基本信息
標準:NF A35-573(法國),對應中國 GB/T 20878 標準中的420 不銹鋼(舊牌號 2Cr13),屬于馬氏體不銹鋼,具有較高的強度、硬度和耐磨性,耐腐蝕性中等。
化學成分(%)
元素 含量范圍 作用說明
碳(C) 0.16~0.25 高碳含量賦予高硬度和強度,但降低耐腐蝕性;需通過熱處理(淬火 + 回火)強化。
硅(Si) ≤1.00 脫氧劑,少量提高強度和硬度。
錳(Mn) ≤1.00 改善加工性能,增強奧氏體穩定性。
磷(P) ≤0.040 控制冷脆性,需嚴格限制。
硫(S) ≤0.030 減少熱脆性,提高切削性能(若含硫量更高則為易切削鋼,如 420F)。
鉻(Cr) 12.0~14.0 形成 Cr?O?鈍化膜,提供基本耐腐蝕性(耐大氣、水蒸氣腐蝕),但低于奧氏體不銹鋼。
性能特點
力學性能(經淬火 + 回火處理后)
硬度:退火態≤223HBW,淬火回火后可達 21~28HRC(隨回火溫度調整),最高可通過低溫回火達 35HRC 以上。
抗拉強度(σb):≥635 MPa(退火態);淬火回火后≥735 MPa(具體取決于回火溫度)。
伸長率(δ5):≥12%(退火態),韌性隨硬度升高而下降。
耐腐蝕性
優于碳素鋼,可耐大氣、水及弱腐蝕性介質(如稀硝酸),但在鹽溶液、海水或強腐蝕環境中易生銹,需配合表面處理(如鍍鉻、鈍化)提升耐蝕性。
熱處理工藝
退火:800~900℃緩冷,軟化材料以利于加工,硬度≤223HBW。
淬火:920~980℃油冷或空冷,獲得馬氏體組織,硬度顯著提高。
回火:
低溫回火(150~200℃):保留高硬度(如刀具、軸承),韌性較低。
高溫回火(600~700℃):降低硬度,提高韌性和尺寸穩定性(如軸類、汽輪機部件)。
加工與焊接
切削加工:退火態切削性能良好,淬火后硬度高,需使用硬質合金刀具。
焊接:焊接性較差,易產生冷裂紋,需焊前預熱(200~300℃)和焊后回火處理,通常不推薦用于焊接結構,優先采用螺栓連接或鉚接。
應用領域
機械零部件:
耐磨損且需一定耐蝕性的場景,如軸類、活塞桿、齒輪、閥門零件(如水壓閥門、蒸汽閥門)。
醫療器械中的手術刀(需表面硬化處理,但現代更多采用更高等級不銹鋼如 440C)。
工具與模具:
低負荷切削工具(如手動刀具、木工工具)、塑料模具(需表面處理防腐蝕)。
耐蝕結構件:
低腐蝕環境中的彈簧、餐具(如勺子、叉子,但不及 304 不銹鋼美觀耐用)。
典型用途案例
汽輪機葉片:利用其高溫強度和耐蒸汽腐蝕能力(需定期防腐處理)。
化工設備中的軸和緊固件:用于非強腐蝕介質(如乙醇、丙酮)的攪拌軸、螺栓。
廚房用剪刀:通過淬火提高刃口硬度,適合剪切非腐蝕性材料。
注意事項
腐蝕風險:
避免接觸鹽、酸、堿等強腐蝕介質,否則需頻繁清潔或采用鍍層保護。
在潮濕環境中長期使用可能生銹,需定期涂油維護。
熱處理關鍵:
淬火溫度不足或冷卻速度慢會導致硬度不足;回火溫度過高會使硬度顯著下降,需嚴格控制工藝參數。
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