Все, что нужно знать о стали AISI 420

Сталь AISI 420 — популярная марка, широко применяемая для изготовления ножей. У нее есть свои плюсы и минусы, российские аналоги. Разобраться во всех тонкостях и характеристиках, узнать твердость материала по Роквеллу, состав листов поможет подробный обзор этой нержавеющей стали.

Сталь AISI 420 выпускается согласно стандарту ASTM A420. Марка в зависимости от процентного содержания углерода делится на несколько категорий с различными показателями твердости, механической прочности. Есть ее усовершенствованная разновидность AISI 420 MoV, дополнительно легированная молибденом и ванадием. В классическом варианте ее состав таков:

• C (углерод) 0,15%:
• Cr (хром) 12-14%:
• Si (кремний) 1%:
• P (фосфор) 0,04%;
• Mn (марганец) 1%.

Как и в других разновидностях стали, основу сплава составляет железо. Углерод способствует удержанию кромки, в незначительных количествах слабо влияет на общую коррозионную стойкость, но помогает улучшить твердость готового сплава. Хром, выступающий главным легирующим компонентом здесь, обеспечивает высокую плотность металла. Помогает придать ему нержавеющие свойства. А также в этой марке стали использована добавка марганца. При термической обработке помогает раскислить и дегазировать пластичную смесь. Содержащийся в незначительном количестве в сплаве фосфор в этом случае помогает повысить сопротивляемость металла атмосферным воздействиям. Кремний также используется как упрочняющая и дегазирующая добавка.

У иностранных производителей изделия из AISI 420 нередко снабжаются пометками: Super-steel, Stainless, Inox. Это указывает не ее нержавеющий статус. Расшифровка основного наименования тоже не представляет сложностей. AISI — это обозначение Американского института стали и сплавов. Цифра 4 — обозначение принадлежности материала к сплавам хромо-никеле-молибденовой группы, 20 — коэффициент, обозначающий определение места материала в таблице.

У стали AISI 420 есть свой перечень достоинств и недостатков. Вот ее очевидные плюсы.

• Антикоррозионная стойкость. Металл не ржавеет при длительном погружении в воду, хорошо переносит влияние атмосферных осадков. Даже слабокислые среды ему не опасны.
• Соответствие пищевым и гигиеническим стандартам безопасности. Металл не меняет вкус воды, блюд и напитков. Подходит для проведения санитарных обработок поверхностей.
• Пригодность для медицинских целей. Из этой марки стали изготавливают режущие инструменты с высокой устойчивостью к износу. В том числе сменные элементы для приборов различного назначения.
• Термостойкость. При нагревании в пределах +450 градусов материал остается стабилен, не меняет своих свойств.
• Устойчивость к механическому воздействию. Металл не подвержен интенсивному износу.
• Привлекательный внешний вид. После полировки металл надолго сохраняет зеркальный блеск. Посуда и ножи из него не требуют сложного ухода.
• Пригодность для обработки. До закалки металл остается податливым. Его легко можно подвергнуть необходимой обработке.
• Пластичность, стойкость к упругим деформациям. Это придает металлу пружинящие свойства.
• Умеренная стоимость. Изделия из стали AISI 420 не относятся к категории премиальных. Большая их часть продается в сегменте масс-маркет.
• Пригодность для соединения сварным способом. Этим достоинством обладают далеко не все мартенситные стали.
• Широкая распространенность. Со сплавом этой марки успешно работают производители во многих странах мира – от Швейцарии и Испании до Китая.

Недостатков у этого сплава довольно мало. Он считается базовым, с невысоким содержанием легирующих компонентов. На его мягкость напрямую влияет содержание углерода. Кроме того, сталь AISI 420 с его малым процентным соотношением быстро теряет остроту реза.

Сталь AISI 420 относится к категории мартенситных, отжигаемых при определенном температурном режиме. Нержавеющий сплав проходит упрочнение путем термической обработки, имеет превосходную износостойкость. А также у металла этой марки присутствуют следующие характеристики.

• Пластичность. Металл позволяет производить изделия сложной формы.
• Ударная вязкость. Материал устойчив к нагрузкам.
• Коррозионная стойкость. Нержавеющие свойства сплава достаточно высоки.
• Твердость по Роквеллу. Она составляет от 42-47 HRC до 50-55 HRC.
• Предельная прочность. Она варьируется в диапазоне 550-620 МПа.
• Относительное удлинение. От 26 до 20%, в зависимости от содержания углерода в стали.
• Жаростойкость. У стали AISI 420 высокая температура плавления. В умягченном состоянии она образует смесь карбидной и ферритной фазы. При нагревании до 1000-1060 градусов с последующим закаливанием в масляной или воздушной среде образуется мартенсит.
• Устойчивость к воздействию слабоагрессивных сред. Металл не боится контакта с солями органических кислот в условиях комнатной температуры, не боится влияния атмосферных осадков и воды.
• Устойчивость к серосодержащим средам. Она возможна в этом сплаве благодаря отсутствию в его составе никеля.
• Стойкость к растрескиванию. Особенности строения сплава позволяют ему сохранять стабильность под нагрузками.

Российский рынок также имеет свои аналоги стали AISI 420. Наиболее близкие характеристики имеют нержавеющие жаропрочные марки.

• 40Х13. Это одна из самых распространенных марок мартенситных сталей в РФ. Сплав с показателями 52-58 HRC устойчив к холодной деформации, но подходит для ковки при режиме медленного нагрева. В продажу поступает в виде горячекатаных листов, фасонных и сортовых изделий, а также в полосах, прутках, проволоке.
• 20Х13. Самая мягкая из сталей этой группы, в России используется преимущественно при изготовлении сувенирных ножей и кухонной утвари. При этом она обладает довольно высокой коррозионной стойкостью, при правильной закалке приобретает прочность, твердость в пределах 46-50 HRC. В промышленности из сплавов этой марки изготавливают лопатки для турбин, разнообразные крепежные металлоизделия. В быту можно встретить маникюрные ножницы и кусачки для ногтей из такой стали.
• 30Х13. Основное отличие от других мартенситных хромированных сплавов этой группы заключается в показателях твердости по Роквеллу. Они составляют 48-50 HRC, по пластичности металл уступает марке 20Х13, широко применяется в медицинских целях, при изготовлении режущего инструмента. Термообработка проводится с отпуском при 580-600 градусах по Цельсию. Защита материала от коррозионного воздействия высокая, после закаливания он практически неуязвим для влаги и других внешних влияний.

Среди зарубежных марок наиболее близкими характеристиками обладают японская SUS420J1, китайская 20Cr13, немецкая X20Cr13. В Чехии аналог именуется 17042, в Польше 4h23, в Испании F. 3404, в Англии 420S45. В странах Европы мартенситные стали, аналогичные AISI 420, довольно популярны.

Листы и полосы стали AISI 420 имеют довольно широкое применение. Впечатляющие эксплуатационные свойства этого материала обеспечивают ему востребованность в самых разных отраслях. Эта марка стали подходит для ножей. Материал клинков из нее получается прочный, устойчивый к износу, долговечный, не нуждающийся в частой заточке. Есть и другие сферы применения AISI 420.

• Производство сепарационных и тепловых кранов. Для этих целей используется листовая сталь.
• Создание элементов конструкции турбин, котельного оборудования. Металл не подвержен коррозии, поэтому может работать в разных средах и условиях.
• Изготовление крепежных элементов, клапанов, труб, лопаток.
• Создание износостойких прокладок для машин и механизмов. Они выдерживают интенсивное трение, ударные нагрузки.
• Производство кухонных принадлежностей и утвари. В том числе для профессионального применения в поварском деле.
• Изготовление мерительного и режущего инструмента различных типов.
• Производство игл карбюраторов.
• Формирование пружин и других изделий, подвергающихся значительным нагрузкам.
• Создание деталей машин и оборудования для пищевой промышленности. Сталь AISI 420 разрешена для использования в виноделии. Она не вступает в химическую реакцию при непосредственном контакте с коньячным спиртом и суслом. А также из этой стали изготавливают мойки, покрытие разделочных столов, упаковочные линии, внутренние элементы конструкции жарочных шкафов.

Столь широкое применение позволяет обеспечивать стали AISI 420 особую популярность в сфере промышленного производства. В изготовлении ножей у отечественных брендов она практически не используется, а вот зарубежные фирмы довольно успешно поставляют на рынок такую продукцию. Особенно востребована она при изготовлении режущего снаряжения для подводного плавания.

Термическая обработка в азотной среде при изготовлении ножевых клинков и других изделий с повышенными показателями твердости и прочности позволяет получать металл с уникальными характеристиками. Лезвия получаются гибкими, с качественной режущей кромкой. Закалка стали AISI 420 производится с большей или меньшей успешностью. На этот фактор влияет количество углерода в составе, которое варьируется от 0,15 до 0,3%. Из стали с наименьшими показателями ножи получаются мягкими, слабо держащими заточку кромки. Важно отметить, что после прохождения термомеханической обработки при переходе в мартенситное состояние металл перестает быть податливым. Именно поэтому его поставки осуществляются в заготовках, в мягком состоянии. Так удается сохранить его пригодность к механической обработке.

Заготовки получают методом их отливки. Во время отливки производится регулировка температуры и течения процесса остывания металла. Сплаву нежелательно остужаться в воздушной среде. Его диффузия и кристаллизационные процессы в структуре требуют времени. Последующая обработка заключается в механической зачистке заготовки, заточке режущей части. Затем изделия шлифуются. Это обязательно делается до закалки. Для постобработки твердый сплав не пригоден. Закалка производится при невысокой температуре. Для образования мартенсита на этой стадии будет достаточно нагрева до 200-300 градусов. Важнейшим этапом является процесс отпуска заготовки, со стабилизацией и поддержанием температуры. В этот период игольчатая структура металла преобразовывается в сферическую.