اطلاعات کلیدی استیل، مقالات، مقالات استنلس استیل
استنلس استیل 420، ویژگی‌های کلیدی و خواص آن
دی
فولادهای ضدزنگ یا استنلس استیل‌ها با مقاومت به خوردگی بالا شناخته می‌شوند. اما گریدها و آلیاژهای متنوع آنها کاربردهای مختلف و خواص متنوعی دارند. فولاد ضد زنگ 420 نیز یکی از این گریدها است که با توجه به ترکیبات خاص آلیاژی و کربن بالا خواصی ویژه نیز دارد و به همین دلیل در صنایع خاصی نیز مورد توجه است. در این مقاله از استیل رخ با ما همراه باشید تا با استنلس استیل 420 بیشتر آشنا شوید.
استنلس استیل 420 چیست؟
استنلس استیل 420 یا فولاد زنگ‌نزن 420 یکی از گریدهای مارتنزیتی است که به دلیل استحکام و سختی بالا کاربرد بسیار زیادی دارد. استیل 420 دارای مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی است و می‌توان از آن در محیط‌هایی که در تماس با مواد شیمیایی هستند استفاده کرد. محتوای کربن موجود در استنلس استیل 420 سبب شده است تا سختی و سختی پذیری این آلیاژ زیاد باشد. میزان کربن در ساختار استیل 420 حداقل 0.15 % است که باعث میشود این آلیاژ با عملیات حرارتی سخت شود. برای خرید استیل 420 باید با ویژگی‌های آن آشنا باشید و ویژگی‌های آن را با نیاز خود انطباق دهید و سپس به خرید آن اقدام کنید. در این مطلب سعی می‌کنیم تا شما را با این آلیاژ بیشتر آشنا کنیم.
بیشتر بخوانید: جدول مقاومت به خوردگی فلزات در مقابل مواد شیمیایی
ترکیب شیمیایی استیل 420
استیل 420 دارای 12 تا 14 % کروم می‌باشد که سبب مقاومت به خوردگی این آلیاژ شده است. میران منگنز و سیلیسوم نیز در ساختار استیل 420 هرکدام یک درصد می‌باشد. مکانیزم مقاومت در برابر خوردگی استیل 420 بدین صورت است که کروم در ساختار استیل 420، سبب تشکیل یک لایه اکسید کروم میشود که مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی دارد و می‌تواند از استیل در برابر مواد خورنده محافظت کند. در زیر جدول ترکیب شیمایی استیل 420 را مشاهده می‌کنید.
| گرید فولاد | کربن
C |
منگنز
Mn |
سیلیسیم
Si |
فسفر
P |
گوگرد
S |
کروم
Cr |
| 420 | 0 – 0.15 | 0 – 1.0 | 0 – 1.0 | 0 – 0.04 | 0 – 0.03 | 12 – 14 |
استیل 420 را در استانداردهای مختلف، با نام‌های مختلفی معرفی می‌کنند. در جدول زیر نام‌های استیل 420 را با توجه به استانداردهای مختلف مشاهده می‌کنید:
| گرید فولاد | شماره UNS | استاندارد بریتانیایی | استاندارد اروپایی (Euronorm) | استاندارد سوئدی (Swedish SS) | استاندارد ژاپنی (JIS) | ||
| BS | EN | شماره | نام | ||||
| 420 | S42000 | 420S37 | 56C | 1.4021 | X20Cr13 | 2303 | SUS 420J1 |
خواص مکانیکی استیل 420
همانطور که گفتیم، استیل 420 به دلیل درصد کربن بالا در ساختارش، دارای استحکام و سختی بالاتری نسبت به اکثر گریدهای استیل با درصد کربن کمتر می‌باشد. استیل 420 را می‌توان با انجام عملیات حرارتی کوئنچ، تمپر و سختکاری کرد. پس از انجام فرآیند کوئنچ، به دلیل تشکیل فاز مارتنزیت، خواص شکل پذیری استیل 420 بسیار ضعیف خواهد شد که در این مرحله نیاز به فرآیند تمپرینگ می‌باشد که سبب میشود فاز مارتنزیت تمپر شده در ساختار استیل پدیدار شود. پس از انجام عملیات حرارتی می‌توان به سختی 444 برینل رسید. در این حالت استحکام کششی استیل 420 در حدود 1600 مگاپاسکال است. از آنجا که دماهای مختلف آنیل و تمپر می‌تواند سبب تفاوت در میزان سختی، استحکام و ازدیاد طول شود، در جدول زیر با توجه به دمای تمپر، ویژگی‌های استیل 420 را مشاهده می‌کنید.
| دمای تمپر (°C) | استحکام نهایی (MPa) | تنش تسلیم 0.2 % (MPa) | ازدیاد طول
(% in 50mm) |
سختی Brinell (HB) |
| آنیل شده * | 655 | 345 | 25 | 241 max |
| 240 | 1600 | 1360 | 12 | 444 |
| 316 | 1580 | 1365 | 14 | 444 |
| 427 | 1620 | 1420 | 10 | 461 |
| 538 | 1305 | 1095 | 15 | 375 |
| 593 | 1035 | 810 | 18 | 302 |
| 650
|
895 | 680 | 20 | 262 |
استیل 420 در حالت آنیل شده دارای بهترین خواص شکل پذیری است و در این حالت حداکثر 241 برینل سختی دارد و استحکام آن حدود 650 مگاپاسکال است. برای شکل دهی و یا ماشینکاری استیل 420 بهتر است از محصول آنیل شده آن استفاده کرد. چرا که نیروی بسیار کمتری برای تغییر شکل لازم دارد و احتمال رخداد شکست در استیل 420 در حالت آنیل شده کمترین میزان ممکن است.
بیشتر بخوانید: عملیات آنیلینگ استیل چگونه است؟
خواص فیزیکی استیل 420
برخی از خواص فیزیکی برای اکثر گریدهای استیل تقریبا یکسان است و میزان تفاوت به حدی است که می‌توان از آن چشم پوشی کرد. مدول یانگ و چگالی از جمله خواصی هستند که می‌توان آنها را برای تمامی گریدهای استیل ثابت در نظر گرفت. در جدول زیر به برخی از ویژگی‌ها و خواص فیزیکی استیل 420 اشاره شده است.
| گرید استیل | چگالی (Kg/m3) | دمای ذوب (0 C) | مدول الاستیک (GPa) | مقاومت الکتریکی (nΩ.m) | ضریب انبساط حرارتی μm/m/(°C) | هدایت حرارتی (W/m.K) | گرمای ویژه
(J/kg.K) |
| 420 | 7800 | 1450 | 200 | 550 | 0-100°C 10.3
0-315°C 10.8 0-538°C 11.7 |
24.9 @ 100°C | 460 |
مقاومت در برابر حرارت استیل 420
محتوای حداقلی کروم در ساختار استیل 420 سبب میشود که این آلیاژ تا دمای 650 درجه سانتی‌گراد در برابر پوسته شدن و اکسیداسیون سطحی مقاومت کند. اگر در کاربری خود دمای بالاتر از 650 درجه سانتی‌گراد دارید، بهتر است از گریدهای دیگر استیل استفاده کنید چرا که نمی‌توان از استیل 420 در دمای بالاتر استفاده کرد.
عملیات حرارتی استیل 420
همانطور که پیش‌تر گفتیم می‌توان استیل 420 را با انجام عملیات حرارتی سختکاری کرد. عملیات حرارتی این گرید برای سخت شدن، عملیات کوئنچ و تمپر است. برای آستنیته کردن استیل 420 باید آن را تا دمایی در حدود 980 تا 1035 گرم کرد و به مدت کافی در آن دما نگه داشت. مدت زمان نگه‌داری قطعات به شکل هندسی و ضخامت آنها بستگی دارد. پس از آستنیته شدن ساختار استیل 420 آن را درون روغن و یا آب سرد می‌کنند. انتخاب روغن و یا آب برای خنک کردن استیل 420 نیز به هندسه آن بستگی دارد.
پس از فرآیند کوئنچ برای تنش زدایی و انجام فرآیند تمپر، بنا به میزان استحکام و سختی مورد نظر، استیل 420 را تمپر می‌کنند. همانطور که بالاتر نیز اشاره شد، تفاوت در دمای تمپر می‌تواند بر روی خواص مکانیکی استیل 420 اثر گذار باشد. میزان دمای انتخابی به استحکام مورد نیاز بستگی دارد. با بالا رفتن دمای تمپر، میزان استحکام کاهش می‌یابد و شکل پذیری استیل 420 بهبود می‌یابد. استیل 420 را می‌توان در دمای 735 تا 785 درجه سانتی‌گراد آنیل کرد.
نکته مهم در عملیات حرارتی استیل 420 این است که تمپر کردن در دمای 425 تا 600 درجه سبب تردی قطعه میشود و باید از این محدوده دمایی در عملیات حرارتی اجتناب کرد.
جوشکاری استیل 420
برای جوشکاری استیل 420، از فیلرمتال‌های استیل 420 استفاده میشود تا بتوان به حداکثر استحکام خط جوش دست یافت. در فرآیند جوشکاری استیل 420 باید در دمایی بین 450 تا 320 درجه پیش گرم شود و پس از آن نیز در دمای 610 تا 760 درجه سانتی‌گراد پس گرم شود. در جوشکاری استیل 420 برای انعطاف بیشتر خط جوش از فیلرمتال 309 استفاده میشود.
برای آشنایی بیشتر با فرایند جوشکاری استیل (جوشکاری استنلس استیل چگونه انجام میشود؟) مطلب آن را در بلاگ مطالعه کنید.
ماشینکاری استیل 420
برای ماشینکاری استیل 420 باید از قطعه کار آنیل شده استفاده کرد چرا که در این حالت، میزان سختی سطحی در کمترین حد می‌باشد. اگر سختی سطحی از 30HRC بیشتر باشد ماشینکاری آن بسیار دشوار است.
کاربرد استیل 420
ورق استیل 420 به دلیل سختی و استحکام بالا می‌تواند در ساخت تیغه‌های برش تجهیزات جراحی و به دلیل مقاومت به خوردگی بالا می‌تواند برای ساخت کارد و چنگال و دریچه‌های سوزنی مورد استفاده قرار گیرد. علاوه بر این استنلس استیل 420 برای ساخت شفت‌ها، لولاها و چرخ دنده‌ها نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.
شما می‌توانید خرید ورق استیل، در آلیاژها و ضخامت‌های متنوع و خرید دیگر مقاطع استیل را با بهترین قیمت از استیل رخ انجام دهید. پشتیبانان و مشاوران فروش استیل رخ، همواره آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما هستند.
سخن آخر
استیل 420 یکی از گریدهای مارتنزیتی استیل است که به دلیل سختی و استحکام بالا، در صنعت کاربرد گسترده‌ای دارد. قطعات ساخته شده از استیل 420 را می‌توان به کمک انجام عملیات حرارتی سختکاری کرد. استیل 420 به دلیل محتوای کروم در ساختار خود، مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی دارد و می‌توان از آن در محیط‌هایی که در تماس با مواد خورنده هستند استفاده کرد.
