420不锈钢名列前茅 马氏体不锈钢牌号 您今天能找到的。这种材料拥有所有含铬12%的不锈钢牌号中最高的硬度，高达50 HRC。其卓越的性能使其成为高要求应用的理想之选。事实证明，这种牌号非常宝贵，尤其是在需要兼顾耐用性和精度的工业环境中。
420 不锈钢的卓越特性源于其独特的强度和耐腐蚀性能。退火状态下，该材料的抗拉强度可达 655 MPa，而其高铬含量（约 12%）则有效抗腐蚀。该钢的碳含量在 0.15% 至 0.4% 之间，这大大增强了其卓越的机械性能。该钢种在高达 650°C 的温度下仍能保持抗氧化性能，因此您需要考虑 420 不锈钢的热处理以获得最佳性能。
本指南将向您全面介绍AISI 420不锈钢——从其化学成分、微观结构到机械性能、热处理方法和工业用途。您可能希望将此材料用于餐具、手术器械或其他精密部件。了解这些基本特性将有助于您确定420不锈钢是否符合您的需求。
内容
隐藏
1
AISI 420的化学成分和微观结构
1.1
碳和铬含量范围（0.15–0.4% C，12–14% Cr）
1.2
锰、硅和硫在420不锈钢中的作用
1.3
马氏体结构及其对硬度的影响
2
工业用途的机械和物理特性
2.1
420不锈钢硬度：高达50 HRC
2.2
不同回火状态下的拉伸强度和屈服强度
2.3
热导率和比热容
2.4
退火状态下的磁性能和电性能
3
性能优化的热处理工艺
3.1
退火范围：840–900°C，控制冷却
3.2
通过油淬或空气淬火（980–1035°C）进行硬化
3.3
回火指南：避免 425–600°C 温度范围
3.4
热处理对420不锈钢性能的影响
4
金属注射成型兼容性和加工
4.1
420 不锈钢作为 MIM 原料的适用性
4.2
烧结行为和收缩控制
4.3
MIM 后热处理以增强最终性能
5
工业应用和格式可用性
5.1
常见形式：薄板、板材、棒材、热轧、冷拉
5.2
用于餐具、手术器械和泵轴
5.3
在耐磨和腐蚀环境中的优势
6
结语
7
关键精华
8
常见问题
AISI 420的化学成分和微观结构
420 不锈钢的独特品质源于其材质和内部结构。这种马氏体不锈钢在奥氏体不锈钢中脱颖而出，因为它在硬度、强度和良好的防锈性之间实现了完美的平衡。其秘诀在于精心挑选的元素组合。
碳和铬含量范围（0.15–0.4% C，12–14% Cr）
420 不锈钢的独特之处在于其碳和铬的精准比例。该等级的钢材含碳量为 0.15-0.4%，但某些用途可能需要高达 0.5% 的碳。铬含量保持在 12-14% 之间。这个含量刚好足以防止生锈，并使钢材形成马氏体结构。
碳含量对钢材的性能影响巨大。碳含量越高，钢材越硬，但弯曲性和防锈性越差。制造商可以选择合适的碳含量来获得所需的硬度，这也是这种钢材在许多行业中如此出色的原因。
铬含量可能低于奥氏体不锈钢，但它仍然具有很好的防锈性能，尤其是在没有氯的环境中——比如有机酸、肥皂或溶剂中。它会形成 保护性氧化铬层 从而保护下面的金属免受腐蚀。
锰、硅和硫在420不锈钢中的作用
其他几种元素共同作用，赋予 420 不锈钢以下特性：
锰（≤1.0%）有助于在生产过程中去除钢中的氧和硫，从而净化钢材。锰可以降低马氏体转变温度，减缓相变，使钢材更容易硬化。锰还能阻止碳化物在渗碳层中聚集，从而使钢的结构更加细化。然而，锰含量过高也会带来问题——它可能会使钢材更容易过热，并且在回火时易碎。
硅（≤1.0%）主要作用于炼钢过程中的脱氧，并提高强度。在420等马氏体不锈钢中，硅有助于控制可能削弱钢材机械性能的氧化物的形成。
硫（≤0.03%）与锰结合而不是与铁结合形成 硫化锰这可以防止热脆性，使钢材在高温下更易于加工。但要注意——硫含量过高会产生令人困扰的夹杂物，就像某些剪刀上出现的情况一样，硫化锰斑点会导致金属磨损加快。
该钢还含有磷（≤0.04%）、镍（≤0.75%）和钼（≤0.5%）。每种元素都以各自的方式提升钢材的性能。
马氏体结构及其对硬度的影响
看看420不锈钢的内部，你主要看到的是马氏体——正是这种坚韧的物质赋予了它如此坚固和坚硬的特性。这种钢的化学成分使其在热处理过程中发生变化，在内部形成了独特的针状纹理。
热处理过程决定了最终的内部组织结构，通常包含马氏体、一些未溶解或重新沉淀的碳化物以及剩余的奥氏体。碳化物颗粒的数量和大小，以及剩余奥氏体的量，决定了钢材的硬度、强度、韧性和防锈性能。
马氏体结构的优点是什么？热处理使其强度更高、硬度更高。正因如此，420 不锈钢在需要极硬材料时非常有效。金属注射成型 (MIM) 等现代技术让拥有合适设备的制造商能够精确控制内部结构的形成。
最近的研究表明，一些加工方法可以形成由0.5至1微米大小的细胞组成的微小团簇，甚至更小的马氏体针状体，其奥氏体含量约为11 wt%。将其加热到特定温度，组织结构就会发生变化，从而产生兼具强度和柔韧性的钢材。
工业用途的机械和物理特性
420 不锈钢的工业性能与其机械和物理性能直接相关。这种用途广泛的合金表现出卓越的特性，只要经过适当的热处理，便可完美适用于既需要强度又需要精度的应用。
420不锈钢硬度：高达50 HRC
420 不锈钢的显著特点是其出色的硬度。该合金的硬度达到 洛氏硬度值 完全硬化状态下，其硬度在 50-58 HRC 之间，是所有 12% 铬不锈钢中硬度最高的。其马氏体微观结构在适当的热处理下赋予了它非凡的硬度。在工业应用中，其工作硬度在 469-552 BHN（50-55 HRC）之间，具有出色的耐磨性和足够的韧性。碳含量显著影响最大硬度——碳含量越高，硬度值越高。
不同回火状态下的拉伸强度和屈服强度
热处理条件会导致 420 不锈钢的机械强度发生显著变化：
回火温度 (°C)
拉伸强度（MPa）
屈服强度 (MPa)
伸长率（％）
退火
655-665
345
25
204
1600
1360
12
316
1580
1365
14
538
1305
1095
15
该材料在退火状态下的抗拉强度为515-1035 MPa，屈服强度为205-860 MPa。在较低温度下进行适当的淬火和回火，可将抗拉强度提升至1820 MPa。制造商可以优化这一广泛的强度范围，以满足特定的工业需求。
热导率和比热容
420 不锈钢的热性能非常适合温度波动的应用。该材料在 100°C 时的导热系数为 24.9 W/m·K，在 500°C 时则提升至 28.7 W/m·K。其比热容在 0-100°C 之间稳定保持在 460 J/kg·K。这些特性确保了其在热循环操作过程中的可预测性，这对于注重尺寸稳定性的模具应用至关重要。
退火状态下的磁性能和电性能
420 不锈钢与奥氏体不锈钢的不同之处在于，它在退火和淬火状态下均表现出铁磁性。这种磁性使其成为仅需要磁力夹紧或传感的应用的理想选择。该材料的退火状态表现出较高的饱和磁化强度 (180.2 A²m/kg)、较低的矫顽力 (3.87 Oe) 和较低的剩余磁化强度 (0.25 A²m/kg)。热处理会显著改变这些值——饱和磁化强度降至 105.0 A²m/kg，而矫顽力则升至 55.5 Oe。
该材料在 20°C 时的电阻率约为 550 nΩ·m，高于非不锈钢合金。这些电磁特性使 420 不锈钢非常适合仅需要特定电磁响应的电磁应用。
性能优化的热处理工艺
热处理通过改变420不锈钢的微观结构来获得最佳机械性能，从而改变其性能。合适的温度控制和冷却速率有助于最大限度地发挥其在工业应用中的实用特性。
退火范围：840–900°C，控制冷却
420 不锈钢的退火工艺需要加热至 840-900°C。然后，材料在炉中缓慢冷却至 600°C，再进行空冷。这使得材料更软，布氏硬度在 179-235 之间。在 675-760°C 下进行工艺退火可获得略高的硬度，约为 196 BHN。冷却速度至关重要——如果钢材锻造后冷却不当，可能会开裂。
通过油淬或空气淬火（980–1035°C）进行硬化
为了使420不锈钢硬化，奥氏体化温度应在980-1035°C之间。某些应用在高达1060°C的温度下效果更好。钢需要快速冷却至 油淬或空淬 此步骤完成后。厚金属部件通常需要油淬。空气淬火适用于厚度不超过5英寸（127毫米）的部件。
预热有助于在淬火开始前减少变形。双重预热工艺首先将温度加热至 1150-1250°F（621-677°C），然后升温至 1400-1500°F（760-816°C），最后进行奥氏体化。形状复杂的零件最好采用空冷，以避免变形。钢材必须完全冷却至 66°C（150°F）后才能回火。任何回火延迟都会加剧内应力。
回火指南：避免 425–600°C 温度范围
回火应在淬火后立即开始，此时您仍可触摸零件。最佳回火温度在 150 至 370°C 之间，以获得更高的硬度和更佳的机械性能。在 300°F (149°C) 下回火通常可获得约 52-54 HRC 的硬度。
420不锈钢可以发展 回火脆性因此，请远离 425-600°C 的温度范围。400-550°C 之间的回火会损害钢材的冲击性能，并降低其耐腐蚀性。您需要回火两次，某些应用可能需要三次回火才能获得更好的效果。每次回火需要特定的保温时间——通常每英寸材料厚度需要 2 小时。
热处理对420不锈钢性能的影响
正确的热处理可以使420不锈钢获得惊人的效果。在1050°C下进行奥氏体化，可以获得最高的硬度（约50 RC）、强度（约1900 MPa）和冲击韧性（约30 J）。在400-500°C之间回火时，由于M7C3碳化物在马氏体板条中形成，会发生二次硬化。
奥氏体化温度会影响微观结构层面的机械性能。温度越高，钢的硬度越高，因为更多的铬和碳会溶解在马氏体中。但高于1100°C的温度可能会因残留奥氏体而降低硬度。回火后，由于碳化铬的形成，钢的硬度和耐腐蚀性会降低。
金属注射成型兼容性和加工
金属注射成型 (MIM) 是一种加工具有复杂几何形状的 420 不锈钢部件的先进方法。该技术将塑料注射成型的设计灵活性与金属的卓越机械性能完美结合。
420 不锈钢作为 MIM 原料的适用性
AISI 420 是 MIM 加工的理想选择。我们将其应用于需要卓越耐磨性以及其他中等防腐性能的应用。该材料在 MIM 原料配方中表现出色，可制造重量在 0.1 至 150 克之间的复杂零件。MIM 原料可满足金属粉末工业联合会 (MIPIF) 的 MIPIF 35 等行业标准。MIM 420 在制造锁定铰接杆和螺杆挤出机元件等需要热处理后保持高硬度的部件时尤其有用。
烧结行为和收缩控制
MIM 420 在 1300°C 至 1360°C 之间烧结时性能最佳，其中 1340°C 烧结效果最佳。在此温度下，部件密度约为理论密度的 98.2±0.4%。其内部组织主要由具有准解理断裂特征的板条马氏体组成。
MIM加工过程中最大的问题是铬在烧结过程中优先在表面蒸发，这会降低耐腐蚀性。此外，铬主要通过两种机制发生脱碳：1200°C以下时表面氧化物的还原，以及1200°C以上时碳的迁移。
MIM 后热处理以增强最终性能
烧结后进行适当的热处理是获得更佳 MIM 420 性能的绝佳方法。MIM 后热处理可实现 1500 MPa 的极限抗拉强度，这意义重大，因为这意味着 1500 MPa。 真空热处理 比传统的油淬火效果更好，因为它造成的变形更小。在-80°C下进行2小时的深冷处理，可将残余奥氏体转化为马氏体，从而提高尺寸稳定性和耐磨性。
工业应用和格式可用性
AISI 420 不锈钢产品形态多样，适用于不同行业。在精度、硬度和适度耐腐蚀性至关重要的行业中，这种马氏体不锈钢发挥着关键作用。
常见形式：薄板、板材、棒材、热轧、冷拉
市场上有 420 不锈钢板材（厚度 0.5-3 毫米）、板材（厚度最大可达 200 毫米）、圆棒、扁棒和卷材。制造商生产热轧型材、可提高尺寸精度的冷拉型材、退火型材和酸洗表面处理型材。生产商可以根据具体需求定制切割、钻孔、攻丝和热处理工艺。圆棒直径范围为 4-500 毫米，扁棒厚度范围为 2-150 毫米。
用于餐具、手术器械和泵轴
这种牌号在需要保持锋利度和耐腐蚀性的应用中脱颖而出。它可用于餐具、刀片、 手术器械、牙科工具、针阀、剪切刀片和剪刀。工业用途延伸至泵轴、阀门组件、轴承、衬套和紧固件。医疗设备制造商选择 420 不锈钢，因为它能够很好地承受灭菌过程。
在耐磨和腐蚀环境中的优势
420 不锈钢拥有卓越的硬度，使其具有极强的耐磨性、耐摩擦性和耐机械磨损性。它还能有效抵御大气、食品、淡水、弱酸、蒸汽和石油产品的侵蚀。硬化和抛光处理后，该材料具有最佳的抗腐蚀性能。
结语
本文全面介绍 420 不锈钢，展现其卓越的性能，使其成为高要求工业应用的命脉。这种马氏体不锈钢以其卓越的硬度脱颖而出——高达 50 HRC，退火状态下的抗拉强度高达 655 MPa。该材料均衡的化学成分（碳含量为 0.15-0.4%，铬含量为 12-14%），是兼具强度和中等耐腐蚀性能的应用的基础。
合适的热处理可将420不锈钢从普通材料重塑为工业级材料。在840-900°C之间进行精细退火，然后在980-1035°C下进行淬火，并进行适当的回火，充分发挥这种用途广泛的合金的潜力。这些热处理过程直接影响马氏体的微观结构，从而赋予其卓越的机械性能。
金属注射成型技术为我们提供了一条生产复杂420不锈钢部件的绝佳途径，尤其是在经验丰富的制造商的帮助下。像JH MIM这样的公司，在金属注射成型领域拥有近二十年的专业经验。 金属注射成型，使用世界一流的设备和熟练的技术人员，提供精密工程产品。这种制造方法对于需要经过适当加工的420不锈钢的卓越硬度和耐磨性的复杂零件非常有效。
该材料可用于各种类型的组件——从板材到棒材以及定制组件——提升了其工业多功能性。无论是用于餐具生产、手术器械、泵轴还是阀门组件，该材料在具有中等腐蚀挑战的耐磨应用中都表现出色，证明了其价值。
通过了解这些基本特性，工程师和制造商可以确定这种卓越的合金是否满足其特定需求。当然，420 不锈钢仍然是在中等腐蚀环境中实现硬度、强度和使用寿命完美平衡的关键材料选择。
关键精华
了解 420 不锈钢的独特性能有助于工程师为需要出色硬度和中等耐腐蚀性的苛刻工业应用选择合适的材料。
• 卓越的硬度：420 不锈钢的硬度高达 50 HRC，是 12% 铬等级中最高的，非常适合耐磨应用。
• 需要精确的热处理：在 840-900°C 下退火，在 980-1035°C 下硬化，并避免 425-600°C 回火范围可优化机械性能。
• 马氏体结构优势：碳含量为 0.15-0.4%，铬含量为 12-14%，形成马氏体微观结构，具有优异的强度和硬度。
• 兼容 MIM 加工：烧结温度为 1340°C 的金属注射成型可实现复杂的几何形状，同时保持 98.2% 的理论密度。
• 多种工业应用：非常适合用于餐具、手术器械、泵轴和阀门组件等对边缘保持性和耐磨性要求较高的场合。
高硬度、良好的耐腐蚀性和制造灵活性使其成为精密工业部件的基石材料。合适的加工工艺，尤其是热处理方案，对于在严苛的应用中充分发挥其性能潜力至关重要。
常见问题
Q1. 420不锈钢的主要应用有哪些？ 420 不锈钢常用于餐具、手术器械、泵轴、阀门组件、轴承、衬套和紧固件。其高硬度和中等耐腐蚀性使其成为需要保持锋利度和耐磨性的应用的理想选择。
Q2. 420 不锈钢适合用于食品工业吗？ 是的，420 不锈钢适用于食品工业应用。其耐腐蚀性和耐受灭菌工艺的能力使其非常适合用于餐具和食品加工设备。然而，为了获得最佳性能，必须确保适当的热处理和表面处理。
Q3. 420不锈钢的主要机械性能是什么？ 420不锈钢的硬度可达50 HRC，是12%铬含量不锈钢中硬度最高的。退火状态下，其抗拉强度为655 MPa。经过适当的热处理后，其抗拉强度可高达1820 MPa，具有优异的耐磨性和强度。
Q4. 热处理对 420 不锈钢有何影响？ 热处理可显著提升420不锈钢的性能。在840-900°C下退火，然后在980-1035°C下淬火，并进行适当的回火，可优化其机械性能。然而，应避免在425-600°C之间回火，以防止回火脆性。
Q5. 420 不锈钢可以使用金属注射成型 (MIM) 进行加工吗？ 是的，420 不锈钢非常适合金属注射成型 (MIM)。MIM 工艺允许创建复杂的几何形状，同时保持高密度。最佳烧结温度约为 1340°C，可达到理论密度的约 98.2%。MIM 后热处理可以进一步增强其性能。