Стальные листы AISI 420S: мартенситная нержавеющая сталь для режущего и коррозионностойкого инструмента
Стальные листы AISI 420S — это прокат из мартенситной нержавеющей стали с повышенным содержанием серы (S — свободнообрабатываемая модификация). В отличие от базовой стали AISI 420, модификация 420S содержит 0,15–0,35 % серы, что улучшает обрабатываемость резанием, но снижает коррозионную стойкость и пластичность. Листы поставляются в горячекатаном или холоднокатаном состоянии, чаще всего в отожжённом виде с твёрдостью не более 235 HB, что обеспечивает возможность механической обработки перед финишной термообработкой.
Химический состав и структура
Сталь AISI 420S относится к хромистым мартенситным нержавеющим сталям. Содержание хрома — 12–14 %, углерода — 0,15–0,40 % в зависимости от конкретной плавки и стандарта. Сульфидные включения (MnS) формируют стружколомающие барьеры, что критично при токарной обработке и сверлении. Структура в состоянии поставки — отпущенный мартенсит с ферритной составляющей. После закалки от 980–1050 C и отпуска при 200–400 C достигается твёрдость 48–55 HRC.
Технические характеристики листов AISI 420S
| Параметр | Значение | Условие | Стандарт | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Предел текучести | 345 МПа | отожжённое состояние | ASTM A240 | при 20 C |
| Временное сопротивление | 655 МПа | отожжённое состояние | ASTM A240 | продольное направление |
| Твёрдость | 235 HB | после отжига | ASTM A240 | максимум для обработки |
| Твёрдость после закалки | 48–55 HRC | закалка + отпуск 200 C | — | зависит от содержания C |
| Толщина листа | 0,5–6,0 мм | холоднокатаный | ASTM A240 | горячекатаный — до 50 мм |
| Содержание хрома | 12,0–14,0 % | плавка | ASTM A276 | основной легирующий элемент |
Области применения
- Режущий инструмент: ножи для пищевой промышленности, лезвия промышленных измельчителей, режущие кромки гильотинных ножниц.
- Арматуростроение: шпиндели, золотники и седла запорной арматуры, работающей в слабоагрессивных средах.
- Насосное оборудование: валы и рабочие колёса центробежных насосов для перекачки технической воды и слабых растворов солей.
- Крепёж: винты, болты и шпильки, эксплуатируемые при умеренной влажности без прямого контакта с хлоридами.
- Медицинский инструмент: стоматологические и хирургические инструменты, не требующие стерилизации в агрессивных средах.
- Пищевое машиностроение: детали оборудования для резки и дозирования, контактирующие с продуктами при кратковременном цикле.
Обрабатываемость и термообработка
Модификация 420S обеспечивает скорость резания на 20–30 % выше, чем у стандартной AISI 420, за счёт сульфидных включений. Однако сера снижает стойкость к питтинговой коррозии, поэтому листы AISI 420S не рекомендуются для работы в морской воде, хлоридсодержащих растворах и средах с pH ниже 4. Закалка проводится от 980–1050 C с охлаждением в масле или на воздухе (для тонких листов), отпуск — при 150–370 C в зависимости от требуемого сочетания твёрдости и ударной вязкости. Сварка возможна, но требует предварительного и сопутствующего подогрева до 200–300 C и последующей термообработки для восстановления структуры.
Формы поставки и стандарты
- ASTM A240 — листы и плиты из нержавеющих и жаростойких сталей.
- ASTM A276 — сортовой и фасонный прокат.
- EN 10088-2 — листы и полосы из коррозионностойких сталей.
- ГОСТ 5582 — тонколистовая нержавеющая сталь (аналог по свойствам).
- Поставка: горячекатаные травленые, холоднокатаные матовые, шлифованные или полированные листы.
Вопросы и ответы
Чем AISI 420S отличается от AISI 420?
Основное отличие — повышенное содержание серы (0,15–0,35 %), что улучшает обрабатываемость резанием, но снижает коррозионную стойкость и пластичность. AISI 420S не применяется в хлоридсодержащих средах.
Какая максимальная твёрдость достигается после термообработки?
После закалки от 980–1050 C и отпуска при 200 C твёрдость составляет 48–55 HRC в зависимости от содержания углерода в конкретной плавке.
Можно ли сваривать листы AISI 420S?
Сварка возможна, но требует подогрева до 200–300 C и последующей термообработки. Без подогрева высок риск образования холодных трещин в зоне термического влияния.
В каких средах не рекомендуется эксплуатация?
Морская вода, растворы хлоридов, кислоты с pH ниже 4 — из-за сульфидных включений, которые являются центрами питтинговой коррозии.
