420不锈钢用于各种具有耐蚀性要求需要高强度

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。