Производство по чертежам Подбор аналогов Цены производителя Оригинальная продукция в короткие сроки
INNER — производство и поставка промышленных комплектующих и оборудования
INNER
Контакты

Сталь AISI 420 (UNS S42000): семейство марок, состав по углероду, твёрдость, аналоги 20Х13–40Х13

Сталь AISI 420: справочные таблицы

Широкие таблицы прокручиваются по горизонтали, первая колонка при этом остаётся на месте.

Таблица 1. Семейство стали 420: обозначения в стандартах и содержание углерода

СистемаОбозначениеУглерод по документу, %ДокументСтепень сверки на этой странице
UNSS42000 (Type 420)≥0,15, верхнего предела нетASTM A959Полный текст редакции 2016 г.
UNS, автоматнаяS42020 (420F)0,30–0,40; сера не менее 0,15ASTM A959, F899Полные тексты
UNS, с селеномS42023 (420F Se)0,20–0,40; селен не менее 0,15ASTM A959Полный текст
UNS, с молибденомS420100,15–0,30; Cr 13,5–15,0; Ni 0,35–0,85; Mo 0,40–0,85ASTM A959Полный текст
ASTM, лист, плита, лентаType 420≥0,15ASTM A240/A240MПолный текст редакции 2020 г.; в редакции 2004 г. марки не было; редакция 2026 г. не сверялась
ASTM, сортовой прокатType 420≥0,15ASTM A276/A276MПолный текст редакции 2006 г., превью редакции 2023 г.
ASTM, хирургический инструмент420A, 420B, 420X, 420C, 420 Mod, 420FОт 0,16–0,25 до 0,42–0,50ASTM F899Полный текст редакции 2012 г., превью редакции 2023 г.
EN, коррозионностойкие1.4021 X20Cr13; 1.4028 X30Cr13; 1.4031 X39Cr13; 1.4034 X46Cr130,16–0,25; 0,26–0,35; 0,36–0,42; 0,43–0,50EN 10088-2:2014, EN 10088-3Полный текст EN 10088-2:2014
EN, инструментальная1.2083 X40Cr14 («420 mod» для пресс-форм)Около 0,4EN ISO 4957Текст не сверен; данные по паспорту производителя
JISSUS420J1; SUS420J20,16–0,25; 0,26–0,40JIS G4303, G4304, G4305Таблицы по тексту JIS не сверены, диапазоны по вторичным данным
GB20Cr13, 30Cr13, 40Cr13 (прежние 2Cr13, 3Cr13, 4Cr13)По обозначению: около 0,2; 0,3; 0,4GB/T 20878, GB/T 1220Не сверены
ГОСТ20Х13; 30Х13; 40Х130,16–0,25; 0,26–0,35; 0,36–0,45ГОСТ 5632-2014Полный текст
Торговое обозначение420HCТипично 0,42–0,46 по паспортам разных производителейСтандарта нетПаспорта производителей

Ключевой факт: в ASTM A240, A276 и A959 у стали 420 задан только нижний предел углерода. Один и тот же сертификат «Type 420» может прийти на металл уровня 20Х13 и на металл уровня 40Х13, поэтому твёрдость и назначение определяются фактическим содержанием углерода, а не словом «420».

Таблица 2. Химический состав стали 420 (UNS S42000) по стандартам ASTM, % масс.

ЭлементASTM A240/A240M, табл. 1 (ред. 2020)ASTM A276/A276M, табл. 1 (ред. 2006)ASTM A959-16, табл. 1
Углерод≥0,15≥0,15≥0,15
Марганец≤1,00≤1,00≤1,00
Кремний≤1,00≤1,00≤1,00
Фосфор≤0,040≤0,040≤0,040
Сера≤0,030≤0,030≤0,030
Хром12,0–14,012,0–14,012,0–14,0
Никель≤0,75Не нормированНе нормирован
Молибден≤0,50Не нормированНе нормирован

Ограничения по никелю и молибдену — особенность стандарта на лист A240; в гармонизированном составе A959 и в A276 их нет. При ссылке на «состав 420» нужно указывать, по какому именно стандарту он взят.

Таблица 3. Подмарки семейства 420 по ASTM F899 (стали для хирургического инструмента), % масс.

ПодмаркаCSiMnPSCrNiПрочееТвёрдость после отжига, HB, типично не более
420A0,16–0,25≤1,00≤1,00≤0,04≤0,03012,00–14,00≤1,00—220
420B0,26–0,35≤1,00≤1,00≤0,04≤0,03012,00–14,00≤1,00—235
420X0,36–0,41≤1,00≤1,00≤0,04≤0,03012,00–14,50≤1,00—262
420C0,42–0,50≤1,00≤1,00≤0,04≤0,03012,50–14,50≤1,00—262
420 Mod0,37–0,45≤0,60≤0,60≤0,02≤0,00515,00–16,50—Mo 1,50–1,90; V 0,20–0,40; N 0,16–0,25255
420F (S42020)0,30–0,40≤1,00≤1,25≤0,060,20–0,3412,50–14,00≤0,50Cu ≤0,60—

Составы — по ASTM F899-12b, табл. 7; твёрдость после отжига — по табл. 1 того же стандарта, где она приведена «только для справки». Все подмарки ведутся под одним номером UNS S42000 (420F — S42020). По составу 410, 420A, 420B и 420C соответствуют ISO 7153-1 (п. 7.3). Действующая редакция F899-23 сохраняет те же подмарки (по превью).

Таблица 4. Европейские мартенситные стали с 13 % хрома по EN 10088-2:2014, табл. 4, % масс.

МаркаCSiMnPSCr
1.4021 X20Cr130,16–0,25≤1,00≤1,50≤0,040≤0,01512,0–14,0
1.4028 X30Cr130,26–0,35≤1,00≤1,50≤0,040≤0,01512,0–14,0
1.4031 X39Cr130,36–0,42≤1,00≤1,00≤0,040≤0,01512,5–14,5
1.4034 X46Cr130,43–0,50≤1,00≤1,00≤0,040≤0,01512,5–14,5

Европейские марки строже ASTM по сере (не более 0,015 % против 0,030 %) и, для 1.4021 и 1.4028, мягче по марганцу (до 1,50 %). В предисловии к редакции 2014 г. отмечено изменение механических норм для 1.4034.

Таблица 5. Российские стали 20Х13, 30Х13, 40Х13 по ГОСТ 5632-2014, табл. 1, % масс.

Марка (№ в табл. 1)CSiMnPSCrНазначение по приложению А
20Х13 (1-11)0,16–0,25≤0,80≤0,80≤0,030≤0,02512,00–14,00Предметы домашнего обихода и другие изделия
30Х13 (1-14)0,26–0,35≤0,80≤0,80≤0,030≤0,02512,00–14,00Режущий, мерительный и хирургический инструмент
40Х13 (1-18)0,36–0,45≤0,80≤0,80≤0,030≤0,02512,00–14,00Режущий, мерительный и хирургический инструмент

Подробное описание 40Х13 — на отдельной странице; здесь марки приведены только для таблицы соответствия. Корректная html-копия ГОСТ 5632-2014 — на files.stroyinf.ru.

Таблица 6. Соответствие марок семейства 420 по содержанию углерода

Диапазон углерода, %ASTM / UNSASTM F899EN 10088ГОСТ 5632-2014JIS (не сверено)Вывод
0,16–0,25420 (S42000), как и любой C от 0,15420A (0,16–0,25)1.4021 (0,16–0,25)20Х13 (0,16–0,25)SUS420J1 (0,16–0,25)Диапазоны совпадают полностью
0,26–0,35420420B (0,26–0,35)1.4028 (0,26–0,35)30Х13 (0,26–0,35)SUS420J2 (0,26–0,40, шире)Совпадают; у SUS420J2 верхний предел выше
0,36–0,42420420X (0,36–0,41)1.4031 (0,36–0,42)40Х13 (0,36–0,45), частичноSUS420J2 до 0,40, частичноЧастичное перекрытие
0,43–0,50420420C (0,42–0,50)1.4034 (0,43–0,50)40Х13 до 0,45, частично—Частичное перекрытие
0,42–0,46, типично420HC (торговое обозначение)Уровень 420CУровень 1.4034Верх диапазона 40Х13—По паспортам производителей; стандарта нет

Соответствие по углероду не означает тождества: у EN сера не более 0,015 %, у ASTM 0,030 %, у ГОСТ 0,025 %; марганец у 1.4021 и 1.4028 допускается до 1,50 %, у ASTM — до 1,00 %, у ГОСТ — до 0,80 %. Утверждение «40Х13 = 420J2» не подтверждается: у 420J2 углерод до 0,40 %, у 40Х13 — до 0,45 %.

Таблица 7. Нормы ASTM для стали 420: лист по A240, сорт по A276

ДокументСостояние, вид прокатаНорма
ASTM A240/A240M, табл. 2 (ред. 2020)Лист, плита, лента в отожжённом состоянииRm не более 690 МПа (100 ksi); Rp0,2 не нормирован; удлинение не менее 15 %; твёрдость не более 217 HBW / 96 HRBW; испытание на изгиб не требуется
ASTM A240/A240M, сноска к табл. 2—«Type 420 обычно применяется в термообработанном состоянии»: норма описывает металл до закалки
ASTM A276/A276M, табл. 2 (ред. 2006)Сорт, Condition A (отожжённое), горячедеформированныйНе более 241 HB
ASTM A276/A276M, табл. 2Сорт, Condition A, холоднодеформированныйНе более 255 HB (или эквивалент по Роквеллу)
ASTM A276/A276M, табл. 3, п. 6.2Проверка отклика на термообработкуНагрев не ниже 995 °C (1825 °F), охлаждение на воздухе, твёрдость не менее 50 HRC; образец толщиной до 9,5 мм, допуск по температуре ±14 °C
ASTM F899, табл. 1 (ред. 2012)Отожжённое состояние, справочно420A — 220 HB; 420B — 235; 420X — 262; 420C — 262; 420 Mod — 255 HB (типичные максимумы)

В превью редакции A276-23 требование проверки отклика на термообработку по табл. 3 сохранено (п. 6.2), сама таблица в превью не видна. Для стали с углеродом около 0,2 % норма 50 HRC близка к пределу достижимого — см. таблицу 11.

Таблица 8. Нормы EN 10088 для сталей 1.4021, 1.4028, 1.4031 и 1.4034

Марка, документОтожжённое состояние +A: твёрдость, не более+A: Rm, МПа, не более+A: удлинение, %, не менееЗакалённое и отпущенное +QT
1.4021, лист и лента, EN 10088-2:201495 HRB; 225 HBW / HV70015Лента до 3 мм: 44–50 HRC (440–530 HV); плиты +QT650: Rp0,2 ≥450, Rm 650–850, A ≥12; +QT750: ≥550, 750–950, ≥10
1.4028, лист и лента, EN 10088-2:201497 HRB; 235 HBW / HV74015Лента до 3 мм: 45–51 HRC; плиты +QT800: Rp0,2 ≥600, Rm 800–1000, A ≥10
1.4031, лист и лента, EN 10088-2:201498 HRB; 240 HBW / HV76012Лента до 3 мм: 47–53 HRC
1.4034, лист и лента, EN 10088-2:201499 HRB; 245 HBW / HV78012Лента до 3 мм: 49–55 HRC (510–610 HV)
1.4021, сорт, EN 10088-3:2005 (по перепечатке производителя)230 HB760—+QT700: Rp0,2 ≥500, Rm 700–850, A ≥13, KV ≥25 Дж; +QT800: ≥600, 800–950, ≥12, KV ≥20 Дж; до 160 мм

Нормы для листа и для сорта различаются даже у одной марки: 1.4021 в отожжённом состоянии — не более 225 HBW по EN 10088-2 и не более 230 HB по EN 10088-3; смешивать их нельзя. Текст действующей EN 10088-3:2014 не получен, строка сорта дана по редакции 2005 г.

Таблица 9. Нормы ГОСТ 5949-2018 и ГОСТ 5582-75 для 20Х13, 30Х13 и 40Х13

МаркаСорт, отожжённый или отпущенный: HB (ГОСТ 5949-2018, табл. 1)Сорт, контрольная закалка (табл. 2)Сорт, механические свойства на образцах (табл. 3)Тонкий лист после отжига или отпуска при 740–800 °C (ГОСТ 5582-75, табл. 1)
20Х13126–197Не нормируетсяЗакалка 1000–1050 °C, отпуск 660–770 °C: σв ≥650, σ0,2 ≥440 МПа, δ5 ≥16 %, ψ ≥55 %, KCU ≥78 Дж/см²; вариант с отпуском 600–700 °C: 830 / 635 МПа, 10 %, 50 %, 59 Дж/см²σв ≥490 МПа, δ5 ≥20 %
30Х13131–217Закалка 950–1050 °C в масле, отпуск 200–300 °C: не менее 48 HRCНе контролируютσв ≥540 МПа, δ5 ≥17 %
40Х13143–229Закалка 1000–1050 °C в масле, отпуск 200–300 °C: не менее 50 HRCНе контролируютσв ≥550 МПа, δ5 ≥15 %

Для 20Х13 в части PDF-копий ГОСТ 5582-75 OCR даёт «440» вместо 490 МПа; корректна html-копия стандарта. Нормы 40Х13 подробно разобраны на странице 40Х13.

Таблица 10. Термообработка стали 420: режимы по стандартам и паспортам производителей

ОперацияРежимИсточник
Полный отжиг816–900 °C, медленное охлаждение с печью до 593 °C, далее на воздухеПаспорт производителя стали 420
Неполный (процессный) отжиг732–788 °C, охлаждение на воздухеПаспорт производителя стали 420
Отжиг 1.4021Мягкий отжиг 745–825 °C; полный отжиг 870–900 °C с охлаждением 15 °C/ч до 590 °CПаспорт производителя стали 1.4021
Закалка 420Подогрев 788 °C, нагрев до 982–1066 °C, охлаждение на воздухе или в маслеПаспорт производителя стали 420
Закалка 1.4021950–1050 °C, масло, полимер или воздух; около 46 HRCПаспорт производителя стали 1.4021
Закалка по ASTM F899, типично420A — 1010 °C в тёплое масло; 420B и 420C — 1038 °C; 420 Mod — 1010 °CASTM F899-12b, табл. 2
Проверочная закалка по ASTM A276Не ниже 995 °C, воздух, не менее 50 HRCASTM A276, табл. 3
Контрольная закалка по ГОСТ 5949-201830Х13: 950–1050 °C, масло, отпуск 200–300 °C, ≥48 HRC; 40Х13: 1000–1050 °C, масло, отпуск 200–300 °C, ≥50 HRCГОСТ 5949-2018, табл. 2
Обработка холодом−73 °C, по желанию, для максимальной твёрдостиПаспорт производителя стали 420
Отпуск150–370 °C; интервал 425–600 °C избегатьПаспорт производителя стали 420
Запретная зона отпуска по F899Отпуск при 399–566 °C снижает ударную вязкость и коррозионную стойкость; отпуск выше 427 °C снижает коррозионную стойкостьASTM F899-12b, примечания C и D к табл. 2
Снятие напряжений после закалки 1.4021150–250 °CПаспорт производителя стали 1.4021
Отпуск или отжиг после сваркиОтпуск около 650 °C или отжиг около 750 °C; интервал 400–600 °C избегатьПаспорта производителей сталей 1.4021
Пресс-формы из 420 mod (1.2083), данные аналогаОтжиг около 190 HB; закалка 1025 °C; минимальный отпуск 250 °C; рабочая твёрдость 45–52 HRCПаспорт производителя инструментальной стали

Режимы по паспортам — справочные и относятся к конкретным составам производителей. Выдержки, скорости нагрева и среды охлаждения для детали задаёт технологическая документация с учётом сечения.

Таблица 11. Типичная твёрдость после закалки и отпуска по ASTM F899-12b, табл. 2, HRC

Температура отпуска420A (закалка 1010 °C)420B (1038 °C)420C (1038 °C)420 Mod (1010 °C)440C, для сравнения
149 °C53525856–57 (при 177 °C)60
204 °C505255–565559
260 °C485053–5454—
315 °C485053–5453—
371 °C484954–55——
427 °C484955——

Значения в стандарте помечены как типичные, а не нормативные. Данные производителя для своих составов после закалки и низкого отпуска: углерод 0,20 % — 51 HRC; 0,24 % — 53; 0,38 % — 54; 0,42 % (420HC) — 56; 440A — 58 HRC. По паспорту другого производителя 420HC с углеродом 0,46 % после отпуска при 149 °C даёт 53–54 HRC, достижимая твёрдость — около 55 HRC. Закономерность одна: твёрдость семейства 420 определяется углеродом.

Таблица 12. Свойства стали 1.4021 (X20Cr13) в зависимости от температуры отпуска: закалка 970 °C в масле, образец диаметром 10 мм

Показатель200 °C300 °C400 °C500 °C550 °C600 °C650 °C700 °C
Предел прочности Rm, МПа16501550153015001200900790600
Предел текучести Rp0,2, МПа1320128012501180980680600560
Ударная вязкость KV, Дж2522121218323660

Данные паспорта производителя стали 1.4021; это аналог 20Х13 и 420A, а не 40Х13. Провал ударной вязкости при 400–500 °C — та самая зона отпускной хрупкости, которую стандарты и производители требуют обходить.

Таблица 13. Критические точки сталей типа 420 (справочно)

СтальAc1, °CAc3, °CMs, °CMf, °CИсточник
1.4021 X20Cr13около 790около 850около 240около 90Паспорт производителя
X20Cr13, дилатометрия820 (начало)870——Научная статья о ковке X20Cr13 в межкритическом интервале
420 mod (1.2083), данные аналога860 (начало) – 980 (конец)———Паспорт производителя инструментальной стали

Расхождение Ac1 790–820 °C объясняется разной скоростью нагрева и методикой. Значения критических точек для 20Х13, 30Х13 и 40Х13 из справочника марок на странице не приводятся: первичный текст справочника со страницей не найден.

Таблица 14. Коррозионная стойкость стали 420 в зависимости от состояния

УсловиеПоведение стали 420Источник
Состояние максимальной стойкостиЗакалённое, отпущенное при низкой температуре, шлифованное или полированноеПаспорта производителей
Отожжённое состояниеСтойкость низкая: хром связан в карбидыПаспорт производителя
Отпуск 399–566 °CСнижение коррозионной стойкости и ударной вязкостиASTM F899, примечание C
Отпуск выше 427 °CСнижение коррозионной стойкостиASTM F899, примечание D
Сравнение с другими классамиНиже, чем у аустенитных сталей и у 430; немного ниже, чем у 410Паспорт производителя
Верхняя рабочая температураОколо 425 °C: выше теряются прочность и стойкостьПаспорт производителя
Хлориды, морская водаНе предназначена; для таких сред — аустенитные стали с молибденомОбщая практика; см. 316
Пассивация после обработкиКислотная пассивация по ASTM A967 (или A380) восстанавливает пассивную плёнку, удаляет железо, внедрённое инструментомСтандарты ASTM, текст не цитируется
PREN, расчёт по составу12–14 (хром без молибдена и азота)Расчёт, не норма

Мартенситные стали с 13 % хрома — «нержавеющие» лишь в атмосфере, пресной воде, слабых растворах и при контакте с пищевыми продуктами. Ржавые пятна на ноже из 420 после посудомоечной машины чаще связаны с хлоридами моющих средств и долгим контактом с влагой, а не с тем, что сталь «не нержавеющая».

Таблица 15. Физические свойства сталей семейства 420

Свойство1.4021 (EN 10088-1:2005)1.40281.4031 и 1.4034420, типичные данные производителя
Плотность, кг/дм³7,77,77,77,74
Модуль упругости при 20 °C, ГПа215215215200
Коэффициент линейного расширения, 10⁻⁶ 1/К11,0 (20–200 °C); 12,0 (20–400 °C)11,0; 12,011,0; 12,010,2 (0–100 °C)
Теплопроводность, Вт/(м·К)30 при 20 °C303024,9 при 100 °C
Удельная теплоёмкость, Дж/(кг·К)460460460460
Удельное электросопротивление, Ом·мм²/м0,600,650,550,55
МагнитностьФерромагнитна во всех состояниях — отожжённом и закалённом; относительная магнитная проницаемость 1.4021 по паспорту производителя — до 950

Данные EN 10088-1 — по выдержке отраслевой ассоциации (2007) из редакции 2005 г. Для расчёта массы принята плотность 7,7 кг/дм³; значения 7,74–7,75 у производителей отличаются от неё на 0,5–0,6 %.

Таблица 16. Сварка стали 420: условия и присадочные материалы

ПараметрРекомендацияИсточник
СвариваемостьОграниченная; как правило, сталь не предназначена для сварных конструкцийПаспорта производителей
ПодогревОколо 200–260 °C: 200–250 °C для 1.4021, около 260 °C для 420Паспорта производителей
Присадка типа 420 (E/ER420)Когда после сварки предусмотрены закалка и отпуск всего узлаПаспорт производителя
Присадка 410NiMoВариант для мартенситного шва с повышенной вязкостьюДанные одного производителя
Присадка 309L (309)Пластичный аустенитный шов без последующей термообработки, разнородные соединения; предквалифицирована для 420 в AS 1554.6Паспорт производителя
Присадки 410 и 420 для 1.4021«Косметическая» сварка, когда шов должен совпадать по цвету и отклику на травлениеПаспорт производителя стали 1.4021
После сваркиОтпуск около 650 °C или отжиг около 750 °C; интервал 400–600 °C избегатьПаспорта производителей
Что происходит без подогрева и отпускаЗона термического влияния закаливается на воздухе до мартенсита: трещины, низкая вязкостьСледует из закаливаемости на воздухе (ASTM A276, табл. 3)

Данные по ER420 и 410NiMo по тексту AWS A5.9 на странице не сверены. На практике детали из 420 соединяют механически или пайкой, а сварку оставляют для ремонта и наплавки.

Таблица 17. Применение сталей семейства 420 по стандартам и паспортам

ДокументИзделияМарки и требования
ASTM F899, табл. 3Хирургический инструмент420A — костные кусачки, зажимы, ретракторы; 420B — кусачки, ножницы; 420C — ножницы, скальпели, ножи, долота
ISO 8442-1:1997, табл. 1Столовые приборы для приготовления пищиКлинки типа A (перетачиваемые) — 1.4031; клинки типа B — 1.4021; изделия без режущей кромки — в том числе 1.4028
ГОСТ Р 51687-2021, табл. 3 и п. 4.14Ножи и клинки столовых приборов20Х13, 30Х13, 40Х13, зарубежная 420; твёрдость клинков не менее 42 HRC (кроме детских ножей, ножей для масла и рыбы)
ГОСТ 5632-2014, приложение АОбщее назначение20Х13 — предметы домашнего обихода; 30Х13 и 40Х13 — режущий, мерительный и хирургический инструмент
Паспорт производителя инструментальной сталиПресс-формы для пластмасс с зеркальной полировкой420 mod / 1.2083 (X40Cr14), рабочая твёрдость 45–52 HRC
Паспорта производителей стали 420МашиностроениеВалы, седла и штоки арматуры, лезвия ножниц, мерительный инструмент, детали с умеренной твёрдостью и повышенной вязкостью (углерод около 0,2 %)
Паспорта производителей сталей 420HC и 1.4034НожиКлинки с твёрдостью 55–58 HRC при углероде 0,42–0,50 %

Для столовых ножей норма твёрдости ГОСТ Р 51687-2021 (42 HRC) ниже, чем даёт любая сталь семейства после закалки; это минимум для безопасной эксплуатации, а не ориентир качества.

Таблица 18. Выбор марки внутри семейства 420 и рядом с ним

ЗадачаМаркаОснование
Валы, детали арматуры, крепёж: умеренная твёрдость 40–50 HRC и вязкость420 с углеродом около 0,2 % (420A), 1.4021, 20Х13Таблицы 11 и 12: вязкий мартенсит, отпуск до 1200–1650 МПа
Ножницы, столовые ножи, клинки массового производства 50–54 HRC420B, 1.4028, 30Х13, SUS420J2ГОСТ Р 51687-2021; ISO 8442-1; F899
Ножи с твёрдостью 55–58 HRC420C, 420HC, 1.4034, 40Х13Таблица 11: 420C — 55–58 HRC после отпуска 149–204 °C
Максимальная износостойкость кромки, подшипники440C, 95Х1860 HRC после отпуска 149 °C (F899)
Хирургический инструмент420A, 420B, 420C по ASTM F899Таблица 17
Пресс-формы для пластмасс, полируемость420 mod / 1.2083Данные производителя; 45–52 HRC
Закалка не нужна, важнее коррозионная стойкость430, 12Х17Ферритная сталь с 16–18 % хрома
Износостойкость без требования нержавеемостиХ12МФ, D2Штамповые стали с 12 % хрома и карбидами
Хлориды, морская вода316Таблица 14

Сравнение «40Х13 или 420» и «40Х13 или 95Х18» разобрано на страницах этих марок; здесь даны только критерии выбора по твёрдости и назначению.

Таблица 19. Масса 1 м круга из стали 420 при плотности 7,7 кг/дм³

Диаметр, ммМасса, кг/мМасса прутка 3 м, кг
60,2180,65
80,3871,16
100,6051,82
120,8712,61
141,1853,56
161,5484,64
202,4197,26
253,78011,34
305,44316,33
409,67629,03
5015,11945,36
6021,77165,31

Расчёт по формуле m = π·d²/4·ρ/1000, d в мм, ρ в кг/дм³. Плотность 7,7 — по EN 10088-1 для 1.4021–1.4034; при 7,74 по паспорту производителя значения выше на 0,5 %.

Таблица 20. Масса листа из стали 420 при плотности 7,7 кг/дм³

Толщина, ммМасса, кг/м²Лист 1000×2000 мм, кгЛист 1250×2500 мм, кг
0,53,857,7012,03
0,86,1612,3219,25
1,07,7015,4024,06
1,29,2418,4828,88
1,511,5523,1036,09
2,015,4030,8048,13
2,519,2538,5060,16
3,023,1046,2072,19
4,030,8061,6096,25
5,038,5077,00120,31

Теоретическая масса без учёта допусков по толщине. Для ленты и полосы масса 1 м равна ширина × толщина × 7,7 / 1000 кг при размерах в мм.

Оглавление статьи 18 разделов

Что такое сталь AISI 420 и почему это семейство марок

AISI 420 — мартенситная хромистая нержавеющая сталь с 12–14 % хрома, которая закаливается до твёрдости от 48 до 58 HRC и благодаря этому служит материалом ножей, ножниц, хирургического инструмента, валов и деталей арматуры. Обозначение «420» исторически присвоено Американским институтом чугуна и стали, а нормы сегодня устанавливают стандарты ASTM: A240/A240M на лист и ленту, A276/A276M на сортовой прокат, F899 на стали для хирургического инструмента. Единый номер в системе UNS — S42000.

Главная особенность, без которой невозможно разобраться ни в твёрдости, ни в аналогах: во всех стандартах ASTM у стали 420 задан только нижний предел углерода — не менее 0,15 %. Верхнего предела нет. Поэтому под одним сертификатом «Type 420» может быть поставлен металл с углеродом 0,18 %, который по свойствам соответствует 20Х13 и закаливается до 50 HRC, и металл с углеродом 0,45 %, который соответствует 40Х13 и даёт 56–58 HRC. Стандарт F899 для хирургического инструмента разделяет это поле на подмарки 420A, 420B, 420X и 420C с узкими диапазонами углерода (таблица 3), а европейские и российские стандарты изначально используют отдельные марки: 1.4021, 1.4028, 1.4031, 1.4034 и 20Х13, 30Х13, 40Х13.

Отсюда следует правило этой страницы: любое число о стали 420 — твёрдость, предел прочности, режим закалки — имеет смысл только вместе с содержанием углерода и указанием документа. Таблица 6 даёт соответствие марок по углероду, таблицы 7–9 — нормы ASTM, EN и ГОСТ, таблица 11 — твёрдость подмарок после закалки и отпуска.

Химический состав стали 420 по ASTM: углерод без верхнего предела

Состав S42000 по трём стандартам ASTM сведён в таблице 2. Общие требования совпадают: углерод не менее 0,15 %, марганец и кремний не более 1,00 %, фосфор не более 0,040 %, сера не более 0,030 %, хром 12,0–14,0 %. Различие в том, что стандарт на лист A240 дополнительно ограничивает никель (не более 0,75 %) и молибден (не более 0,50 %), а гармонизированный состав по A959 и стандарт на сорт A276 этих ограничений не содержат. Производитель листа по A240 обязан контролировать никель и молибден, производитель прутка по A276 — нет.

Марка 420 появилась в A240 сравнительно недавно: в редакции 2004 г. её в таблице 1 не было, в редакции 2020 г. она есть. Действующая редакция A240 (2026 г.) на странице не сверялась, и состав приведён по редакции 2020 г. Для сорта по A276 использована редакция 2006 г. с проверкой по превью редакции 2023 г.; ссылка на проверку закаливаемости (табл. 3) в новой редакции сохранена.

Разновидности с особым составом имеют собственные номера UNS: 420F (S42020) — автоматная сталь с серой 0,15 % и выше для обработки на автоматах, 420F Se (S42023) — с селеном, S42010 — с молибденом 0,40–0,85 % и хромом 13,5–15,0 %. Это уже не «та же 420», и путать их в документации нельзя.

Подмарки 420A, 420B, 420C, 420F, 420 mod и торговое обозначение 420HC

Стандарт ASTM F899 на стали для хирургического инструмента — единственный документ ASTM, где семейство 420 разбито по углероду (таблица 3): 420A — 0,16–0,25 %, 420B — 0,26–0,35 %, 420X — 0,36–0,41 %, 420C — 0,42–0,50 %. Отдельно стоит 420 Mod с хромом 15,0–16,5 %, молибденом 1,5–1,9 %, ванадием и азотом — состав для инструмента с повышенной коррозионной стойкостью, у которого с обычной 420 общий только класс. Все подмарки ведутся под одним номером S42000, поэтому в сертификате по F899 обязательно указывается буква. По составу 410, 420A, 420B и 420C соответствуют ISO 7153-1.

Обозначение 420HC (High Carbon) — торговое, стандарта на него нет. У разных производителей под ним выпускают сталь с типичным углеродом 0,42–0,46 % и хромом около 13 %, иногда с добавкой ванадия 0,3 %. Это уровень 420C по F899, 1.4034 по EN и верх диапазона 40Х13 по ГОСТ. Утверждение «420 = 420HC» неверно в обе стороны: обычная 420 с углеродом 0,2 % никогда не даст твёрдость 420HC, а 420HC — это частный случай 420, а не отдельный стандарт.

«420 mod» в документации на пресс-формы — это обычно сталь типа 1.2083 (X40Cr14) по EN ISO 4957: около 0,4 % углерода, 13–14 % хрома, часто с ванадием и электрошлаковым переплавом для полируемости. Её режимы и свойства даны на странице как данные аналога (таблица 10).

Аналоги стали 420: 1.4021–1.4034, SUS420J1/J2, 20Х13–40Х13

Таблица 6 — главная на странице. Она показывает, что аналог 420 выбирается по фактическому углероду:

  • углерод 0,16–0,25 %: 420A по F899, 1.4021 X20Cr13, 20Х13, SUS420J1 — диапазоны совпадают полностью;
  • углерод 0,26–0,35 %: 420B, 1.4028 X30Cr13, 30Х13; японская SUS420J2 шире — до 0,40 %;
  • углерод 0,36–0,42 %: 420X, 1.4031 X39Cr13; 40Х13 (0,36–0,45 %) перекрывается частично;
  • углерод 0,43–0,50 %: 420C, 1.4034 X46Cr13; 40Х13 перекрывается только до 0,45 %.

Популярная формула «420 = 40Х13» верна лишь для стали 420 с углеродом 0,36–0,45 %, то есть для 420X, 420C и 420HC; для 420 с углеродом 0,2 % это ошибка в два с половиной раза по углероду. Не подтверждается и равенство «40Х13 = 420J2»: у японской марки углерод не выше 0,40 %, у 40Х13 — до 0,45 %. Корректная пара для 40Х13 — 1.4031 с частичным перекрытием 1.4034, что и указано на странице 40Х13.

Совпадение по углероду не делает марки тождественными. Европейские стали строже по сере (не более 0,015 %), российские — по марганцу (не более 0,80 %), ASTM допускает серу до 0,030 %. Для 1.4021 и 1.4028 марганец разрешён до 1,50 %, что выше допуска ASTM. Поэтому в документации пишут «ближайший аналог», а при замене проверяют, какие элементы критичны для конкретной детали. Составы SUS420J1/J2 и китайских 20Cr13–40Cr13 по текстам JIS и GB/T на странице не сверены и приведены только по обозначениям.

Нормы ASTM A240 и A276 для стали 420

Лист и лента по A240 нормируются в отожжённом состоянии, и нормы здесь не минимумы, а максимумы: предел прочности не более 690 МПа, твёрдость не более 217 HBW (96 HRBW), удлинение не менее 15 %; предел текучести не нормируется, испытание на изгиб не требуется (таблица 7). Сноска стандарта поясняет: сталь 420 обычно применяется после термообработки, поэтому A240 описывает металл в состоянии, пригодном для штамповки и резки, а конечные свойства обеспечивает закалка.

Сорт по A276 в состоянии A (отожжённое) должен иметь твёрдость не более 241 HB для горячедеформированного и не более 255 HB для холоднодеформированного проката. Главное требование — проверка отклика на термообработку (табл. 3 стандарта): образец толщиной до 9,5 мм нагревают не ниже 995 °C, охлаждают на воздухе и получают не менее 50 HRC. Эта проверка — единственная гарантия, что под маркой 420 поставлена закаливающаяся сталь. Для стали с углеродом около 0,2 % норма 50 HRC близка к пределу достижимого, для 0,4 % она выполняется с запасом.

Из стандартов ASTM на другие виды проката марки 420 нет в A479 (сорт для котлов и сосудов давления, проверено по редакции 2006 г.), а стандарт A176 на хромистый лист отменён в 2015 г. Ссылки на «420 по A176» в современных спецификациях некорректны.

Нормы EN 10088 и ГОСТ для аналогов

Европейский стандарт на лист EN 10088-2:2014 задаёт для каждой из четырёх марок максимальную твёрдость и прочность в отожжённом состоянии и диапазон твёрдости для ленты в закалённом и отпущенном состоянии (таблица 8): 1.4021 — не более 225 HBW и 700 МПа после отжига, 44–50 HRC после закалки; 1.4034 — не более 245 HBW и 780 МПа, 49–55 HRC. Для плит есть состояния +QT650 и +QT750 (1.4021) и +QT800 (1.4028) с нормированными пределом текучести, прочностью и удлинением. Для сорта по EN 10088-3 у 1.4021 предусмотрены состояния +QT700 (предел текучести не менее 500 МПа, прочность 700–850 МПа, KV не менее 25 Дж) и +QT800; эти значения на странице взяты из перепечатки редакции 2005 г. в паспорте производителя, текст редакции 2014 г. не получен.

По ГОСТ 5949-2018 (таблица 9) сорт из 20Х13 в отожжённом или отпущенном состоянии имеет твёрдость 126–197 HB, из 30Х13 — 131–217 HB, из 40Х13 — 143–229 HB. Контрольная закалка нормирована для 30Х13 (950–1050 °C в масле, отпуск 200–300 °C, не менее 48 HRC) и 40Х13 (1000–1050 °C, не менее 50 HRC); для 20Х13 вместо твёрдости заданы механические свойства после закалки и высокого отпуска — предел прочности не менее 650 МПа при отпуске 660–770 °C или 830 МПа при отпуске 600–700 °C. Тонкий лист по ГОСТ 5582-75 после отжига или отпуска при 740–800 °C должен иметь прочность не менее 490, 540 и 550 МПа для 20Х13, 30Х13 и 40Х13 соответственно.

Сопоставление показывает, что норма ASTM «не менее 50 HRC после закалки с 995 °C» ближе всего к контрольной закалке 40Х13 по ГОСТ (не менее 50 HRC) и к ленте 1.4021 по EN (44–50 HRC) — ещё одно напоминание о том, что 420 покрывает весь ряд.

Термообработка стали 420: отжиг, закалка, отпуск и запретная зона 425–600 °C

Сталь 420 — классическая закаливающаяся на воздухе мартенситная сталь. Режимы по паспортам производителей и стандартам сведены в таблице 10. Полный отжиг — нагрев до 816–900 °C с медленным охлаждением вместе с печью до 593 °C; он даёт минимальную твёрдость для резания и штамповки. Неполный отжиг при 732–788 °C с охлаждением на воздухе используют для снятия напряжений после холодной обработки, когда полный цикл не нужен.

Закалка: подогрев около 790 °C, затем нагрев до 982–1066 °C (для 1.4021 — 950–1050 °C) и охлаждение на воздухе или в масле. Тонкие детали закаливаются на воздухе, массивные — в масле. ГОСТ 5949-2018 для 30Х13 и 40Х13 задаёт закалку с 950–1050 и 1000–1050 °C в масле, F899 для 420A — 1010 °C в тёплое масло, для 420B и 420C — 1038 °C. Чем выше углерод, тем больше остаточного аустенита после закалки; обработка холодом при −73 °C по паспорту производителя применяется по желанию, когда нужна максимальная твёрдость и стабильность размеров.

Отпуск — самая ответственная операция. Низкий отпуск при 150–370 °C снимает напряжения закалки и сохраняет твёрдость; именно в этом интервале работают ножи и инструмент. Интервал 425–600 °C (по F899 — 399–566 °C) производители и стандарт требуют обходить: в нём одновременно падают ударная вязкость и коррозионная стойкость, потому что выделяющиеся карбиды хрома обедняют хромом твёрдый раствор. Таблица 12 показывает это на стали 1.4021: ударная вязкость падает с 25 Дж при 200 °C до 12 Дж при 400–500 °C и восстанавливается только при 600 °C и выше. Высокий отпуск при 600–750 °C используют для валов и арматуры из 20Х13 и 1.4021, когда нужна вязкость, а не твёрдость: прочность снижается до 600–900 МПа, ударная вязкость растёт до 32–60 Дж. Критические точки для расчёта режимов приведены в таблице 13, а их положение на диаграмме состояния можно посмотреть в интерактивной диаграмме железо-углерод.

Закалку 420 нельзя проводить «на глаз» в домашних условиях: перегрев выше 1066 °C укрупняет зерно и увеличивает остаточный аустенит, недогрев оставляет нерастворённые карбиды и не даёт твёрдости, а пропуск отпуска оставляет хрупкий мартенсит с трещинами. Для столовых ножей ГОСТ Р 51687-2021 требует всего 42 HRC, но получить их стабильно можно только в печи с контролем температуры.

Твёрдость стали 420: от чего зависит и какой бывает

Твёрдость закалённой стали 420 определяется углеродом, растворённым в мартенсите, и температурой отпуска. Таблица 11 по F899 показывает диапазон после низкого отпуска при 149 °C: 420A — 53 HRC, 420B — 52 HRC, 420C — 58 HRC, 420 Mod — 56–57 HRC, а 440C для сравнения — 60 HRC. Данные производителя для своих составов складываются в ту же линию: 0,20 % углерода — 51 HRC, 0,24 % — 53, 0,38 % — 54, 0,42 % — 56 HRC. Паспорт стали 420HC с углеродом 0,46 % указывает 53–54 HRC после отпуска при 149 °C и около 55 HRC как достижимую твёрдость.

Отсюда ответ на вопрос «какая твёрдость у стали 420»: от 48–53 HRC у низкоуглеродных вариантов до 55–58 HRC у 420C и 420HC. Цифра «до 50 HRC», которую приводят для «стандартной 420», относится к стали с углеродом около 0,2 % и отвечает проверочной закалке по A276. Цифра «58–62 HRC для 420J2», встречающаяся на сайтах поставщиков, источниками не подтверждается: при углероде до 0,40 % после обязательного отпуска такая твёрдость недостижима.

В отожжённом состоянии сталь мягкая: 126–229 HB по ГОСТ 5949-2018 для ряда 20Х13–40Х13, не более 217 HBW по A240 для листа, не более 241–255 HB по A276 для сорта. Именно в этом состоянии прокат режут, штампуют и фрезеруют, а закаливают уже готовую деталь.

Коррозионная стойкость стали 420

С 12–14 % хрома и без молибдена и никеля сталь 420 стоит внизу ряда нержавеющих сталей по коррозионной стойкости: расчётный индекс PREN равен 12–14 против 18–20 у 304 (таблица 14). По оценке производителя, её стойкость ниже, чем у аустенитных сталей и ферритной 430, и немного ниже, чем у 410. Этого достаточно для атмосферы, пресной воды, пищевых продуктов и слабых растворов, но не для хлоридов, морской воды и кислот.

Стойкость сильно зависит от состояния металла. Максимум — в закалённом и низкоотпущенном состоянии с шлифованной или полированной поверхностью: хром растворён в мартенсите, карбидов мало. В отожжённом состоянии хром связан в карбиды, и сталь ржавеет заметно быстрее. Отпуск в интервале 399–566 °C снижает стойкость из-за выделения карбидов хрома; по F899 любой отпуск выше 427 °C её ухудшает. Поэтому деталь из 420, которой нужна коррозионная стойкость, отпускают при 150–370 °C, а если требуется вязкость — при 600 °C и выше, но тогда стойкость всё равно ниже, чем у низкоотпущенной.

Верхний предел рабочей температуры — около 425 °C: выше теряются и прочность, и стойкость. После механической обработки поверхность пассивируют, например по ASTM A967: это удаляет частицы железа, внедрённые инструментом, и восстанавливает пассивную плёнку. Для сред с хлоридами семейство 420 не предназначено; там нужны 316 или 10Х17Н13М2Т.

Физические свойства и магнитность стали 420

Сталь 420 ферромагнитна во всех состояниях — и после отжига, и после закалки: магнит притягивается к ней всегда, а относительная магнитная проницаемость 1.4021 по паспорту производителя достигает 950. Это отличает её от аустенитных сталей и служит простейшим способом отделить 420 от 304 при входном контроле, но не отличает её от ферритной 430 и других мартенситных марок.

Плотность по EN 10088-1 для 1.4021–1.4034 — 7,7 кг/дм³, по паспорту производителя стали 420 — 7,74 (таблица 15). Модуль упругости 200–215 ГПа — выше, чем у аустенитных сталей, теплопроводность 25–30 Вт/(м·К) — вдвое выше, чем у 304, коэффициент линейного расширения 10,2–11,0·10⁻⁶ 1/К — в полтора раза ниже. Для инструмента это означает меньшие термические напряжения при закалке и меньшее коробление, для теплообменных деталей — лучший теплоотвод по сравнению с аустенитными марками. Удельное электросопротивление 0,55–0,65 Ом·мм²/м. Для расчёта массы на странице принята плотность 7,7 кг/дм³.

Сварка и механическая обработка

Сварка 420 ограничена самой природой стали: зона термического влияния закаливается на воздухе до мартенсита, и без подогрева шов трескается. Производители рекомендуют подогрев до 200–260 °C и обязательную термообработку после сварки — отпуск около 650 °C или отжиг около 750 °C, обходя интервал 400–600 °C (таблица 16). Присадку выбирают по тому, что будет с узлом дальше: типа 420 — если весь узел затем закаливают и отпускают, 309L — если нужен пластичный аустенитный шов без термообработки или соединение с другой сталью. Для косметических швов на 1.4021 производитель допускает присадки 410 и 420. На практике детали из 420 чаще соединяют механически или пайкой, а сварку оставляют для ремонта и наплавки.

Резание ведут в отожжённом состоянии при твёрдости 130–230 HB; обрабатываемость ниже, чем у автоматных сталей, для которых создана 420F с серой. Закалённую сталь шлифуют, и здесь главная опасность — прижоги: локальный нагрев выше 400 °C при шлифовании даёт на кромке ножа мягкую полосу с пониженной коррозионной стойкостью, то есть тот же эффект, что запретный отпуск. Заточку ведут с охлаждением и малым съёмом. Исходные режимы резания для мартенситных нержавеющих сталей можно подобрать в тренажёре режимов резания. Полируемость у сталей с электрошлаковым переплавом (420 mod для пресс-форм) заметно выше, чем у обычного проката, за счёт чистоты по включениям.

Применение: ножи, хирургический инструмент, пресс-формы, арматура

Области применения семейства 420 по стандартам и паспортам собраны в таблице 17, и они распределяются по углероду. Низкоуглеродные 420A, 1.4021 и 20Х13 — это валы, штоки и седла арматуры, крепёж, детали насосов: умеренная твёрдость 40–50 HRC сочетается с вязкостью, а после высокого отпуска сталь работает как улучшенная конструкционная с прочностью 600–900 МПа. ГОСТ 5632-2014 относит 20Х13 к сталям для предметов домашнего обихода.

Средний углерод — 420B, 1.4028, 30Х13, SUS420J2 — ножницы, столовые ножи, клинки массового производства с твёрдостью 50–54 HRC. ISO 8442-1 допускает 1.4028 для столовых приборов без режущей кромки, а 1.4021 — для клинков типа B. ГОСТ Р 51687-2021 для ножей и клинков называет 20Х13, 30Х13, 40Х13 и зарубежную 420 при твёрдости не менее 42 HRC.

Высокий углерод — 420C, 420HC, 1.4034, 40Х13 — ножи с твёрдостью 55–58 HRC, скальпели, хирургические ножницы и долота по F899, перетачиваемые клинки типа A по ISO 8442-1 (1.4031). Отдельная ниша — пресс-формы для пластмасс из 420 mod (1.2083) с рабочей твёрдостью 45–52 HRC, где главное требование — зеркальная полируемость и стойкость к коррозии от агрессивных пластмасс.

Какая 420 для ножа: 420, 420J2 или 420HC

Для клинка значение имеют три вещи: достижимая твёрдость, стойкость кромки и коррозионная стойкость. По коррозионной стойкости все три варианта близки — хром у них 12–14 %. По твёрдости и стойкости кромки они различаются ровно настолько, насколько различается углерод.

  • 420 с углеродом около 0,2 % (420A, 1.4021, 20Х13). После закалки и низкого отпуска 50–53 HRC. Кромка быстро садится, зато клинок вязкий и легко правится: ножи для разделки, мачете, детские ножи. ГОСТ Р 51687-2021 с нормой 42 HRC такой сталью выполняется с запасом.
  • 420J2 (углерод 0,26–0,40 %, аналоги 1.4028 и 30Х13). Обычно 50–54 HRC. Это материал массовых кухонных ножей и ножниц: стойкость кромки средняя, заточка простая. Диапазоны SUS420J2 на странице приведены по вторичным данным, так как текст JIS не сверен.
  • 420HC (углерод 0,42–0,46 %, уровень 420C, 1.4034, 40Х13). После закалки с 1038 °C и отпуска при 149 °C — 55–58 HRC по F899 для 420C, 53–55 HRC по паспорту одного из производителей 420HC. Стойкость кромки заметно выше, чем у 420J2, коррозионная стойкость та же, вязкость ниже.

Если нужна кромка «как у 440C», ни одна из трёх не подойдёт: у 440C после отпуска при 149 °C 60 HRC и значительно больше избыточных карбидов за счёт углерода 0,95–1,20 %. Отечественный выбор для ножей высокой твёрдости — 95Х18, сравнение 40Х13 и 95Х18 разобрано на странице 40Х13. Для ножа из любой 420 решающим остаётся не состав, а термообработка: сталь 420HC с пропущенной обработкой холодом и отпуском при 450 °C будет хуже правильно закалённой 420J2.

420 или 440: что выбрать

Стали 440A, 440B и 440C — следующая ступень того же мартенситного ряда: хром 16–18 % и углерод 0,60–0,75, 0,75–0,95 и 0,95–1,20 % соответственно. Разница с 420 по трём пунктам:

  • Твёрдость и износостойкость. 440C после закалки и отпуска при 149 °C — 60 HRC против 53–58 у 420A–420C (таблица 11); избыточные карбиды хрома в 440C дают стойкость кромки, недостижимую для 420.
  • Вязкость. У 420 запас вязкости выше, поэтому для ударных нагрузок, толстых клинков и деталей с концентраторами напряжений 420 надёжнее.
  • Коррозионная стойкость. 440 содержит больше хрома, но большая его часть связана в карбиды; в закалённом состоянии стойкость сопоставима, в хлоридах обе стали непригодны.

Практическое правило: 440C и 95Х18 — для кромки, подшипников и инструмента, где главное износ; 420 — для деталей и клинков, где важнее вязкость, простая заточка и технологичность, в том числе возможность высокого отпуска под вязкое состояние. Сравнение 40Х13 и 95Х18 с подробными режимами — на страницах этих марок.

Входной контроль: как узнать, какая 420 куплена

Поскольку стандарт не ограничивает углерод сверху, сертификат «Type 420 по ASTM A276» не говорит, какая сталь в прутке — уровня 20Х13 или 40Х13. Фактическое содержание углерода указано в сертификате по плавке; если его нет, единственный способ узнать — оптико-эмиссионная спектрометрия или химический анализ по ГОСТ 12344: портативный рентгенофлуоресцентный анализатор углерод не измеряет.

  1. 420 или 430. По рентгенофлуоресцентному анализу: хром 12–14 % у 420 против 16–18 % у 430. Пробная закалка: образец 430 после нагрева до 995 °C и охлаждения на воздухе остаётся мягким, 420 набирает не менее 50 HRC.
  2. 420 или 440. Хром 12–14 % против 16–18 %; углерод 0,15–0,5 % против 0,6–1,2 % — только спектрометрия.
  3. 420 или 304. Магнит: 420 притягивается в любом состоянии, 304 после отжига — нет. По РФА: у 304 никель 8–10,5 %.
  4. Какая именно 420. Углерод по сертификату или спектрометрии; затем — таблица 6. Контрольная закалка по ASTM A276 (995 °C, воздух, не менее 50 HRC) подтверждает закаливаемость, но не отличает 0,2 % от 0,4 % углерода: обе дадут норму.
  5. Сертификат. Проверяют стандарт и редакцию (A240, A276, F899 с буквой подмарки, EN 10088-2/-3, ГОСТ 5949-2018), номер плавки, состояние поставки (отожжённое, +A, +QT) и, для EN и ГОСТ, фактическую твёрдость.

Плотность и расчёт массы проката из стали 420

Масса считается по плотности 7,7 кг/дм³ (таблицы 19 и 20). Формулы для ручного расчёта:

Круг: m = π · d² / 4 · ρ / 1000 кг/м, d в мм. Пример: круг 25 мм — 3,1416 · 625 / 4 · 7,7 / 1000 = 3,780 кг/м; пруток 3 м — 11,3 кг.

Лист: масса 1 м² листа толщиной t мм равна 7,7 · t кг. Пример: лист 3 × 1250 × 2500 мм — 7,7 · 3 · 1,25 · 2,5 = 72,2 кг.

Полоса: m = b · t · 7,7 / 1000 кг/м при размерах в мм. Пример: полоса 40 × 4 мм — 1,232 кг/м.

При пересчёте массы из углеродистой стали (7,85 кг/дм³) деталь из 420 легче на 1,9 %; относительно 304 (7,93) — на 2,9 %. Закалка меняет плотность на доли процента и в расчётах массы не учитывается.

Вопросы и ответы о стали AISI 420

Сталь 420 — это 40Х13?

Только если углерод в конкретной плавке лежит в пределах 0,36–0,45 %. Стандарты ASTM ограничивают углерод 420 лишь снизу (не менее 0,15 %), поэтому 420 может соответствовать и 20Х13, и 30Х13, и 40Х13. Точная пара для 40Х13 — 1.4031 с частичным перекрытием 1.4034 и подмарки 420X/420C по ASTM F899.

Чем 420J2 отличается от 420J1?

Углеродом: у SUS420J1 0,16–0,25 %, у SUS420J2 0,26–0,40 % (по вторичным данным, текст JIS G4303 на странице не сверен). J1 соответствует 1.4021 и 20Х13, J2 перекрывает 1.4028 и 30Х13 и частично 1.4031. После закалки J2 твёрже примерно на 2–4 HRC.

Что такое сталь 420HC?

Торговое обозначение высокоуглеродного варианта 420 с типичным углеродом 0,42–0,46 % и хромом около 13 %; стандарта на него нет, и состав у разных производителей различается. По уровню углерода это 420C по F899, 1.4034 по EN и верх диапазона 40Х13. Достижимая твёрдость — 55–58 HRC.

Какая твёрдость у стали 420?

После закалки и отпуска при 149 °C: 420A — около 53 HRC, 420B — 52, 420C — 58 HRC (типичные значения ASTM F899). Проверочная закалка по ASTM A276 требует не менее 50 HRC после нагрева до 995 °C и охлаждения на воздухе. В отожжённом состоянии — не более 217 HBW для листа и 241–255 HB для сорта.

Почему нельзя отпускать 420 при 425–600 °C?

В этом интервале выделяются карбиды хрома: ударная вязкость падает (у 1.4021 с 25 Дж до 12 Дж), а коррозионная стойкость снижается из-за обеднения твёрдого раствора хромом. ASTM F899 прямо указывает, что отпуск при 399–566 °C ухудшает вязкость и стойкость. Отпускают либо при 150–370 °C, либо выше 600 °C.

Магнитится ли сталь 420?

Да, во всех состояниях — и после отжига, и после закалки. Это мартенситная сталь, и магнит к ней притягивается всегда. Отличить её по магниту от 430 или других мартенситных марок нельзя, от аустенитной 304 — можно.

420 или 440C для ножа?

440C даёт 60 HRC и значительно лучшую стойкость кромки за счёт углерода 0,95–1,20 % и избыточных карбидов; 420 (особенно 420HC) — 55–58 HRC при большей вязкости и более простой заточке. Коррозионная стойкость в закалённом состоянии сопоставима, в хлоридах непригодны обе. Для тонких кромок и износа — 440C или 95Х18, для прочных клинков с ударной нагрузкой — 420.

Сваривается ли сталь 420?

Ограниченно. Требуется подогрев до 200–260 °C и термообработка после сварки (отпуск около 650 °C или отжиг около 750 °C). Присадка типа 420 — если узел затем закаливают целиком, 309L — если нужен пластичный шов без термообработки. Для сварных конструкций сталь, как правило, не применяют.

Источники

  1. ASTM A240/A240M-20a. Standard Specification for Chromium and Chromium-Nickel Stainless Steel Plate, Sheet, and Strip for Pressure Vessels and for General Applications (полный текст; действующая редакция A240/A240M-26 не сверялась; в редакции 2004 г. марка 420 отсутствовала).
  2. ASTM A276/A276M-06 (полный текст) и A276/A276M-23 (превью). Standard Specification for Stainless Steel Bars and Shapes.
  3. ASTM A959-16. Standard Guide for Specifying Harmonized Standard Grade Compositions for Wrought Stainless Steels (полный текст).
  4. ASTM F899-12b (полный текст) и F899-23 (превью). Standard Specification for Wrought Stainless Steels for Surgical Instruments.
  5. ASTM A479/A479M-06a (полный текст): марка 420 в стандарте отсутствует; ASTM A176-99(2009) отменён в 2015 г.
  6. EN 10088-2:2014. Stainless steels — Part 2: Technical delivery conditions for sheet/plate and strip of corrosion resisting steels for general purposes (полный текст).
  7. EN 10088-3:2005 — нормы для сорта 1.4021 по перепечатке в паспорте производителя; текст редакции 2014 г. не получен.
  8. EN 10088-1:2005, физические свойства — по изданию Euro Inox «Stainless Steel: Tables of Technical Properties», 2-е изд., 2007.
  9. ГОСТ 5632-2014 (с Изменением № 1). Нержавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки.
  10. ГОСТ 5949-2018. Металлопродукция из сталей нержавеющих и сплавов на железоникелевой основе коррозионно-стойких, жаростойких и жаропрочных. Технические условия.
  11. ГОСТ 5582-75. Прокат тонколистовой коррозионно-стойкий, жаростойкий и жаропрочный. Технические условия (html-копия).
  12. ГОСТ Р 51687-2021. Приборы столовые и принадлежности кухонные из коррозионно-стойкой стали. Общие технические условия.
  13. ISO 8442-1:1997. Materials and articles in contact with foodstuffs — Cutlery and table holloware — Part 1 (табл. 1, официальное превью).
  14. Научная статья о ковке стали X20Cr13 в интервале превращения аустенит — феррит (дилатометрические критические точки).
  15. Технические паспорта производителей сталей 420, 420HC, 1.4021 и инструментальной стали типа 1.2083: режимы термообработки, твёрдость в зависимости от углерода и температуры отпуска, физические свойства, критические точки, рекомендации по сварке (торговые обозначения на странице не приводятся).
  16. AWS A5.9/A5.9M. Specification for Bare Stainless Steel Welding Electrodes and Rods (действующая редакция не сверялась; назначение присадок дано по паспортам производителей стали).
  17. JIS G4303, G4304, G4305 и GB/T 20878, GB/T 1220 — только обозначения марок; таблицы составов и свойств по текстам стандартов не сверены.

Материал носит ознакомительный характер. Нормативные значения приведены по указанным стандартам и редакциям, данные паспортов производителей и типичные значения ASTM F899 — справочные; расчётные величины (PREN, масса) не являются нормами. Информация не заменяет действующие стандарты, конструкторскую и технологическую документацию. Перед выбором материала, назначением режимов закалки, отпуска и сварки и расчётами сверяйтесь с актуальными редакциями стандартов и сертификатами на конкретную продукцию. Автор и администрация сайта не несут ответственности за последствия использования информации без такой проверки.

Заказать товар

ООО «Иннер Инжиниринг»