Stal nierdzewna 4H13 / 1.4034 / X46Cr13 / AISI 420 – martenzytyczna stal narzędziowa o podwyższonej twardości

Stal nierdzewna 4H13 wysokostopowa martenzytyczna chromowa PN-71/H-86020, stal 1.4034, X46Cr13 PN-EN 10088-1:2005 AISI 420, X39Cr13   1.4031

Porównanie składu chemicznego stal 4H13 z zamiennikami 1.4034, X46Cr13, AISI 420, X39Cr13, 1.4031, 40X13

Gatunek
stali
 
 
Norma
 
Skład chemiczny  (%)
 
 
C
Mn
Si
P
S
Cu
Cr
Ni
Mo
inne
4H13
PN
0,36
0,45
max
0,80
max
0,80
max
0,040
max
0,030
max
0,30
12,00
14,00
max
0,60
–
–
40H13
40Ch13 40KH13
40X13 4Х13 40Х13
GOST
0,36
0,45
max
0,80
max
0,80
max
0,030
max
0,025
max
0,30
12,00
14,00
max
0,60
max
0,30
V max 0,20
W max 0,20
Ti max 0,20
X39Cr13   1.4031
DIN- EN
PN – EN
0,36
0,42
max
1,00
max
1,00
max
0,040
max
0,015
–
12,50
14,50
–
–
–
X 46 Cr 13 X46Cr13
1.4034
DIN-EN
PN-EN
0,43
0,50
max
1,00
max
1,00
max
0,040
max
0,030
–
12,50
14,50
–
–
–
X40Cr13  X41Cr13
1.2083   X42Cr13
EN ISO 4957    DIN
0,36
0,42
max
1,00
max
1,00
max
0,030
max
0,030
–
12,50
14,50
–––
Z44C14
AFNOR
0,40
0,48
max
1,00
max
1,00
max
0,040
0,015
0,030
–
12,50
14,50
–––
X39Cr13
ISO
0,36
0,42
max
1,00
max
1,00
max
0,040
max
0,030
–
12,50
14,50
–
–
–
   X45CrS 13
      1.4035
DIN
W.Nr
0,40
0,48
max
2,00
max
1,00
max
0,040
0,016
0,026
–
12,00
14,00
–––
               S42080           
SF A5.9 (ER420)
           UNS            ASME
0,25
0,40
max
0,60
max
0,50
max
0,030
max
0,030
max
0,75
12,00
14,00
max
0,60
max
0,75
–

Stal nierdzewna 4H13 ( 1.4034, X46Cr13, AISI 420, X39Cr13, 1.4031, 40X13) własności, zastosowanie

Zastosowanie

Stal nierdzewna 4H13 to stal martenzytyczna, stosowana w wielu branżach ze względu na swoje właściwości mechaniczne, odporność na zużycie i korozję. Znajduje zastosowanie w:

  • Medycynie – narzędzia chirurgiczne, skalpele, nożyczki medyczne, pincety, sondy i elementy urządzeń diagnostycznych.
  • Przemyśle łożyskowym – łożyska toczne, kulki i wałki łożyskowe pracujące w umiarkowanych warunkach korozyjnych.
  • Mechanice precyzyjnej – narzędzia pomiarowe (suwmiarki, mikrometry), narzędzia skrawające i tnące.
  • Przemyśle narzędziowym – noże przemysłowe, ostrza tnące, noże kuchenne o podwyższonej odporności na ścieranie, nożyczki.
  • Przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym – elementy silników narażone na podwyższone temperatury i tarcie.
  • Energetyce i przemyśle chemicznym – sprężyny i elementy narażone na korozję oraz podwyższone temperatury.
  • Przemyśle spożywczym – komponenty maszyn, gdzie nie występuje kontakt z solą ani agresywnymi substancjami konserwującymi.

Stal 4H13 Właściwości mechaniczne i fizyczne

  • Twardość: 48–54 HRC po hartowaniu i odpuszczaniu.
  • Wytrzymałość na rozciąganie: do 800–1200 MPa w stanie ulepszonym cieplnie.
  • Dobra odporność na ścieranie – dzięki strukturze martenzytycznej i wysokiej zawartości węgla.
  • Umiarkowana plastyczność – lepsza niż w stalach wysokowęglowych, ale niższa niż w stalach austenitycznych.
  • Dobra obrabialność w stanie wyżarzonym – łatwa w toczeniu, frezowaniu i wierceniu przed hartowaniem.

Stal 4H13 – odporność na korozję

Stal nierdzewna 4H13 wykazuje dobrą odporność na korozję w środowiskach umiarkowanie agresywnych:

  • Korozja atmosferyczna – odporność na wilgoć, warunki atmosferyczne, ale nie nadaje się do pracy w warunkach silnie korozyjnych (np. nadmorskie środowisko).
  • Wody naturalne – odporność na wodę słodką, ale podatność na korozję w wodach kopalnianych i morskich.
  • Roztwory soli – odporność na zimne, rozcieńczone roztwory soli, jednak w środowisku ciepłym i skoncentrowanym może występować korozja.
  • Kwasoodporność – ograniczona odporność na niektóre rozcieńczone zimne kwasy organiczne i nieorganiczne.
  • Odporność na paliwa i smary – benzyna, oleje, smary, gorące opary ropy naftowej nie powodują korozji ani degradacji strukturalnej.
  • Środowisko spożywcze – dobra odporność w produktach spożywczych bez dodatków konserwujących i soli.

Stal nierdzewn 4H13 – spawanie

Gatunek  4H13 jest trudnospawalna ze względu na tendencję do hartowania się w strefie wpływu ciepła, co może prowadzić do powstawania pęknięć na gorąco.

  • Stal nierdzewna 4H13 – zalecane metody spawania:
    • TIG (spawanie elektrodą wolframową w osłonie argonu).
    • MIG/MAG z użyciem odpowiednich drutów spawalniczych.
    • MMA (spawanie elektrodą otuloną) przy zastosowaniu odpowiednich elektrod typu E410.
  • Zalecenia:
    • Przed spawaniem zaleca się podgrzanie do 200–300°C, aby zmniejszyć naprężenia termiczne.
    • Po spawaniu wymagane wyżarzanie odprężające (temperatura 650–750°C), aby uniknąć utwardzenia i kruchości.
    • W celu poprawy odporności na korozję po spawaniu można zastosować obróbkę cieplną (hartowanie + odpuszczanie).

Stal 4H13 – obróbka cieplna

Stal nierdzewna 4H13 wymaga odpowiedniego hartowania i odpuszczania, aby uzyskać optymalne właściwości.

  • Hartowanie:
    • Nagrzewanie do 980–1050°C, wygrzewanie i chłodzenie w oleju lub powietrzu.
    • Powoduje powstanie struktury martenzytycznej o wysokiej twardości.
  • Odpuszczanie:
    • Temperatura odpuszczania 200–400°C pozwala uzyskać twardość 48–54 HRC.
    • Wyższe temperatury odpuszczania (450–650°C) poprawiają udarność kosztem twardości.
  • Wyżarzanie:
    • W celu poprawy obrabialności przed hartowaniem stosuje się wyżarzanie zmiękczające w temperaturze 750–800°C, z powolnym chłodzeniem.

Stal nierdzewna 4H13 Cięcie i obróbka skrawaniem

  • Cięcie termiczne:
    • Może powodować miejscowe hartowanie i zwiększoną kruchość. Zaleca się późniejsze odprężanie termiczne.
  • Cięcie mechaniczne:
    • Stosowanie przecinarek taśmowych, frezarek i szlifierek.
    • W stanie wyżarzonym łatwa do obróbki, po hartowaniu wymaga stosowania narzędzi z węglików spiekanych.
  • Szlifowanie:
    • Zalecane do obróbki końcowej w celu uzyskania gładkiej powierzchni i poprawy odporności na korozję.

Stal nierdzewna 4H13 to wszechstronna stal martenzytyczna o wysokiej odporności mechanicznej i umiarkowanej odporności na korozję. Dzięki możliwości hartowania i odpuszczania jest powszechnie stosowana w narzędziach chirurgicznych, nożach, sprężynach i łożyskach. Trudnospawalna, wymaga odpowiedniej obróbki cieplnej. Dobrze poddaje się obróbce mechanicznej w stanie wyżarzonym, ale po hartowaniu wymaga użycia narzędzi węglikowych.

Stal 1.4034, X46Cr13 własności stali według PN-EN 

Własności w podwyższonych temperaturach
100oC – Współczynnik rozszerzalności liniowej α20oC i 10,5 x 10-6 oC, ( K-1 ) ,Moduł sprężystości E 212 GPa
200oC – Współczynnik rozszerzalności liniowej α20oC i 11,0 x 10-6 oC, ( K-1 ) ,Moduł sprężystości E 205 GPa
300oC – Współczynnik rozszerzalności liniowej α20oC i 11,5 x 10-6 oC, ( K-1 ) ,Moduł sprężystości E 200 GPa
400oC – Współczynnik rozszerzalności liniowej α20oC i 12,0 x 10-6 oC, ( K-1 ) ,Moduł sprężystości E 190 GPa

Stal 1.4034, X46Cr13 – własności mechaniczne

Twardość 52-54 HRC
Moduł sprężystości E 215 GPa

Stal 1.4034, X46Cr13 – warunki procesów technologicznych obróbki plastycznej i cieplnej

Kucie – 1100-800oC
Walcowanie – 1100-800oC
Wyżarzanie – 750-850oC
Hartowanie – 900-1030oC
Odpuszczanie – 100-200oC

Stal 1.4034, X46Cr13 – własności fizyczne

Gęstość – 7,70 (g*cm3 )
Pojemność cieplna Cp 20oC – 460 ( J*kg-1 * K-1 )
Przewodność cieplna λ – 30 (W*m-1 * K-1 )

Stal nierdzewna AISI 420 – Charakterystyka, Odpowiedniki, Normy i Warianty

Czym jest AISI 420?

AISI 420 to stal nierdzewna martenzytyczna, charakteryzująca się zawartością chromu na poziomie 12–14% oraz zmienną ilością węgla (0,15–0,46%), co wpływa na jej twardość, odporność na ścieranie i korozję. Stal ta jest stosowana głównie tam, gdzie wymagana jest wysoka hartowność oraz średnia odporność na korozję, np. w przemyśle narzędziowym, motoryzacyjnym i medycznym.

AISI 420 a normy europejskie i światowe

AISI 420 jest stosowane głównie w Ameryce Północnej i Południowej, natomiast w systemie europejskim odpowiada jej kilka różnych gatunków, różniących się zawartością węgla i właściwościami.

System normOznaczenieAlternatywne oznaczenia
UNS (Unified Numbering System)S42000–
EN/DIN (Europa, Niemcy)1.4021X20Cr13
1.4028X30Cr13
1.4031X39Cr13
1.4034X46Cr13
1.2083X40Cr14
1.2316X38CrMo16
JIS (Japonia)SUS420J1(odpowiednik 1.4021)
SUS420J2(odpowiednik 1.4034)

Warto zauważyć, że w systemie AISI nie rozróżnia się poszczególnych wariantów tej stali, dlatego w różnych krajach AISI 420 może odnosić się do różnych gatunków.

Warianty AISI 420 i ich zawartość węgla

Nieoficjalnie AISI 420 można podzielić na trzy główne odmiany, w zależności od zawartości węgla:

WariantZawartość węgla (C)Odpowiedniki w EN/DIN
AISI 420A0,15–0,25%1.4021 (X20Cr13)
AISI 420B0,26–0,35%1.4028 (X30Cr13)
AISI 420C0,40–0,46%1.4034 (X46Cr13)

Wersja 420A jest bardziej plastyczna, ale mniej twarda, natomiast 420C osiąga wysoką twardość po hartowaniu, kosztem mniejszej odporności na korozję.

Normy ASTM dla AISI 420

AISI 420 jest uwzględnione w różnych normach ASTM, zależnie od formy wyrobu i zastosowania:

Norma ASTMZakres
ASTM A276Pręty stalowe nierdzewne (walcowane, kute)
ASTM A240Blachy i taśmy stalowe odporne na korozję
ASTM A484Wymagania dla półproduktów (odkuwek, wałków)
ASTM A493Druty nierdzewne do sprężyn
ASTM A580Druty stalowe do zastosowań ogólnych
ASTM A682Stale narzędziowe nierdzewne

W systemie ASTM nie stosuje się numerów dla różnych wariantów AISI 420, dlatego wszystkie wersje tej stali są określane wspólnym oznaczeniem.

Właściwości i zastosowanie AISI 420

AISI 420 jest jednym z najczęściej stosowanych gatunków stali nierdzewnych martenzytycznych. Jego kluczowe cechy to:

  • Możliwość hartowania do twardości 50-55 HRC.
  • Dobra odporność na ścieranie dzięki wysokiej zawartości węgla.
  • Średnia odporność na korozję, lepsza w wersjach o niższej zawartości węgla.
  • Zastosowanie w narzędziach, nożach, częściach maszyn i formach wtryskowych.

AISI 420 – podsumowanie  

  • AISI 420 to grupa stali nierdzewnych martenzytycznych, a nie jeden konkretny gatunek.
  • W systemie europejskim AISI 420 dzieli się na różne gatunki, np. 1.4021 (X20Cr13), 1.4034 (X46Cr13), zależnie od zawartości węgla.
  • Nieoficjalnie w ASTM można spotkać podział na 420A, 420B, 420C, ale nie jest on formalnie ujęty w normach.
  • Normy ASTM (A276, A240, A484 itp.) regulują zastosowania tej stali w różnych formach (pręty, blachy, druty).
  • UNS S42000 to jedyne oficjalne oznaczenie systemowe dla całej grupy AISI 420.

Stal nierdzewna 4H13 ,lub w odpowiedniku (46Cr13, 40X13, 39Cr13, 1.4034, X46Cr13, 1.4031, AISI 420), firma dostarcza jako : pręty walcowane, pręty kute, blachy, płyty, odkuwki.

Zobacz także inne stale nierdzewne

2H13 – stal nierdzewna chromowa X20Cr13, 1.4021, AISI 420
4H13 – stal nierdzewna chromowa 4h13, X46Cr13, 1.4034
H17 – stal nierdzewna wysokochromowa X6Cr17, 1.4016, AISI 430
2H17N2 – stal nierdzewna chromowo-niklowa 1.4057, 1.4044
3H17M – stal chromowo-molibdenowa X39CrMo17-1, 1.4122
H18 – stal wysokochromowa 1.4112, 1.4125, AISI 440C

Stale nierdzewne według PN – EN, DIN, ASTM, AISI, GB/T, AFNOR, ISO i inne, nie posiadające odpowiednika według starszych norm PN

1.4418 – chromowo niklowo molibdenowa X4CrNiMo16-5-1
1.4313 – chromowo niklowo molibdenowa X3CrNiMo13-4
1.4542 – chromowo niklowo miedziowa X5CrNiCuNb16-4

Zobacz opisy pozostałych stali specjalnych wysokostopowych

stale wysokostopowe do pracy przy podwyższonych temperaturach
stal nierdzewna
stal żaroodporna i żarowytrzymała
stale kwasoodporne