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420不锈钢用于各种具有耐蚀性要求需要高强度

来源:上海飞钒特钢集团有限公司   2025年07月11日 08:19  

基本信息

标准:NF A35-573(法国),对应中国 GB/T 20878 标准中的420 不锈钢(旧牌号 2Cr13),属于马氏体不锈钢,具有较高的强度、硬度和耐磨性,耐腐蚀性中等。

化学成分(%)

元素 含量范围 作用说明

碳(C) 0.16~0.25 高碳含量赋予高硬度和强度,但降低耐腐蚀性;需通过热处理(淬火 + 回火)强化。

硅(Si) ≤1.00 脱氧剂,少量提高强度和硬度。

锰(Mn) ≤1.00 改善加工性能,增强奥氏体稳定性。

磷(P) ≤0.040 控制冷脆性,需严格限制。

硫(S) ≤0.030 减少热脆性,提高切削性能(若含硫量更高则为易切削钢,如 420F)。

铬(Cr) 12.0~14.0 形成 Cr?O?钝化膜,提供基本耐腐蚀性(耐大气、水蒸气腐蚀),但低于奥氏体不锈钢。

性能特点

力学性能(经淬火 + 回火处理后)

硬度:退火态≤223HBW,淬火回火后可达 21~28HRC(随回火温度调整),最高可通过低温回火达 35HRC 以上。

抗拉强度(σb):≥635 MPa(退火态);淬火回火后≥735 MPa(具体取决于回火温度)。

伸长率(δ5):≥12%(退火态),韧性随硬度升高而下降。

耐腐蚀性

优于碳素钢,可耐大气、水及弱腐蚀性介质(如稀硝酸),但在盐溶液、海水或强腐蚀环境中易生锈,需配合表面处理(如镀铬、钝化)提升耐蚀性。

热处理工艺

退火:800~900℃缓冷,软化材料以利于加工,硬度≤223HBW。

淬火:920~980℃油冷或空冷,获得马氏体组织,硬度显著提高。

回火:

低温回火(150~200℃):保留高硬度(如刀具、轴承),韧性较低。

高温回火(600~700℃):降低硬度,提高韧性和尺寸稳定性(如轴类、汽轮机部件)。

加工与焊接

切削加工:退火态切削性能良好,淬火后硬度高,需使用硬质合金刀具。

焊接:焊接性较差,易产生冷裂纹,需焊前预热(200~300℃)和焊后回火处理,通常不推荐用于焊接结构,优先采用螺栓连接或铆接。

应用领域

机械零部件:

耐磨损且需一定耐蚀性的场景,如轴类、活塞杆、齿轮、阀门零件(如水压阀门、蒸汽阀门)。

医疗器械中的手术刀(需表面硬化处理,但现代更多采用更高等级不锈钢如 440C)。

工具与模具:

低负荷切削工具(如手动刀具、木工工具)、塑料模具(需表面处理防腐蚀)。

耐蚀结构件:

低腐蚀环境中的弹簧、餐具(如勺子、叉子,但不及 304 不锈钢美观耐用)。

典型用途案例

汽轮机叶片:利用其高温强度和耐蒸汽腐蚀能力(需定期防腐处理)。

化工设备中的轴和紧固件:用于非强腐蚀介质(如乙醇、丙酮)的搅拌轴、螺栓。

厨房用剪刀:通过淬火提高刃口硬度,适合剪切非腐蚀性材料。

注意事项

腐蚀风险:

避免接触盐、酸、碱等强腐蚀介质,否则需频繁清洁或采用镀层保护。

在潮湿环境中长期使用可能生锈,需定期涂油维护。

热处理关键:

淬火温度不足或冷却速度慢会导致硬度不足;回火温度过高会使硬度显著下降,需严格控制工艺参数。




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