420 (40Х13, S42000): полоса, квадрат и уголок для ножей и штампов

420 — «углерод, который даёт твёрдость»

420 (UNS S42000, 40Х13 по ГОСТ 5632, 1.4021 по EN, AISI 420) — мартенситная нержавеющая сталь с 0,30–0,40 % углерода и 12–14 % хрома.

Отличие от 410 (12Х13) — только в углероде: 0,15 % против 0,38 %. Но это меняет всё:

• твёрдость после закалки — 50–55 HRC против 38–42 HRC у 410;
• износостойкость выше в 2–3 раза;
• коррозионная стойкость ниже (больше хрома связывается в карбиды);
• свариваемость хуже — требует подогрева и последующей термообработки.

Поэтому 420 — сталь для режущих кромок, штамповой оснастки, изнашиваемых поверхностей и арматуры, а не для сварных конструкций.

Химический состав 420 (S42000 / 40Х13), %

Модификация 420HC (high carbon) содержит до 0,50 % C и даёт 56–58 HRC — используется в ножах среднего ценового сегмента. 420J2 (японский стандарт) — 0,26–0,40 % C, наиболее распространённая «ножовая» версия.

Термообработка 420: режимы и результат

Критично: не отпускать при 450–550 °C. В этом интервале у высокоуглеродистой мартенситной стали резко падает ударная вязкость (отпускная хрупкость). Если нужна промежуточная твёрдость — либо 300–400 °C, либо сразу 600 °C и выше.

Сортамент: полоса, квадрат, уголок

Стандарты: ASTM A276 (прутки), ASTM A479 (для сосудов давления), EN 10088-3, ГОСТ 5949.

420 против 410, 416 и 440C

Практический выбор: 410 — конструкция без высокой твёрдости; 420 — режущая кромка и износ при 52–55 HRC; 440C — максимальная твёрдость 58–60 HRC, но хрупкость и плохая обрабатываемость.

Сварка 420: почему её избегают

420 относится к плохо свариваемым сталям. При сварке без подогрева в зоне термического влияния образуется незакалённый мартенсит с высокими остаточными напряжениями — шов трескается либо сразу, либо через несколько дней.

Если сварка необходима:

1. Подогрев 200–300 °C по всей толщине;
2. Присадочный материал — ER420 или аустенитный ER309L для разнородных соединений;
3. Термообработка после сварки — отжиг 730–790 °C с медленным охлаждением, затем закалка и отпуск детали;
4. Контроль — капиллярная дефектоскопия через 48 ч (задержанные трещины).

Для сварных узлов, где нужна и твёрдость, и технологичность, чаще выбирают 431 (20Х13Н2) — у него никель повышает вязкость шва.

Где применяют 420

• Ножевые изделия — кухонные, охотничьи, складные, промышленные режущие элементы (420HC, 420J2).
• Штамповая оснастка — плиты, подкладные листы, знаки, вставки для пластмасс.
• Запорная арматура — клинья, седла, штоки для воды и пара низкого давления.
• Медицинский инструмент — скальпели, ножницы, стоматологические инструменты (многоразовые).
• Пищевое оборудование — режущие диски, ножи куттеров, измельчители.
• Насосное оборудование — валы, втулки, изнашиваемые кольца.
• Бытовой инструмент — лезвия, ножницы, садовый инструмент.

FAQ

Чем 420 отличается от 420J2 и 420HC? 420J2 — японская классификация с 0,26–0,40 % C (мягче, вязче). 420HC — высокоуглеродная версия до 0,50 % C, даёт 56–58 HRC, применяется в ножах среднего класса. Базовый 420 — 0,30–0,40 % C.

Можно ли сделать из 420 нож, который не ржавеет? Полностью — нет. 420 устойчив к бытовой влаге и пищевым средам, но при контакте с солью, кислотами и морской водой появляются пятна. Для «нержавеющего» ножа нужен 440C (хуже по стойкости) или переход на порошковые стали / 14C28N.

Почему 420 плохо сверлится в закалённом состоянии? При 52–55 HRC твёрдость выше, чем у твердосплавных свёрл общего назначения. Сверление выполняют до закалки, либо применяют свёрла с CBN/алмазным покрытием и жёсткое охлаждение.

Какая максимальная рабочая температура 420? До 400 °C длительно. Выше начинается отпуск «на ходу» — твёрдость падает, кромка теряет стойкость. Для горячих штампов нужны 4Х5МФС или H13.

Поставляете ли полосу 420 шлифованной под ножевые заготовки? Да. Полоса 3–8 мм шлифуется с допуском по толщине ±0,05 мм и поставляется в отожжённом состоянии (≤ 235 HB), готовая под лазерную резку и последующую закалку.

Что дальше

Сравните с 410 (12Х13) — листы и плиты для конструкционных деталей и с 440C (S44004) — прутки подшипниковые для максимальной твёрдости. Если нужна прочность и вязкость одновременно — 431 (20Х13Н2) — высокопрочные листы. Расчёт массы профиля — в калькуляторе, запрос на шлифованную полосу — через форму связи.