فولاد گرید 420، نوعی فولاد ضدزنگ است که در ترکیب خود مقدار کربن بالایی دارد و از استحکام، سختی و مقاومت قابل‌توجهی برخوردار است. این نوع فولاد بهدلیل داشتن ویژگی‌هایی چون، حفظ لبۀ تیز و مقاومت در برابر استفادۀ زیاد، معمولاً در ساخت چاقو، ابزار جراحی و ابزارهای برش استفاده میشود. علاوه‌براین، استیل 420 به‌خاطر دوام بالا و مقاومت در برابر خوردگی در تولید قطعات مختلف برای صنایع هوافضا و خودرو به کار می‌رود. اگر می‌خواهید اطلاعات بیشتری در مورد این استیل و کاربردهای آن به دست آورید، تا انتهای این مقاله همراه ما باشید.
استیل 420 چیست؟
استیل 420 که با نام 420HC نیز شناخته میشود، یک فولاد ضدزنگ مارتنزیتی با محتوای کربن بالاتر از فولادهای ضدزنگ 410 و 416 است. این گرید فولاد، حداقل 12٪ کروم در ترکیبات خود دارد که باعث میشود در برابر خوردگی مقاوم باشد. وقتی فولاد گرید 420، به‌طور کامل سخت میشود، به سخت‌ترین فولادِ زنگ‌نزنِ این خانواده تبدیل میشود. به‌همین‌دلیل برای کاربردهایی که به مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر حرارت و استحکام بالا نیاز دارد، مناسب است.
خواص این استیل ضدزنگ ازجمله سختی، استحکام، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر سایش، موجب شده است که برای کاربردهای مختلفی مانند تیغۀ چاقو، ابزار جراحی، تیغه‌های برشی، قیچی و ابزار دستی به کار گرفته شود.
ترکیب فولاد ضدزنگ 420 دارای سطح کربن نسبتاً بالایی (بین 0.15 تا 0.4٪) است که به افزایش سختی و استحکام آن کمک میکند. این نوع فولاد بهدلیل سخت‌شدن سریع و از دست‌دادن خواص خود، برای استفاده در دمای بیش از ۸۰۰ درجۀ فارنهایت (۴۲۷ درجۀ سانتیگراد) توصیه نمی‌شود.
ترکیبات استیل 420
در جدول زیر، ترکیبات این گرید فولاد را مشاهده می‌کنید.
| Fe | C | Mn | Si | Cr | Ni* | Mo* | P | S | Cu* | Al* | Sn* |
| Balance | 0.15-0.40% | 1.00% max | 1.00% max | 12.00-14% | 0.50% max | 0.50% max | 0.04% max | 0.03% max | 0.50% max | 0.15% max | 0.05% max |
باید به این نکته توجه کنید که عناصری که در جدول با علامت ستاره مشخص شده‌اند، ممکن است توسط برخی تولیدکنندگان برای ساخت این نوع فولاد استفاده شوند.
کاربرد استیل 420
بهدلیل ترکیب منحصر‌به‌فرد، این گرید فولاد کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف دارد. برخی از کاربردهای رایج آن عبارت‌اند از:
چاقو و ظروف آشپزخانه
بهدلیل مقاومت در برابر خوردگی و استحکام بالا، معمولاً از استیل 420 در تولید چاقو و ظروف آشپزخانه استفاده میشود.
ابزار پزشکی
استحکام بالا و خواص مقاوم در برابر خوردگی فولاد ضدزنگ گرید 420، باعث شده است که برای ساخت ابزارهای پزشکی مانند تجهیزات جراحی، چاقوی جراحی و فورسپس مناسب باشد.
قطعات صنعتی
از این نوع استیل، بهدلیل استحکام و مقاومت در برابر سایش، در ساخت قطعات مختلف صنعتی ازجمله یاتاقان‌ها، محور پمپ، بست‌ها و غیره استفاده میشود.
تجهیزات پردازش مواد غذایی
فولاد 420 در برابر خوردگی مقاوم است و به‌راحتی تمیز میشود. برای همین برای استفاده در تجهیزات پردازش مواد غذایی مانند بُرش گوشت و رندۀ پنیر مناسب است.
از دیگر کاربردهای آن میتوان به تیغه‌های برشی، والوهای سوزنی، بوشینگ‌ها، قیچی‌ها و ابزارهای حمل‌ونقل اشاره کرد.
نحوۀ ساخت استیل 420
این گرید استیل از طریق فرآیندهای ذوب و تصفیۀ مواد خام در یک کوره و سپس پردازش شمش‌ها یا بیلت‌های ریخته‌گری حاصل‌شده، به اشکال پایه در می‌آید که تولیدکنندگان می‌توانند از آن‌ها برای ساخت محصولات نهایی استفاده کنند. تولید استیل 420 شامل چندین مرحله است:
- مواد اولیه برای تولید فولاد ضدزنگ، ازجمله سنگ آهن، کروم و سایر عناصر آلیاژی، باهم در یک کورۀ قوس الکتریکی یا یک کورۀ القایی، ذوب می‌شوند. این کوره مواد را تا دمای بالای ۱۵۰۰ درجه سانتیگراد، گرم میکند.
- در طول فرآیند پالایش، فلز مذاب به‌دقت پردازش میشود تا ناخالصی‌ها حذف شوند و ترکیب مناسب برای دستیابی به خواص مورد نظر تنظیم شود. مرحلۀ پالایش ممکن است شامل فرآیندهایی مانند گاززدایی، گوگردزدایی و افزودنی‌های آلیاژی باشد.
- هنگامی‌که فلز مذاب تصفیه شد، به شکل‌های جامد مانند شمش در می‌آید، یا بسته به محصول نهایی مورد نظر، ممکن است به‌صورت بیلت یا ورق، تولید شود. در ریخته‌گریِ پیوسته، فلز مذاب در قالبی که با آب خنک میشود، ریخته میشود تا میله‌های بلند و جامد ایجاد شوند. در ریخته‌گریِ شمش، فلز مذاب در قالب ریخته میشود تا بلوک‌های جامد یا شمش‌ها تشکیل شوند.
- پس از مرحلۀ ریخته‌گری، فولاد ضدزنگ تحت فرآیندهایی مانند آهنگری، نورد یا اکستروژن قرار می‌گیرد.
- در این مرحله، فولاد حرارت داده میشود تا به دمای خاصی برسد و سپس به‌صورت آهسته و کنترل‌شده سرد و آنیل میشود. همچنین فولاد تا دمای زیاد، گرم و به‌سرعت سرد میشود تا سخت شود.
- هنگامی‌که خواص مورد نظر به دست آمد، این فولاد ممکن است تحت فرآیندهای پرداخت سطح مانند سنگ‌زنی، پوشش‌دهی یا پرداخت برای بهبود ظاهر یا ایجاد حفاظت اضافی در برابر خوردگی قرار گیرد.
مزایا و معایب استیل 420
این نوع استیل ضدزنگ، دارای مزایا و معایبی است که در این بخش به برخی از آن‌ها اشاره می‌کنیم.
مزایا
- استحکام و سختی بالا: این نوع فولاد بهدلیل استحکام، سختی و مقاومت در برابر سایش، شهرت دارد و برای کاربردهایی که به مواد مستحکم و بادوام نیاز دارند، مناسب است.
- مقاومت در برابر خوردگی: استیل 420 دارای ویژگی مقاومت در برابر خوردگی مناسبی است که در برابر مواد قلیایی، آب شیرین، اسید ملایم، غذا، هوا و مواد مختلف دیگر مانند آمونیاک، مواد شوینده و سرکه مقاومت میکند.
- عملیات حرارتی: با فرآیند صحیح، عملیات حرارتی با فولاد گرید 420 آسان است.
معایب
- ویژگی‌های ضعیف جوشکاری و ماشین‌کاری: این فولاد خصوصیات جوشکاری ضعیفی دارد و مقاومت آن، هنگام بازپخت کاهش می‌یابد. جوشکاری این فولاد با استفاده از میله‌های جوش امکان‌پذیر است و ماشین‌کاری آن در زمانی‌که در حالت آنیل‌شده باشد، آسان است.
- کاهش شکل‌پذیری و استحکام در دماهای مختلف: در دماهای زیر صفر، انعطاف‌پذیری این استیل کاهش می‌یابد و پس از حرارت‌دهی بیش از حد، استحکام آن ضعیف میشود. این مشکلات، کاربرد این نوع استیل را محدود می‌کنند.
- کاهش مقاومت در برابر خوردگی پس از جوشکاری: این گرید استیل، در مقایسه با سایر استیل‌های زنگ‌نزن، در قسمت پایینیِ جدول قرار دارد و پس از جوشکاری یا در شرایط آنیل‌شده، در برابر خوردگی بین‌دانه‌ای مقاوم نیست.
خواص مکانیکی و فیزیکی فولاد 420
جداول زیر خواص مکانیکی و فیزیکی این فولاد را به‌خوبی نشان داده‌اند.
جدول خواص فیزیکی
| Grade | Density (kg/m3) | Elastic Modulus (GPa) | Mean Coefficient of Thermal Expansion (μm/m/°C) | Thermal Conductivity (W/m.K) | Specific Heat 0-100°C (J/kg.K) | Electrical Resistivity (nΩ.m) | |||
| 0-100°C | 0-315°C | 0-538°C | at 100°C | at 500°C | |||||
| 420 | 7800 | 200 | 10.3 | 10.8 | 11.7 | 24.9 | – | 460 | 550 |
جدول خواص مکانیکی
| Tempering Temperature (°C) | Tensile Strength (MPa) | Yield Strength 0.2% Proof (MPa) | Elongation (% in 50mm) | Hardness Brinell (HB) | Impact Charpy V (J) |
| Annealed * | 655 | 345 | 25 | 241 max | – |
| 204 | 1600 | 1360 | 12 | 444 | 20 |
| 316 | 1580 | 1365 | 14 | 444 | 19 |
| 427 | 1620 | 1420 | 10 | 461 | # |
| 538 | 1305 | 1095 | 15 | 375 | # |
| 593 | 1035 | 810 | 18 | 302 | 22 |
| 650 | 895 | 680 | 20 | 262 | 42 |
سخن پایانی
استیل 420 یا 420HC ترکیبی از استحکام، سختی و مقاومت در برابر سایش را ارائه میکند و برای همین به یک انتخاب محبوب برای کاربردهایی مانند ساخت چاقو، ابزار جراحی، ابزارهای برش و اجزای مختلف صنعتی تبدیل شده است. این استیل ضدزنگ، در حالی‌که مقاومت در برابر خوردگی قابل قبولی را در محیط‌های معمولی ارائه می‌دهد؛ اما ممکن است به اندازۀ استیل‌های ضدزنگ دیگر، در برابر خوردگی مقاوم نباشد و نسبت به سایر گریدهای فولادی، سختی کمتری داشته باشد.
درک این ویژگی‌ها در تعیین مناسب‌بودن این فولاد برای کاربردهای مختلف بسیار مهم است و در صورت استفادۀ درست، می‌تواند یک مادۀ باارزش برای طیف وسیعی از محصولات صنعتی و مصرفی باشد. شرکت استیل پاسارگاد، تولیدکنندۀ ورق، لوله، شیرآلات، اتصالات و دیگر تجهیزات استیل، افتخار دارد که محصولات خود را با بالاترین کیفیت و قیمت رقابتی عرضه میکند. برای کسب اطلاعات بیشتر و آگاهی از شرایط فروش با ما تماس بگیرید.
پرسش و پاسخ
آیا استیل 420 مغناطیسی است؟
بله این استیل مغناطیسی است. این ویژگی بهدلیل ترکیب کربن بالای آن است که به خواص مغناطیسی این گرید فولاد کمک میکند.
آیا میتوان این فولاد را برای بهبود عملکرد، تحت عملیات حرارتی قرار داد؟
بله میتوان آن را برای افزایش سختی و استحکام، تحت عملیات حرارتی قرار داد. برای بهینهسازی عملکرد این فولاد، از فرآیندهای عملیات حرارتی مانند کوئنچ و تمپرینگ استفاده میشود.
کاربردهای رایج استیل 420 چیست؟
فولاد ضدزنگ 420 معمولاً در ساخت چاقو، ابزار جراحی، ابزار برش، چاقوهای صنعتی، تیغه، قیچی، قالب‌های فلزی و حتی تیغه‌های توربین در صنعت هوافضا استفاده میشود.
