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PREMIUM 1.4021 Stahl - Edelstahl – X20Cr13 – Warmarbeitsstahl

X20Cr13
€co-Präz®
-flach-
PRS
-rund-

1.4021 RICHTWERTE

Zusammensetzung – Chemische Analyse:

C Si Mn P S Cr
0,16 - 0,25 0,0 - 1,0 0,0 - 1,5 0,0 - 0,04 0,0 - 0,015 12,0 - 14,0

Chemische Bezeichnung:
X20Cr13

Arbeitshärte:
ca. 25 HRC (Lieferzustand) bis 47 HRC

Lieferzustand:
max. 252 HB

1.4021 PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN

Der Edelstahl 1.4021 (X20Cr13) weist eine durchschnittliche Korrosionsbeständigkeit auf, die durch Schleifen oder Polieren der Oberfläche verbessert werden kann.

 

Feingeschliffen oder poliert eignet sich der Werkstoff für Besteck, Klingen, Küchenartikel oder Dekorationszwecke, kann aber auch in mittelmäßig aggressiven Umgebungen, Dampf oder Süßwasser eingesetzt werden. Der 1.4021 Stahl verliert an Duktilität bei Minustemperaturen und an Festigkeit, wenn das Material bei erhöhten Temperaturen zu stark angelassen wird.

  • Martensitischer Edelstahl
  • Edelstahl korrosionsbeständig
  • Edelstahl säurebeständig
  • Rostfreier Stahl
  • Warmarbeitsstahl
  • Chrom-Stahl

Ja, der 1.4021 ist ein Edelstahl. Es ist ein Massenanteil von mindestens 10,5 % Chrom erforderlich, um als Edelstahl zu gelten. Der 1.4021 hat einen Massenanteil von 12 – 14 % Chrom.

Ja, mit einem Massenanteil von 12 – 14 % Chrom ist der 1.4021 ein korrosionsbeständiger Stahl.

Dieser Edelstahl weist eine gute Korrosionsbeständigkeit in leicht korrosiven Umgebungen auf, die frei von Chloriden wie Reinigungsmitteln, organischen Säuren oder Seifen sind. Der 1.4021 ist bis zu einer Temperatur von 600 °C beständig gegen Korrosion. Dieser Werkstoff ist nicht für den Einsatz im Meerwasser geeignet, da es bei der Verwendung in dieser Umgebung zu Lochfraß kommt. Im Allgemeinen ist die Korrosionsbeständigkeit dieses Edelstahls geringer als bei herkömmlichen austenitischen Sorten. Um die Korrosionsbeständigkeit dieses Stahls zu verbessern, können die Werkstücke mit einer fein geschliffenen oder polierten Oberfläche versehen werden.

Der 1.4021 kann magnetisiert werden, was für Anwendungen von Vorteil ist, bei denen magnetische Eigenschaften erforderlich sind, dadurch eignet er sich auch für die Magnetspanntechnik.

Erhitzen Sie das Material gleichmäßig auf einen Temperaturbereich von 1150 – 1230 °C. Eine Warmbearbeitung dieses Stahls bei Temperaturen unter 925 °C sollte vermieden werden, da es sonst zu Rissen kommen kann.

 

Die Korrosionsbeständigkeit wird durch Verfärbungen, Warmumformung, Schweißen oder Verzunderung beeinträchtigt. Diese sollten durch Beizen, Schleifen oder Sandstrahlen entfernt werden. Für diesen Vorgang dürfen nur eisenfreie Werkzeuge verwendet werden.

Es wird nicht empfohlen, das 1.4021 Material kalt zu bearbeiten, denn es können nur geringfügige Änderungen an diesem Material vorgenommen werden. Bei starker Bearbeitung kann es zu Rissen kommen. Diese Stahlgüte wird am häufigsten maschinell bearbeitet, um sie in Form zu bringen.

Dieser Edelstahl erhält auf einer Skala, auf der 1 niedrig und 6 hoch ist, eine 3 für seine Verschleißbeständigkeit.

1.4021 TECHNISCHE EIGENSCHAFTEN

Der 1.4021 kann für Messerklingen, chirurgische Instrumente, sowie Schneidwerkzeuge verwendet werden, da er nach der Wärmebehandlung eine ausgezeichnete Härte aufweist. Also kann der 1.4021 als Messerstahl verwendet werden.

Die Arbeitshärte für 1.4021 Edelstahl liegt bei max. 47 HRC

Typischerweise beträgt die Dichte von 1.4021 Edelstahl 7,7 g/cm3 bei Raumtemperatur.

Die Zugfestigkeit für den 1.4021 liegt bei ca. 850 N/mm2. Dieser Wert ist das Ergebnis eines Zugversuchs, der aufzeigt, wieviel Kraft erforderlich ist, bevor das Material beginnt sich zu dehnen oder zu verformen, bevor es bricht.

Die Streckgrenze gibt an, wieviel Spannung auf ein Material ausgeübt werden kann, bevor es sich plastisch verformt. Über diesen Punkt hinaus kehrt es nicht mehr in seine ursprüngliche Form zurück, auch wenn die Spannungen entfernt werden. Das Material verformt sich dauerhaft oder bricht über diesen Punkt hinaus.

 

Der Bereich für den 1.4021 Edelstahl liegt zwischen 500 – 600 N/mm2.

Der DIN 1.4021 erhält, auf einer Skala auf der 1 niedrig und 6 hoch ist, ein 4 für seine Zerspanbarkeit.

Die Wärmeleitfähigkeit für den 1.4021 liegt bei 30 W/(m*K) bei Raumtemperatur. 

Die folgende Tabelle zeigt die Ausdehnung bzw. Kontraktion bei verschiedenen Temperaturen, was für Arbeiten bei hohen Temperaturen oder bei starken Temperaturschwankungen sehr wichtig sein kann.

Mittlerer Wärmeausdehnungskoeffizient

Wert 10-6m/(m*K)

Bei einer Temperatur von

10,5

20 – 100 °C

11,0

20 – 200 °C

11,5

20 – 300 °C

12,0

20 – 400 °C

Die spezifische Wärmekapazität des 1.4021 Edelstahl liegt bei Raumtemperatur bei 0,46 J/g-°C. Dieser Wert gibt an, wieviel Wärme benötigt wird, um eine bestimmte Menge an Material um 1 Kelvin zu erwärmen.

Die folgende Tabelle zeigt den elektrischen Widerstand von 1.4021 Edelstahl.

Spezifischer elektrischer Widerstand

Wert (Ohm*mm2)/m

Bei einer Temperatur von

0,6

20 °C

Das Spannungs- und Dehnungsmodul, oder das Elastizitätsmodul (Youngscher Modul), für 1.4021 liegt bei 215 kN/mm2.

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1.4021 VERFAHREN

Spezifische Temperaturen und Zeiten für jeden der folgenden Schritte können je nach Größe und Form der Werkstücke und ihren endgültigen gewünschten Eigenschaften variieren. Kontrolliertes Erhitzen und Abkühlen ist entscheidend, um die ideale Struktur und die idealen Eigenschaften dieser Stahlsorte zu erreichen.

Erhitzen Sie das Material gleichmäßig auf einen Temperaturbereich von 745 – 825 °C, halten Sie es in diesem Temperaturbereich und lassen Sie den 1.4021 anschließend langsam an der Luft oder im Ofen abkühlen.

Das Spannungsarmglühen geschieht, um die Dimensionsstabilität sicherzustellen und Risse zu verhindern. Erhitzen Sie das Material auf einen Temperaturbereich von 150 bis 200 °C und halten Sie diesen 2 Stunden lang pro 25 mm Dicke. Um diesen Vorgang abzuschließen, kühlen Sie das Material an ruhiger Luft auf Raumtemperatur ab. Überprüfen Sie abschließend das Material, um sicherzustellen, dass die Reduzierung der Eigenspannungen erreicht wurde und die mechanischen Eigenschaften und Abmessungen nicht verändert wurden.

Die Anlasstemperatur wird entsprechend den Härteanforderungen gewählt, um die Sprödigkeit nach dem Abschrecken zu verringern, oder um das Gleichgewicht zwischen Härte und Zähigkeit einzustellen. Anlasstemperaturen für den 1.4021 liegen zwischen 600 – 700 °C, der Temperaturbereich von 400 – 600 °C sollte aufgrund von unerwünschten Ausscheidungen und Phasen vermieden werden.

Spezifische Temperaturen und Zeiten für jeden der folgenden Schritte können je nach Größe und Form der Werkstücke und ihren endgültigen gewünschten Eigenschaften variieren. Kontrolliertes Erhitzen und Abkühlen ist entscheidend, um die ideale Struktur und die idealen Eigenschaften dieser Stahlsorte zu erreichen.

Erhitzen Sie das Material gleichmäßig auf eine Temperatur von 950 – 1050 °C, halten Sie es und kühlen Sie es dann in Öl oder Luft ab. Mit zunehmender Härte des 1.4021 steigt auch die Zugfestigkeit.

Das Abschrecken erfolgt schnell, um Austenit wieder in Martensit umzuwandeln.

 

• Öl

• Luft

• Polymer

1.4021 OBERFLÄCHEN-BEHANDLUNG

1.4021 OBERFLÄCHENBEHANDLUNG

Durch eine Oberflächenbehandlung können Eigenschaften, Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit sowie Ästhetik eines Stahls verbessert werden. Hier sind einige Beispiele für Oberflächenbehandlungen für den 1.4021.

Die Korrosionsbeständigkeit des 1.4021 kann durch eine hochglanzpolierte Oberfläche verbessert, Verunreinigungen von der Oberfläche entfernt und seine Ästhetik  verbessert werden, was diese Stahlgüte ideal für die Messerherstellung macht.

Hierbei handelt es sich um eine Oberflächenbehandlung, die die Korrosionsbeständigkeit verbessern kann, oft aber aus ästhetischen Gründen angewendet wird, da sie für einen schwarz-blauen letzten Schliff sorgt, der die Lichtreflexion von der Oberfläche reduziert.

Sowohl die PVD- (Physical Vapor Deposition) als auch die CVD Beschichtung (Chemical Vapor Deposition) bringen eine dünne Schicht auf die Materialoberfläche auf, die die Verschleißfestigkeit erhöhen, oder die Reibung verringern kann.

 

  • PVD – physikalische Gasphasenabscheidung
  • CVD – chemische Gasphasenabscheidung

Dieser Prozess entfernt freies Eisen mit Salpeter- oder Zitronensäure von der Oberfläche und legt eine schützende Oxidschicht auf das Material.

Bei diesem Verfahren werden mehrere Hochgeschwindigkeitsschüsse auf die Materialoberfläche gestrahlt und kleine Vertiefungen hinterlassen, um Spannungsspitzen zu beseitigen. Es macht die Oberfläche widerstandsfähiger und kann Ermüdungs- und Spannungskorrosionsschäden vorbeugen.

Schleifpartikel wie Glas- oder Keramikperlen werden gegen die Oberfläche gestrahlt, um Verunreinigungen wie Rost, Farbe oder Zunder zu entfernen und eine gleichmäßige matte Oberfläche zu erzielen.

Hierbei handelt es sich um eine Oberflächenbehandlung, die die Korrosionsbeständigkeit verbessern kann, oft aber aus ästhetischen Gründen verwendet wird, da sie für einen schwarz-blauen letzten Schliff sorgt, der die Lichtreflexion von der Oberfläche reduziert.

Bei diesem Verfahren schmilzt ein Laser mit einem Hochleistungsstrahl eine dünne Schicht.  Das Material kühlt daraufhin schnell wieder ab und verfestigt sich wieder. Dies verbessert die Oberflächenhärte und Korrosionsbeständigkeit.

1.4021 BEARBEITUNG

Die Bearbeitung von 1.4021 unterscheidet sich im Wesentlichen nicht von der Bearbeitung unlegierter Kohlenstoffstähle mit ähnlicher oder gleicher Festigkeit.

Bei der Wärmebehandlung, Abkühlung und Fertigung kann es zu Maßänderungen kommen. Durch Erhitzen und Abkühlen kann sich jede Stahlgüte ausdehnen oder zusammenziehen, aber auch Phasenänderungen und Spannungsabbau können ein Faktor für Maßänderungen sein und sollten berücksichtigt werden, wenn enge Toleranzen erforderlich sind. Eine kontrollierte Wärmebehandlung und gute Bearbeitungspraktiken können die Dimensionsstabilität unterstützen.

Erhitzen Sie das Material erst langsam und gleichmäßig auf eine Temperatur von 850 °C und dann schneller auf einen Temperaturbereich von 1150 – 1180 °C. Schmieden Sie die Werkstücke bei Temperaturen zwischen 1100 und 900 °C und beenden Sie den Prozess durch langsames Abkühlen der Werkstücke im Ofen oder mit trockener Asche, oder ähnlichen Materialien, die eine langsame Abkühlung fördern.

Obwohl 1.4021 eine schlechte Schweißbarkeit aufweist, kann mit allen Arten von Schweißverfahren geschweißt werden. Beim Gasschweißen sollte darauf geachtet werden, Verunreinigungen, beispielsweise Stickstoff oder Wasserstoff, zu vermeiden, da diese die mechanischen Eigenschaften der Werkstücke beeinträchtigen.

 

Wärmen Sie die Stücke auf 200 – 300 °C vor, wenn ein Füllstoff benötigt wird, sollte dieser zum Grundmetall passen. Lassen Sie die Werkstücke vor dem Anlassen auf 120 °C abkühlen. Um einen Teil der Duktilität in der Schweißzone wiederherzustellen, sollten sie bei einer Temperatur von 650°C angelassen werden.

1.4021 ANWENDUNGSMÖGLICHKEITEN

1.4021 ANWENDUNGS-MÖGLICHKEITEN

1.4021 kann dort verwendet werden, wo eine hohe Härte, Festigkeit und mäßige Korrosionsbeständigkeit gefordert wird:

  • Küchengeräte
  • Besteck
  • Pumpen
  • Wellen
  • Ventile
  • Maschinenkomponenten wie Zahnräder, Schrauben und Muttern

Ebenfalls:

  • Automobilindustrie
  • Energietechnik
  • Turbinen- und Kraftwerksbau
  • Medizintechnik
  • Maschinenbau
  • Petrochemie
  • Schneidwarenindustrie
  • Messer
  • Verbindungselemente
  • Architektur
  • Dekoration
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Technische Eigenschaften

Martensitischer Chromstahl mit guten mechanischen Eigenschaften (hier vergütete Ausführung). Dank seiner Hochglanzpolierbarkeit eignet sich dieser Werkstoff hervorragend als Messerstahl. Gute Schmiedbarkeit, mittlere Schweißbarkeit, bedingt säurebeständig.

1.4021 FAZIT

Der 1.4021 eignet sich gut für Anwendungen, die ein gutes Gleichgewicht zwischen Verschleißfestigkeit und mäßiger Korrosionsbeständigkeit erfordern. Er kann in milden Umgebungen eingesetzt werden und kann aufgrund seiner Haltbarkeit und Verschleißfestigkeit zur Herstellung chirurgischer Instrumente oder Bestecke verwendet werden. Alles in allem ist er ein sehr vielseitiger Edelstahl mit einer guten Anwendungsvielfalt.

• Korrosionsbeständiger Edelstahl (hier vergütete Ausführung)
• Martensitischer Chromstahl
• Gute mechanische Eigenschaften
• Hochglanzpolierbar
• Eignet sich als Messerstahl
• Gute Schmiedbarkeit
• Mittlere Schweißbarkeit
• Bedingt säurebeständig
• Magnetisierbar
• Kaltumformbar (geringe Verformungsgrade)
• Nicht Seewasser-beständig

1.4021 ALTERNATIVEN

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