Thép không gỉ, loại Martensitic
420 Stainless Steel (S42000) Bar
A martensitic machining bar with machinability enhanced through the addition of sulphur.
As with most other free-machining stainless steels the improvement in machinability is achieved by addition of sulphur which forms manganese sulphide inclusions; this sulphur addition also lowers the corrosion resistance, weldability and formability to below that of its non-free machining equivalent Grade 410.
420 stainless steel is a high-carbon martensitic stainless steel known for its high hardness, good wear resistance, and moderate corrosion resistance. It is commonly used in applications that require cutting edges, wear resistance, and the ability to be hardened.
Martensitic stainless steels are optimised for high hardness, and other properties are to some degree compromised. Fabrication must be by methods that allow for poor weldability and usually also allow for a final harden and temper heat treatment. Corrosion resistance is lower than the common austenitic grades, and their useful operating temperature range is limited by their loss of ductility at sub-zero temperatures and loss of strength by over-tempering at elevated temperatures.
TẢI XUỐNG PDF
Yêu cầu về phạm vi
XIN LƯU Ý
Nếu bạn không tìm thấy thông tin mình cần, vui lòng liên hệ với trung tâm dịch vụ địa phương theo các yêu cầu cụ thể của quý khách.
420 Stainless Steel Related Specifications
| Hệ thống / Tiêu chuẩn | Quốc gia / Khu vực | Cấp bậc / Chức danh |
| AISI | Hoa Kỳ | 420 |
| UNS | Quốc tế | S42000 |
| EN / Số hiệu. | Châu Âu | 1.4021 |
| Tên (tiếng Anh) | Châu Âu | X20Cr13 |
| ASTM A276 | Hoa Kỳ | Type 420 (bars, shapes) |
| ASTM A314 | Hoa Kỳ | Type 420 (forged/rolled bars) |
| ASTM A743 | Hoa Kỳ | CA-40 (cast 420-type) |
| Anh | Trung Quốc | 2Cr13 |
| JIS | Nhật Bản | SUS420J1 / SUS420J2 |
| BS | Vương quốc Anh | 420S37 / 420S45 |
Thuộc tính
Thành phần hóa học
1.4021 Steel
EN 10088-3
| Nguyên tố hóa học | Quà tặng % |
| Cacbon (C) | 0.16 - 0.25 |
| Crom (Cr) | 12.00 - 14.00 |
| Mangan (Mn) | 0.00 - 1.50 |
| Silic (Si) | 0.00 - 1.00 |
| Phốt pho (P) | 0.00 - 0.04 |
| Lưu huỳnh (S) | 0.00 - 0.03 |
| Sắt (Fe) | Cân bằng |
Tính chất cơ học
Bar Up to 160mm Dia / Thickness
EN 10088-3
| Tính chất cơ học | Giá trị |
| Áp suất giới hạn | 500 - 600 MPa |
| Độ bền kéo | 700 - 950 MPa |
| Elongation A | 12 - 13 % |
Các tính chất vật lý chung
| Tính chất vật lý | Giá trị |
| Mật độ | 7.75 g/cm³ |
| Sự giãn nở nhiệt | 10.3 x 10-6/K |
| Hệ số đàn hồi | 200 GPa |
| Độ dẫn nhiệt | 24.9 W/m.K |
| Điện trở suất | 0.55 x 10-6 Ω .m |
Applications of 420 Stainless Steel
420 stainless steel là một thép không gỉ martensitic có hàm lượng carbon cao nổi tiếng với excellent hardness, good wear resistance, and moderate corrosion resistance. Nó được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng yêu cầu cutting performance, precision, and durability.
1. Cutting Tools and Blades
Knives, scissors, and surgical instruments
Razors and trimming tools
Industrial cutting and shaping tools
2. Mechanical and Industrial Components
Gears, shafts, and bushings
Bearings and valve components
Dies, molds, and wear-resistant parts
3. Automotive and Aerospace Applications
High-strength fasteners and pins
Lò xo và các bộ phận chính xác
Components requiring wear resistance under stress
4. Household and Decorative Applications
Kitchen knives and utensils
Tools and hardware exposed to moderate wear and moisture
Decorative fittings requiring moderate corrosion resistance
Tóm tắt
420 stainless steel combines high hardness, good wear resistance, and moderate corrosion resistance, khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho cutting tools, precision mechanical components, industrial parts, and household items. It is particularly suitable for applications requiring sharp edges, durability, and dimensional stability.
Characteristics of 420 Stainless Steel
420 stainless steel là một thép không gỉ martensitic có hàm lượng carbon cao nổi tiếng với độ cứng cao, khả năng chống mài mòn tuyệt vời và khả năng chống ăn mòn ở mức trung bình. Nó được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng yêu cầu cutting performance, durability, and dimensional stability.
1. Thành phần hóa học
Cacbon: 0.15–0.40% – provides high hardness and wear resistance
Chromium: 12–14% – gives corrosion resistance and hardenability
Minor elements such as manganese, silicon, and nickel enhance mechanical properties
2. Hardness and Mechanical Properties
Có thể được tôi cứng đến 50–55 HRC sau khi xử lý nhiệt
Tuyệt vời tensile strength and wear resistance
Moderate độ dẻo và độ bền, designed primarily for hard, wear-resistant applications
3. Khả năng chống ăn mòn
Khả năng chống chịu ở mức trung bình đối với môi trường oxy hóa và ăn mòn nhẹ
Better than carbon steels but lower than austenitic stainless steels (e.g., 304, 316)
Phù hợp với kitchen tools, industrial components, and precision parts exposed to mild moisture or chemical exposure
4. Machinability and Fabrication
Có thể gia công bằng máy trạng thái ủ
Có thể polished to a bright finish for aesthetic or functional applications
Welding is possible but may reduce hardness in the heat-affected zone; post-weld heat treatment is recommended
5. Ứng dụng
Dao, kéo và các dụng cụ cắt
Gears, shafts, bearings, and wear-resistant mechanical components
Springs, dies, molds, and precision engineering parts
Kitchen utensils and decorative hardware
Tóm tắt
420 stainless steel is characterized by độ cứng cao, khả năng chống mài mòn tuyệt vời và khả năng chống ăn mòn ở mức trung bình. Sự kết hợp các đặc tính này khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho cutting tools, precision mechanical components, industrial parts, and household items yêu cầu durability and dimensional stability.
Thông tin bổ sung
Sản xuất
Fabrication of 420 Stainless Steel
420 stainless steel là một thép không gỉ martensitic có hàm lượng carbon cao nổi tiếng với good hardness, wear resistance, and moderate corrosion resistance. Fabrication requires careful handling due to its high carbon content and potential for hardening during processing.
1. Tạo hình
Gia công nóng:
Thể hiện tốt nhất trong trạng thái ủ.
Nhiệt độ gia công nóng thông thường: 900–1050°C (1650–1920°F).
Avoid overheating to prevent grain growth and loss of toughness.
Gia công nguội:
Possible in the trạng thái ủ.
Cold deformation increases strength through hiện tượng cứng hóa do biến dạng, but excessive deformation can cause cracking.
Suitable for bending, stamping, and rolling thin sections.
2. Gia công
Machining is easier in the annealed condition.
Hardened 420 is khó gia công, requiring carbide tooling and proper cooling.
Use cutting fluids to reduce heat and maintain tool life.
3. Hàn
Welding is limited due to high carbon content.
Preheating and post-weld stress relief are recommended to prevent cracking.
Sử dụng vật liệu độn tương thích hoặc có hàm lượng carbon thấp for better corrosion resistance and strength.
4. Xử lý nhiệt
Annealing is used before fabrication to soften the steel for forming or machining.
Hardening followed by tempering is applied after fabrication to achieve desired hardness and wear resistance.
5. Xử lý bề mặt
Polishing or passivation can improve corrosion resistance and appearance.
Surface finishing is particularly important for cutlery, surgical instruments, and precision components.
6. Các ứng dụng được hưởng lợi từ quá trình gia công
Dụng cụ ăn và dao
Surgical instruments and medical tools
Industrial tooling and valve components
Precision mechanical parts requiring wear resistance
Tóm tắt
420 stainless steel fabrication is typically performed in the trạng thái ủ to allow hot or cold forming, machining, and limited welding. Post-fabrication xử lý nhiệt và hoàn thiện bề mặt đảm bảo hiệu quả tối ưu hardness, wear resistance, and moderate corrosion resistance, making 420 ideal for cutting tools, surgical instruments, and precision mechanical components.
Khả năng hàn
Weldability of 420 Stainless Steel
420 stainless steel là một thép không gỉ martensitic có hàm lượng carbon cao nổi tiếng với good hardness, wear resistance, and moderate corrosion resistance. Welding this steel requires care due to its high carbon content and tendency to harden, which can lead to cracking if not properly managed.
1. Những vấn đề chung
High carbon content increases the risk of cracking during welding.
Preferred welding in the annealed or soft condition to reduce brittleness.
Preheating and post-weld heat treatment are recommended to minimize residual stresses and prevent martensitic hardening.
2. Làm nóng trước
Preheat to 150–250°C (300–480°F) before welding.
Helps reduce thermal stress and the risk of cracking trong vùng chịu ảnh hưởng của nhiệt (HAZ).
3. Các phương pháp hàn
TIG (GTAW) and MIG (GMAW) are commonly used for precision welds.
Hàn que (SMAW) is possible but requires skilled control.
Sử dụng điện cực có hàm lượng hydro thấp để giảm nguy cơ nứt vỡ.
4. Vật liệu độn
Sử dụng matching 420 filler metal for best corrosion resistance and mechanical properties.
Lower carbon or martensitic stainless fillers can be used to reduce cracking risk.
5. Xử lý nhiệt sau hàn
Stress relief or tempering after welding is critical to restore toughness.
Avoid quenching immediately after welding unless specifically required.
Typical post-weld tempering: 150–250°C (300–480°F) for 1–2 hours.
6. Những hạn chế
Hàn trong hardened condition is not recommended.
Not suitable for applications requiring high corrosion resistance in welded joints without proper post-weld treatment.
Careful control of heat input is necessary to prevent distortion and cracking.
7. Applications
Welded components in cutlery and knives (annealed condition)
Light-duty industrial components
Mechanical parts requiring moderate corrosion resistance after welding
Tóm tắt
420 stainless steel is weldable with caution, preferably in the trạng thái ủ. Đúng preheating, controlled welding, low-hydrogen filler, and post-weld tempering are essential to prevent cracking and ensure good mechanical properties. While weldability is limited compared to austenitic stainless steels, it can be effectively welded for cutlery, tools, and moderate-duty mechanical applications.
Khả năng gia công
Machinability of 420 Stainless Steel
420 stainless steel là một thép không gỉ martensitic có hàm lượng carbon cao nổi tiếng với good hardness, wear resistance, and moderate corrosion resistance. Its machinability depends heavily on its điều kiện xử lý nhiệt, with the annealed state being much easier to machine than the hardened state.
1. Đặc điểm chung
Trạng thái ủ:
Machinable with standard high-speed steel (HSS) or carbide tools.
Cung cấp bề mặt hoàn thiện tốt và kiểm soát kích thước.
Hardened condition:
Machining is difficult due to high hardness (up to ~50 HRC).
Yêu cầu dụng cụ cắt bằng cacbua, slow cutting speeds, và ample coolant.
Strain hardening: High-carbon content may cause work hardening during machining.
2. Các thông số gia công được khuyến nghị
Tốc độ cắt: Lower speeds compared to mild steels to prevent tool wear.
Tốc độ cấp liệu: Moderate, to balance surface finish and tool life.
Độ sâu cắt: Shallow cuts in hardened material to avoid excessive tool stress.
Chất làm mát: Use water-soluble oil or cutting fluid to reduce heat and friction.
3. Dụng cụ gia công
Hardened 420: Best machined with carbide or ceramic tools.
Annealed 420: Can be machined with high-speed steel (HSS) tools.
Cắt ren và khoan ren: Use slow speeds and sharp tooling to prevent galling.
4. Ưu điểm
Đạt được bề mặt hoàn thiện tốt in the annealed condition.
Allows precise machining of complex shapes trước khi đông cứng.
Hardened 420 retains shape and wear resistance after final machining and polishing.
5. Hạn chế
High carbon content reduces machinability in hardened condition.
Excessive heat during machining may cause tool wear or surface discoloration.
Cần phải cẩn thận cooling and cutting control in hardened condition.
6. Applications Benefiting from Machining
Dụng cụ ăn và dao
Surgical instruments
Precision components such as valve parts and industrial tools
Tóm tắt
420 stainless steel is moderately machinable in the annealed condition và difficult to machine when hardened. Đúng tool selection, cutting speeds, feed rates, and coolant use là điều cần thiết để đạt được accurate dimensions, good surface finish, and tool longevity, khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho cutlery, surgical instruments, and precision industrial components.
Khả năng chống ăn mòn
Corrosion Resistance of 420 Stainless Steel
420 stainless steel là một thép không gỉ martensitic có hàm lượng carbon cao nổi tiếng với good hardness and wear resistance. Khả năng chống ăn mòn của nó là vừa phải, higher than ordinary carbon steels but lower than austenitic stainless steels such as 304 or 316.
1. General Corrosion Properties
Cung cấp moderate resistance to atmospheric corrosion and mild oxidizing environments.
Dễ bị pitting and rusting in chloride-rich or marine environments.
Polished surfaces improve corrosion resistance by reducing surface roughness.
2. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chống ăn mòn
Carbon content: Higher carbon improves hardness but slightly reduces corrosion resistance.
Bề mặt hoàn thiện: Smooth, polished, or passivated surfaces significantly improve resistance.
Xử lý nhiệt: Hardened 420 may be more prone to corrosion due to microstructural changes.
Môi trường: Best suited for dry or mildly corrosive environments; avoid prolonged exposure to saltwater or acidic conditions.
3. Nâng cao khả năng chống ăn mòn
Đánh bóng: Reduces surface roughness, minimizing sites for corrosion initiation.
Quá trình thụ động hóa: Treatment with nitric or citric acid forms a protective oxide layer.
Proper maintenance: Regular cleaning prevents accumulation of corrosive agents.
4. Các ứng dụng tận dụng khả năng chống ăn mòn
Dụng cụ ăn, dao và dụng cụ phẫu thuật trong low-corrosion environments
Industrial tools and precision components exposed to mild conditions
Valve components and fittings in non-marine environments
5. Hạn chế
Không phù hợp với môi trường biển hoặc môi trường có độ axit cao không có lớp phủ bảo vệ.
Prolonged exposure to moisture can lead to rust and pitting.
Welding without proper care may reduce corrosion resistance in the heat-affected zone.
Tóm tắt
420 stainless steel offers khả năng chống ăn mòn ở mức trung bình, phù hợp với cutlery, surgical instruments, and industrial tools trong mild environments. Its corrosion resistance can be enhanced through polishing, passivation, and careful maintenance, nhưng nó là not recommended for prolonged exposure to aggressive or marine environments.
Gia công nguội
Cold Working of 420 Stainless Steel
420 stainless steel là một thép không gỉ martensitic có hàm lượng carbon cao nổi tiếng với good hardness, wear resistance, and moderate corrosion resistance. Cold working is a key process for shaping and strengthening this steel, but it must be performed with care due to its high carbon content and work-hardening tendency.
1. Đặc điểm chung
Quá trình gia công nguội làm tăng độ bền và độ cứng through hiện tượng cứng hóa do biến dạng.
Excessive cold working can lead to cracking, especially in hardened or heat-treated conditions.
Phù hợp với bending, rolling, stamping, and drawing ở trạng thái ủ.
2. Các phương pháp được khuyến nghị
Perform cold working in the trạng thái ủ to reduce brittleness.
Sử dụng sự biến dạng dần dần rather than aggressive forming to prevent fractures.
Bôi trơn during forming helps reduce surface defects and tool wear.
Intermediate ủ may be necessary for extensive deformation to restore ductility.
3. Ảnh hưởng của quá trình gia công nguội
Increased hardness and strength proportional to the amount of deformation.
Độ dẻo giảm as work hardening progresses.
Enhanced surface finish and dimensional precision in certain forming processes.
4. Các ứng dụng tận dụng quá trình gia công nguội
Cutlery and knives (pre-hardening shaping)
Surgical instruments
Springs and small mechanical components
Precision tools and industrial fittings
5. Hạn chế
Hardened or overworked 420 is difficult to form and prone to cracking.
Cần phải cẩn thận kiểm soát nhiệt độ and potential gia nhiệt trung gian for large deformations.
Cold working alone cannot achieve final maximum hardness—post-working xử lý nhiệt is usually required.
Tóm tắt
Cold working of 420 stainless steel is most effective in the annealed condition, allowing shaping through bending, rolling, stamping, and drawing. It increases strength and hardness but reduces ductility, so careful control of deformation and intermediate annealing is essential. After cold working, xử lý nhiệt is typically applied to achieve final hardness and wear resistance, making it ideal for cutlery, surgical instruments, springs, and precision mechanical components.
Xử lý nhiệt
Heat Treatment of 420 Stainless Steel
420 stainless steel là một thép không gỉ martensitic có hàm lượng carbon cao nổi tiếng với độ cứng cao, khả năng chống mài mòn và khả năng chống ăn mòn ở mức trung bình. Heat treatment is essential to achieve optimal hardness, strength, and dimensional stability.
1. Ủ
Mục đích: Làm mềm thép để gia công định hình, gia công cơ khí hoặc gia công nguội.
Quy trình:
Đun nóng đến 800–900°C (1470–1650°F).
Hold at temperature to allow uniform microstructure.
Slow cooling in the furnace or in still air.
Kết quả: Steel becomes soft, ductile, and machinable.
2. Hardening (Quenching)
Mục đích: Increases hardness and wear resistance.
Quy trình:
Đun nóng đến 980–1050°C (1800–1920°F) until fully austenitized.
Làm nguội nhanh air, oil, or water depending on section size.
Kết quả: Martensitic structure is formed, producing high hardness (~50 HRC).
3. Làm nguội
Mục đích: Relieves stresses and improves toughness while maintaining hardness.
Quy trình:
Heat quenched steel to 150–250°C (300–480°F).
Hold for 1–2 hours, then air cool.
Tác dụng: Reduces brittleness, enhances wear resistance, and stabilizes the martensitic structure.
4. Ảnh hưởng của xử lý nhiệt
Annealed 420: Mềm, dẻo, thích hợp để tạo hình và gia công.
Hardened 420: High hardness and wear resistance, suitable for cutting tools and knives.
Tempered 420: Balanced hardness and toughness, less prone to cracking during service.
5. Applications of Heat-Treated 420 Stainless Steel
Dụng cụ ăn và dao
Surgical instruments
Dụng cụ công nghiệp và linh kiện chính xác
Wear-resistant parts
6. Những hạn chế
Excessive tempering may reduce hardness and wear resistance.
Overheating during quenching can cause distortion or cracking.
Heat-treated 420 should be handled carefully to maintain dimensional accuracy.
Tóm tắt
The heat treatment of 420 stainless steel involves annealing, hardening, and tempering to achieve the desired combination of hardness, wear resistance, and toughness. Proper control of temperatures and times is critical, making it suitable for cutlery, surgical instruments, industrial tools, and precision wear-resistant components.
Khả năng chịu nhiệt
Heat Resistance of 420 Stainless Steel
420 stainless steel là một thép không gỉ martensitic có hàm lượng carbon cao nổi tiếng với độ cứng cao, khả năng chống mài mòn và khả năng chống ăn mòn ở mức trung bình. Khả năng chịu nhiệt của nó là limited compared to austenitic stainless steels such as 304 or 316.
1. Các tính chất chung
Có thể chịu được intermittent exposure to temperatures up to 315°C (600°F) without significant loss of mechanical properties.
Continuous exposure to high temperatures may lead to oxidation, scaling, and loss of hardness.
Retains moderate mechanical strength at moderately elevated temperatures but is not suitable for high-temperature service.
2. Ảnh hưởng của nhiệt độ cao
Mất độ cứng: Martensitic structure may soften if exposed to high heat.
Quá trình oxy hóa và đóng cặn: Occurs at elevated temperatures, particularly in air or oxidizing atmospheres.
Dimensional changes: Extended exposure to heat can cause minor distortion.
3. Những vấn đề thực tiễn
Sử dụng tốt nhất trong nhiệt độ từ bình thường đến hơi cao.
Không nên dùng cho continuous service above 315°C (600°F).
Có thể heat treated to optimize hardness and wear resistance, but high service temperatures will reduce hardness over time.
4. Ứng dụng
Cutlery and knives (not exposed to extreme heat)
Surgical instruments and tools
Industrial tooling where high wear resistance is more critical than heat resistance
5. Summary
420 stainless steel has khả năng chịu nhiệt hạn chế, phù hợp với các ứng dụng ở nhiệt độ trung bình. Đây là lựa chọn lý tưởng cho cutting tools, knives, surgical instruments, and industrial components where hardness, wear resistance, and corrosion resistance are important, but it is not recommended for high-temperature or continuous heat applications.
Gia công nóng
Hot Working of 420 Stainless Steel
420 stainless steel là một thép không gỉ martensitic có hàm lượng carbon cao nổi tiếng với độ cứng cao, khả năng chống mài mòn và khả năng chống ăn mòn ở mức trung bình. Hot working is an important process to shape the steel before it is hardened, as it improves ductility and reduces the risk of cracking.
1. Hướng dẫn chung
Hot working should be performed in the trạng thái ủ để tránh bị nứt.
Nhiệt độ gia công nóng thông thường: 900–1050°C (1650–1920°F).
Avoid overheating, which can cause sự phát triển của hạt, làm giảm độ bền.
2. Các quy trình gia công nóng thông dụng
Cán nóng: Used to form sheets, plates, and bars.
Rèn nóng: Shapes parts such as blades, tools, and industrial components.
Ép đùn nóng: Produces complex profiles and precision components.
3. Ưu điểm của gia công nóng
Giảm độ bền và độ cứng tạm thời, allowing easier forming.
Minimizes the risk of cracking or brittleness.
Giúp homogeneous microstructure throughout the workpiece.
4. Những lưu ý sau khi gia công nhiệt
Annealing: May be necessary after hot working to relieve stresses.
Machining: Typically easier after hot working in the annealed condition.
Xử lý nhiệt: Hardening and tempering applied afterward to achieve final độ cứng và khả năng chống mài mòn.
5. Hạn chế
High-carbon content limits hot working compared to lower-carbon martensitic steels.
Yêu cầu careful temperature control to avoid surface oxidation or scaling.
Not suitable for shaping in the trạng thái đã được tôi cứng hoàn toàn.
6. Các ứng dụng tận dụng quá trình gia công nóng
Industrial knives and blades
Surgical instruments
Wear-resistant tooling and components
Precision mechanical parts before final hardening
Tóm tắt
Hot working of 420 stainless steel is performed in the trạng thái ủ ở nhiệt độ 900–1050°C (1650–1920°F). It allows shaping through rolling, forging, or extrusion, reduces brittleness, and produces a homogeneous microstructure. After hot working, annealing, machining, and final heat treatment được áp dụng để đạt được kết quả mong muốn hardness, wear resistance, and mechanical properties for applications such as cutlery, surgical instruments, and industrial tools.
