. Поэтому, с некоторой натяжкой, нержавейку 420 можно заменить любой из этих указанных сталей.

Рабочие характеристики

По умолчанию сталь представляет собой твердый раствор железа с углеродом и некоторыми сопутствующими элементами – азот, фосфор, сера. Самым дешевым легирующим элементом, обеспечивающим коррозионную стойкость сплава, является хром. При взаимодействии с кислородом этот химический элемент образует на поверхности конструкционного материала слой окисла Cr₂O₃.

Через эту пленку в металл не могут проникнуть другие окислители. Однако подобная защита плохо спасает сталь от образования окалины при эксплуатации в высокотемпературных средах. Поэтому коррозионно-стойкая сталь не обладает жаропрочностью и жаростойкостью без дополнительного легирования.

Углерод имеет широкий диапазон содержания в сталях, по умолчанию считается вредным элементом. При взаимодействии с хромом углерод образует карбиды. Обедняется структура металла, пленка окисла на его поверхности становится тоньше, так как свободного хрома для этого уже не хватает.

Существует прямая зависимость между количеством углерода в сплаве и температурой его закаливания. Чтобы карбид хрома полностью растворился, сталь приходится нагревать до +1050°С.

Хромистая мартенситная сталь имеет высокое содержание углерода 0,16 – 0,25% и хрома более 12% – в данном случае до 14%. Поэтому имеет сталь AISI 420 характеристики и аналоги:

·         высокая прочность – HB около 230 единиц;

·         твердость – HRC 42 – 47 единиц;

·         величина относительного удлинения – 26%;

·         предел прочности – 550 МПа;

·         предел текучести – 315 МПа;

·         температурный диапазон эксплуатации – до +500°С;

·         окалиностойкость – в пределах +700°С;

·         плотность – 7,73 г/см³;

·         сопротивление электрическое – 680 МОм;

·         теплопроводность – 27,4 Вт/мК;

·         теплоемкость удельная – 450 Дж/кгК;

·         магнитопроницаемость – 600 единиц.

В РФ имеет сталь AISI 420 аналог 20Х13, в других странах эквивалентными нержавейками являются:

·         Чехия – 19435 и 17024;

·         Польша – 4Н13;

·         Швеция – 2314 и 2304;

·         Китай – 4С13;

·         Испания – F.3405, F.3404;

·         Евросоюз – X39Cr13 – X41Cr13;

·         Англия – 420S45;

·         Франция – Z33C13;

·         Япония – SUS420J2;

·         Германия – 1.4031, 1.4034;

·         Россия 08Х13 и 12Х13.

По классификации ГОСТ 5632 сталь 20Х13 относится к мартенситному классу, имеет порядковый номер 1-11. Стандартом регламентируется следующий химический состав:

·         Fe железо – 84 – 86%;

·         C углерод – 0,16 – 0,25%;

·         Cr хром – 12 – 14%;

·         S сера – 0,025;

·         P фосфор – 0,03%;

·         N азот – 0,1 – 0,18%;

·         Si кремний – 0,8%;

·         Mn марганец – 0,8%.

В американском стандарте AISI совпадает только содержание хрома, серы, железа и азота:

·         углерод C – 0,15%;

·         кремний Si – 1%;

·         фосфор P – 0,4%;

·         марганец Mn – 1%.

Без термообработки металл пластичный, после закалки резко увеличивается твердость, износостойкость, ударопрочность.

В некоторых случаях для AISI 420 российский аналог назначают из сталей 30Х13 или 40Х13. Эти сплавы тверже 20Х13, но имеют меньшую коррозионную стойкость.

Область применения

Вся 400 серия мартенситных нержавеек AISI считается универсальной, так как из нее производят широкий ассортимент продукции для разных отраслей народного хозяйства:

·         режущий инструмент;

·         измерительный инструмент;

·         детали двигателей, работающие под ударными нагрузками;

·         ножевое производство;

·         изготовление медицинской аппаратуры, инструмента, приспособлений;

·         трубопроводы и оснастка пищевой промышленности;

·         элементы декора интерьеров;

·         кухонная утварь и принадлежности;

·         износостойкие прокладки и крепеж;

·         элементы турбин и клапанов, поршней.

Рассматриваемая ножевая сталь имеет низкую себестоимость производства, легко полируется и затачивается в процессе эксплуатации. Используется конструкционный материал в не агрессивных средах при температуре до +500°С.

Учитывая характеристики и аналоги стали AISI 420, наиболее эффективной для этого конструкционного материала является закалка с отпуском. О чем прямо указано в ГОСТ 5632. Здесь же рекомендована следующая область использования стали 20Х13:

·         степень агрессивности среды – низкая;

·         работа в водных растворах солей органических кислот и в атмосферных осадках;

·         изготовление деталей под ударные нагрузки – ножи, клапаны.

Во время сварки сталь AISI 420 аналог 20Х13 нагревается, при охлаждении в швах образуются трещины. Поэтому рекомендуется предварительный подогрев кромок до +200 … +450°С, что несколько увеличивает трудоемкость сварных работ. Ток устанавливается на минимум, сварка выполняется на максимально возможной скорости.

Таким образом, для нержавеющей мартенситной стали 420 адекватными аналогами могут быть 20Х13, 12Х13, 08Х13, 30Х13, 40Х13 в зависимости от конкретных эксплуатационных условий конструкционного материала.