Материал, обозначенный в европейской системе маркировки как 1.4021 (аналог AISI 420), относится к группе мартенситных нержавеющих сталей. Он не является универсальной коррозионно‑стойкой сталью, а представляет собой технически целенаправленный сплав, оптимизированный для деталей, требующих сочетания высокой прочности, твердости и умеренной стойкости к коррозии. Ниже представлен подробный обзор его состава, свойств, способов обработки и основных сфер применения.

Химический состав

Типичный химический состав стали 1.4021 (в массовых процентах):

• Углерод (C): 0,15 – 0,25
• Хром (Cr): 12,00 – 14,00
• Марганец (Mn): ≤ 1,00
• Кремний (Si): ≤ 1,00
• Фосфор (P): ≤ 0,04
• Сера (S): ≤ 0,03
• Никель (Ni): ≤ 0,50 (часто отсутствует)
• Прочие элементы: следы

Высокое содержание хрома обеспечивает образование пассивного оксидного слоя, а достаточный уровень углерода позволяет закалять сталь до высокой твердости.

Механические свойства (в состоянии после закалки и отпуска)

Свойства сильно зависят от режима термической обработки: закалка при 850‑950 °C с последующим отпуском при 150‑300 °C позволяет получить оптимальный баланс прочности и пластичности.

Тепловая обработка

1. Закалка – нагрев до 850‑950 °C, выдержка 30‑60 мин, охлаждение в масле или воздухе (в зависимости от требуемой твердости).
2. Отпуск – нагрев до 150‑300 °C, выдержка 1‑2 ч, охлаждение в воздухе. Отпуск снижает хрупкость и повышает ударную вязкость.
3. Отжиг (при необходимости) – 650‑750 °C, медленное охлаждение в печи для получения мягкого состояния перед механической обработкой.

Важно избегать длительного пребывания в критическом диапазоне 400‑550 °C, где может происходить хрупкое отпускное охрупчивание.

Коррозионная стойкость

Сталь 1.4021 обладает умеренной сопротивляемостью атмосферной коррозии и слабым агрессивным средам (вода, слабые кислоты, щелочи). В хлоридсодержащих средах (морская вода, концентрированные хлориды) её стойкость значительно снижается, поэтому для таких условий предпочтительнее аустенитные стали (например, 1.4301).

Для повышения коррозионной стойкости часто применяют:

• Пассивацию в азотной или лимонной кислоте;
• Нанесение защитных покрытий (хромирование, нике).

Области применения

Благодаря сочетанию высокой твердости, хорошей обрабатываемости и достаточной коррозионной стойкости, сталь 1.4021 находит широкое применение в следующих отраслях:

Столовые приборы и кухонная утварь

Лезвия ножей, вилки, ложки – требуют острого режущего края и сопротивления мягкой коррозии от пищевых продуктов.

Инструментальные лезвия и режущие элементы

Пилы, ножницы, лезвия для станков, фрезы – где важна твердость и сохранение режущих свойств при нагрузках.

Валы насосов и гидравлические компоненты

Валы центробежных насосов, штоки гидроцилиндров, клапаны – работают под нагрузкой, контактируют с водой и слабыми агрессивными средами.

Машиностроение и техника

Шестерни, валы, оси, подшипниковые втулки – детали, испытывающие циклические нагрузки и требующие высокой усталостной прочности.

Декоративные элементы

Фурнитура, ручки, элементы интерьера – где сочетаются внешний вид (полировка, матовая обработка) и механическая прочность.

Преимущества и ограничения

Преимущества

• Высокая твердость после закалки (до 58 HRC).
• Хорошая обрабатываемость в состоянии отжига (резка, сверление, фрезерование).
• Достаточная коррозионная стойкость в слабоагрессивных средах.
• Относительно низкая стоимость по сравнению с аустенитными нержавеющими сталями.

Ограничения

• Сниженная стойкость к хлоридам и сильным кислотам.
• Ограниченная свариваемость – требует предварительного подогрева и последующего отпуска для предотвращения трещинообразования.
• При неправильной термической обработке может возникнуть хрупкость (отпускное охрупчивание).

Рекомендации по обработке и сварке

Механическая обработка: в состоянии отжига сталь хорошо поддается токарной, фрезерной и сверлильной обработке. При работе с закаленной заготовкой необходимы твердосплавные инструменты и СОЖ.

Сварка:

1. Предварительный подогрев детали до 150‑200 °C.
2. Использование электродов или прутков с низким содержанием углерода (например, ER420).
3. После сварки – отпуск при 550‑650 °C в течение 1‑2 ч для снятия напряжений и предотвращения образования мартенсита в зоне термического влияния.

При необходимости повышения коррозионной стойкости сварного шва можно выполнить последующую пассивацию;

Сталь 1.4021 представляет собой специализированный мартенситный сплав, который находит своё применение там, где требуется сочетание высокой прочности, твердости и умеренной коррозионной стойкости. Хотя она не подходит для сильно агрессивных сред (морская вода, концентрированные кислоты), в областях столовых приборов, режущих инструментов, валов насосов и гидравлических систем она демонстрирует отличные показатели надёжности и долговечности. Правильный выбор режима термической обработки и учёт ограничений по сварке позволяют максимально раскрыть потенциал этого материала в инженерной практике.