410 לעומת 420 נירוסטה: דרגות מרטנזיות לקשיות ובלאי

410 לעומת 420: ההבדל בפחמן

הן 410 והן 420 הן פלדות אל-חלד ישרות-כרום מרטנסיטי, אשר מוקשחות על ידי כיבוי והשחתה. ההבדל המכריע הוא פחמן: 410 מגביל את הפחמן למקסימום 0.15%, בעוד ש-420 נשלט ל-0.15-0.40% ולעיתים מחולק ל-420A, 420B ו-420C לפי טווח פחמן. פחמן שולט בכמות כרום קרביד קשה שנוצר במהלך טיפול בחום, אשר בתורו שולט בקשיות המרבית הניתנת להשגה, עמידות הבלאי ושימור הקצוות, ולהפך, הקשיחות והגמישות. דרגה 410 מגיעה לכ-45 HRC מקסימום ומתנהגת בקשיחות סבירה; דרגה 420 מגיעה לכ-56 HRC מקסימום והיא הסכו"ם והפלדת הכלים הקלאסית.

הרכב כימי

טווחי ההרכב שלהלן עוקבים אחר ASTM A276 (מוטות וצורות), ASTM A240 (לוח, גיליון ורצועה, במידת הצורך) ו-JIS G4303 (SUS410 ו-SUS420J1/J2).

אֵלֵמֶנט	410 (UNS S41000)% wt	420 (UNS S42000)% wt
פחמן (C)	0.15 מקסימום	0.15-0.40
Chromium (Cr)	11.5-13.5	12.0-14.0
מנגן (Mn)	1.00 מקסימום	1.00 מקסימום
סיליקון (Si)	1.00 מקסימום	1.00 מקסימום
זרחן (P)	0.040 מקסימום	0.040 מקסימום
גופרית (S)	0.030 מקסימום	0.030 מקסימום
ברזל (Fe)	לְאַזֵן	לְאַזֵן

המקבילים ל-JIS הם SUS410 עבור דרגה 410, ו-SUS420J1 (0.16-0.25% C) או SUS420J2 (0.26-0.40% C) עבור שני החצאים של טווח הפחמן 420.

התקשות תגובה ומאפיינים מכניים

ההשלכה המעשית של הפרש הפחמן ניכרת בקשיות שניתן להשיג לאחר התקשות וטינון, ובחוזק המצב המרוווה והמזג.

רכוש (מוקשה ומחוסם)	410	420
קשיות מרבית (HRC, טיפוסי)	45	56
חוזק מתיחה דקות (MPa, לפי JIS G4303 QT)	540	640 (420J2)
דקות התארכות (%)	16	12 (420J2)
התנגדות ללבוש	לְמַתֵן	גָבוֹהַ
קשיחות השפעה	לְשַׁפֵּר	לְהוֹרִיד

יותר פחמן פירושו יותר כרום קרבידים: 420 מספק עמידות גבוהה בפני שחיקה ומחזיק קצה חד, בעוד 410 מספק עמידות טובה יותר בפגיעה וגמישות ונוטה פחות להישבר תחת עומס זעזועים. הבחירה ההנדסית היא אפוא בין מיקסום חיי השירות נגד בלאי (420) או נגד פגיעה (410).

תרגול טיפול בחום

שתי הכיתות דורשות כיבוי וטינון. טמפרטורת האוסטניטיזציה היא קריטית: עבור 410 היא בדרך כלל 980-1010 מעלות, ועבור 420 היא 1020-1065 מעלות, ולאחר מכן כיבוי מהיר של שמן או אוויר בהתאם לעובי הקטע ליצירת מרטנזיט. הטמפרור חייב לבצע מיידית כדי להקל על לחצים להרווה ולקבוע את האיזון הסופי של קשיות-קשיחות: תת-מזג מותיר את הפלדה שבירה, בעוד שהמזג יתר מרכך אותה בצורה מוגזמת. שתי הכיתות רגישות לשחרור, ולכן מומלץ טיפול בחום באטמוספירה מגן עבור חלקים שחייבים להיות קשים לחלוטין על פני השטח. עבור 420, הימנע מטווח החיסום של 425-600 מעלות אם נדרשת עמידות בפני פגיעות, ומזג ב-150-300 מעלות עבור קשיות מרבית או מעל 600 מעלות עבור קשיחות.

יישומים והנחיות בחירה

דרגה 410 נמצאת בשימוש נרחב עבור שסתומים וגזעי שסתומים, פירי משאבה, מחברים, חלקי מכונות, להבי טורבינה ורכיבים באטמוספרות קורוזיביות קלות שבהן הקשיחות חשובה. דרגה 420 היא התקן לסכיני מטבח וסכו"ם, מספריים ומכשירים כירורגיים, תבניות הזרקת פלסטיק, להבים תעשייתיים וצלחות ללבוש. זוהי שגיאה קריטית להחליף את 410 בקצה 420 שצוין: רכיב ה-410 מקהה במהירות ונכשל בטרם עת. לעומת זאת, ציון 420 עבור גזע שסתום מתח גבוה- או מהדק הנתון לעומס הלם גורם לשבר שביר. בעת ביצוע ההזמנה, ציין תמיד את הייעוד המלא (לדוגמה UNS S42000 או AISI 420), את התנאי הנדרש, ולגבי 420, את תת טווח הפחמן-; לדרוש תעודת בדיקת טחנה כדי לאמת את הכימיה, ולציין את טווח הקשיות הנדרש עבור חלקים גמורים{15} שטופלו בחום.

שאלות נפוצות

מה ההבדל העיקרי בין 410 ל-420?

לתכולת הפחמן. 410 יש 0.15% מקסימום פחמן ומתקשה לכ-45 HRC, בעוד של-420 יש 0.15-0.40% פחמן ומתקשה לכ-56 HRC. הפחמן הגבוה יותר של 420 נותן יותר כרום קרבידים, ומכאן עמידות בפני שחיקה טובה יותר ושימור קצוות אך קשיחות נמוכה יותר.

איזו כיתה עדיפה לסכיני מטבח?

420. הקשיות הגבוהה ונפח הקרביד שלו מספקים את עמידות הבלאי ושימור הקצוות שלהב סכין צריך. 410 יתעממו במהירות בשירות החיתוך.

האם ניתן להשתמש ב-420 היכן שמתרחשת טעינת השפעה?

רק בזהירות. הקשיות הגבוהה יותר של 420 מפחיתה את הקשיחות, כך שרכיבים הנתונים להלם או פגיעה, כגון גזעי שסתומים או מחברים במתח גבוהים, ניתנים לשירות טוב יותר על ידי 410, שעומד בפני סתתים ושברים שביר.

מהן הטמפרטורות הנכונות לאוסטניטיזציה?

בערך 980-1010 מעלות עבור 410 ו-1020-1065 מעלות עבור 420, ולאחר מכן כיבוי מהיר של שמן או אוויר וטינון מיידי. הטמפרטורה המדויקת תלויה בגודל המקטע ובקשיות הסופית הנדרשת.

האם 410 ו-420 מגנטיים?

כֵּן. שתיהן פלדות אל חלד מרטנסיטיות והן מגנטיות חזקות בכל תנאי. זה מבדיל אותם מדרגות אוסטניטיות כגון 304, שהן בעצם אינן-מגנטיות כאשר הן חישול.

כיצד עלי לציין 420 כדי לקבל את הקשיות הנכונה?

ציינו את הייעוד והמצב המלאים, למשל AISI 420 מוקשה ומחוסם ל-50-52 HRC, והבהירו את תת-טווח הפחמן (420A, 420B או 420C) אם היישום זקוק לאיזון ספציפי של קשיות וקשיחות. דרוש תעודת בדיקת טחנה לאימות כימיה וקשיות.