​‌​​‌​

AISI 420C / (1.4034) / UNS S42000 / AMS 5506 / AMS 5620

KOROZYON DAYANIMI: AISI 420C korozyon dayanımı östenitik gruba göre düşüktür. Çok zor koşullu ortamlarda paslanma yapabilir. Daha zor koşullu ortamlarda 304, asitin bulunduğu ortamlarda ise 316L kalite paslanmaz kullanılması önerilir. Yüksek karbon içeriği, çeliği daha sert ve aşınmaya karşı dayanıklı hale getirirken, korozyon direnci ise diğer paslanmaz çelik türlerine göre daha düşüktür.​‌​​‌​

KAYNAK YAPILABİLİRLİK: Kaynak kabiliyeti zayıftır ve genellikle kaynak ertesi son olarak sertleştirme ve tavlama gerektirir. Kaynak yapılabilirlik özelliği ortalama düzeyde olan bu malzeme yoğun kaynak olan bir ortamda dahi kullanılabilir. Bu malzemenin kaynağı esnasında en dikkat edilmesi gereken nokta, kaynak yapılacak diğer yüzeyin nasıl bir malzeme olduğudur. Örneğin 420 ile 304 kalite paslanmaz kaynak yapılarak birleştirileceği zaman, daha dikkatli ve özenli olmak gerekmektedir.

İŞLENEBİLİRLİK: İşlenebilirlik açısından, Martenzitik paslanmaz çelikler yüksek sertlik için, en uygun gruptur. Malzemenin verimli olması, sıfıraltı derecelerde (yumuşaklığını yitirir) ve yüksek sıcaklıklarda (dayanıklılığı düşer) kullanılmaması gerekir. Tavlanmış haliyle işenebilirliği gayet iyidir. Ancak sertleştikten sonra (özellikle 30 HRC’nin üzerinde) işlenebilirliği zorlaşır.​‌​​‌​

ISIL İŞLEM: 1.4021 (420) kalite paslanmaz birçok yüksek karbonlu çelik gibi ısıl işlemle sertleştirilebilir. En az, %12 krom (Cr) içerir ve bu alaşım korozyon dayanımına yeterlidir. Tavlanmış durumda iyi yumuşaklığa sahiptir, ancak ısıl işlemle 50 Rockwell sertliğe çıkma kabiliyeti vardır. En iyi korozyon dayanımı için sertleştirilmesi ve yüzeyin temizlenmesi veya polisaj yapılması gerekir.

KULLANIM ALANLARI: Genellikle makine endüstrisinde, petrol ve petro kimya endüstrilerinde, gıda ve gıda üretim tesislerinde (Çatal, bıçak, kaşık, Bıçak ağzı), dekorasyonlarda, ulaşımda, saftlarda, pistonlarda ve valflerde sıklıkla kullanılır.​‌​​‌​

AISI 420C, martensitik paslanmaz çelikler arasında yer alır ve yüksek sertlik, aşınma direnci ve orta seviyede korozyon direnci gerektiren uygulamalarda kullanılır.

STANDARTLAR

• AISI 420C
• WS 1.4034​‌​​‌​
• DIN X46Cr13
• UNS S42000​‌​​‌​
• ASTM A276 / ASME SA-276
• ASTM A314 / ASME SA-314​‌​​‌​
• ASTM A484 / ASME SA-484
• ASTM A580 / ASME SA-580​‌​​‌​
• AMS 5506 Sheet / strip / plate
• AMS 5620 Bars / forging (free mach)​‌​​‌​
• AMS 5621 Bars / wire / forgings

​‌​​‌​

​‌​​‌​

​‌​​‌​

AISI 420C Nedir — 420 Ailesinin Sert Ucu​‌​​‌​

​‌​​‌​

AISI 420C, %12,5–14,5 kromlu martenzitik paslanmaz çeliğin en yüksek karbonlu kademesidir: Avrupa’da EN 1.4034 / X46Cr13, UNS numarası olarak S42000. Karbon bandı %0,43–0,50‘dir (ASTM F899 aynı kademeyi %0,42–0,50 olarak verir). EN ISO 7153-1’in cerrahi alet çalışma sertliği bandı 50–58 HRC (530–675 HV)‘dir ve bir üretici ideal koşullarda 57 HRC‘ye ulaşıldığını yazar. 420, 420B ve 420C arasındaki fark tek bir elementtir: KARBON. Krom bandı neredeyse aynıdır, nikel ve molibden yoktur, üretim yolu ve ısıl işlem mantığı ortaktır.

Adlandırma konusunda dürüst cevap: “420C” gerçek bir ASTM adıdır — ama yalnızca ASTM F899 (cerrahi alet paslanmazları) kapsamında. Genel mühendislik çubuğu şartnameleri olan ASTM A276, A314, A484 ve A580’de “420C” diye bir kalite yoktur; orada yalnızca “Tip 420” vardır ve karbonu %0,15 asgari, üst sınırsız olarak tanımlanır. Avrupa hiç harf kullanmaz, numara kullanır: 1.4034. EN ISO 7153-1 ise üçüncü bir sistem kullanır — 1.4034’e referans harfi “C” verir; bu harfin ASTM’in “C”siyle örtüşmesi tesadüftür, iki sistem birbirinden bağımsızdır.​‌​​‌​

420C’yi tek cümleyle konumlandırmak​‌​​‌​

420C, “kesecek ama zorlanmayacak” parçaların çeliğidir. Karbon %0,43–0,50 bandına çıktığında iki şey aynı anda olur: (1) östenitlemede matrise çözünen karbon artar, martenzit daha çok çarpılır ve sertlik 55–57 HRC bandına çıkabilir; (2) çözünmeyen karbonun oluşturduğu krom karbür hacmi büyür, matristen krom çekilir ve hem tokluk hem korozyon direnci düşer. Bu iki sonuç ayrılamaz. 420C’yi seçmek, ağız tutumunu satın alıp tokluğu ve korozyon direncini ödemek demektir. Eğer parça darbe, kaldıraç yükü veya burulma görecekse 420B doğru seçimdir; parça yalnızca kesecek ve kuru tutulacaksa 420C doğrudur.

Ürün Formuna Göre Standartlar​‌​​‌​

ASME kod kabulü

AISI 420C / 1.4034’ün ASME basınçlı kap veya borulama kodu kabulü YOKTUR. Kalite ASME Bölüm II Kısım A’da bir SA numarasıyla listelenmez; ASME Bölüm VIII Div. 1 ve Div. 2 tasarımında basınç sınırı malzemesi olamaz; ASME B31.1 ve B31.3’te gerilme değeri yoktur. Bu, ailenin genelinde geçerli olan bir durumdur ve 420C’de daha da nettir: %0,5’e yaklaşan karbonla elde edilen 50–58 HRC sertlik, kodun kabul ettiği tokluk ve süneklik seviyelerinin çok dışındadır. Bir müşteri “ASME onaylı 420C” isterse, doğru cevap böyle bir yol olmadığını söylemektir.​‌​​‌​

Sıcaklık tarafında da benzer bir netlik vardır. Üretici kartları sürekli 650 °C / kesikli 750 °C yazar; bunlar tufallenme (oksidasyon) sınırlarıdır, taşıyıcı sınır değildir. Gerçek tavan temperleme sıcaklığıdır: 420C’nin varlık sebebi sertliktir ve bu sertlik 150–200 °C düşük temperde elde edilir. Böyle bir parçanın servis sıcaklığı 200 °C’yi geçmemelidir, aksi hâlde parça serviste temperlenmeye devam eder ve ağzını kaybeder.

Standardı OLMAYAN Ürün Formları​‌​​‌​

Kimyasal Bileşim​‌​​‌​

Neden %0,5 karbonda iş değişir​‌​​‌​

%13 kromlu bir çelikte karbon %0,45 civarına çıktığında davranış niteliksel olarak değişir. Östenitleme sıcaklığında matrisin çözebileceği karbon miktarının bir tavanı vardır; bu tavanın üstündeki karbon çözünmeden kalır ve birincil krom karbür (M₂₃C₆) olarak matriste asılı durur. Sonuçları şunlardır: (1) Bu karbürler sert ve gevrektir; aşınma direncini yükseltir ama çatlak başlangıç noktası olarak davranır — tokluk düşer. (2) Her karbür, çevresindeki matristen krom çeker; pasif filmi besleyecek serbest krom azalır ve korozyon direnci 420B’ye göre gözle görülür şekilde düşer. (3) Karbon arttıkça Ms ve Mf sıcaklıkları düşer: 1.4034 için üretici kartı Ms ≈ 280 °C, Mf ≈ 130 °C verir. Mf oda sıcaklığının üstünde görünse de, pratikte su verme sonunda kayda değer kalıntı östenit kalır ve bu, 420C’de 420B’ye göre çok daha büyük bir sorundur. (4) Krom bandının %12,5–14,5’e yükseltilmesi bu karbür etkisini kısmen telafi etmek içindir — ama tamamen telafi etmez.

Mekanik Değerler​‌​​‌​

​‌​​‌​

Aşağıdaki tablo 420C’nin gerçek mühendislik haritasıdır. Ø10 mm yuvarlak numune, 1000 °C’den yağda su verilmiş. Tipik değerlerdir, garanti değildir. 420B eğrisiyle yan yana koyduğunuzda farkın nereden geldiği görülür.​‌​​‌​

İki eğrinin karşılaştırılması 420B–420C kararını tek başına verir. 200 °C temperde 420C, 420B’den 100 N/mm² daha yüksek çekme dayanımı verir (1800’e karşı 1700). Buna karşılık aynı noktada uzaması %9’dan %6’ya, çentik darbe enerjisi 18 J’den 14 J’ye iner. Yani düşük temperde — yani bıçak ve cerrahi alet durumunda — 420C %6 daha mukavemetli ama yaklaşık %25 daha az toktur. Ve bu karşılaştırma yalnızca mukavemeti gösterir; asıl kazanç SERTLİKTEDİR: 420B düşük temperde 49–55 HRC bandındayken 420C 50–58 HRC bandındadır ve üst ucu 57 HRC‘ye ulaşabilir. Sertlikteki bu 3–4 puanlık fark, kesme ömründe orantısız bir kazanç demektir.​‌​​‌​

Fiziksel Özellikler​‌​​‌​

Isıl İşlem ve Isıl Kararlılık​‌​​‌​

​‌​​‌​

Yasak bandın iki ayrı sebebi​‌​​‌​

(1) Temperleme gevrekleşmesi. Alaşımlı çeliklerde 400–600 °C, martenzitik paslanmazlarda 450–600 °C bandında temperleme tane sınırlarını gevrekleştirir. Yayımlanmış bir hasar incelemesi bu banda giren 420 parçalarında hem gevrek kırılma hem taneler arası korozyon bulmuş; aynı parçalar 25 °C’de %5 nitrik asitte çok yüksek korozyon hızı ve taneler arası atak göstermiştir. (2) 475 °C kırılganlığı. Kromu %12’nin üzerinde olan matrislerde 250–550 °C bandında, en şiddetlisi ~475 °C‘de, ferritin spinodal ayrışmasıyla ortaya çıkar; sertlik yükselir, süneklik ve korozyon direnci düşer; 550 °C‘de kısmen geri çevrilebilir. 420C tamamen martenzitik olduğu için birinci mekanizma baskındır, ama üretici kartları yine de “475 °C bölgesinden kaçının” uyarısını yazar. Pratik kural her iki hâlde de aynıdır: 350 °C ile 600 °C arasına hiç girmeyin.

Kalıntı östenit — 420C’nin sessiz sorunu​‌​​‌​

420C’yi ısıl işleme veren herkesin bilmesi gereken konu budur. Karbon arttıkça martenzit bitiş sıcaklığı (Mf) düşer; 1.4034 için üretici kartı Mf ≈ 130 °C verir. Bu değer oda sıcaklığının üstünde görünse de, yüksek östenitleme sıcaklığı seçildiğinde (1050 °C ve üzeri) matriste çözünen karbon artar, Ms ve Mf daha da aşağı kayar ve su verme sonunda dönüşmemiş östenit kalır. Sonuçları: (1) Sertlik beklenenin altında çıkar — laboratuvar 55 HRC diyor, siz 51 HRC ölçüyorsanız ilk bakılacak yer budur. (2) Boyut zamanla değişir — kalıntı östenit aylar içinde martenzite dönüşür ve parça büyür; hassas kalıp, mastar ve yatak yüzeylerinde kabul edilemez. (3) Ağız mikro-çatlar — geç dönüşen martenzit çevresinde iç gerilme yaratır. Çözüm: östenitleme sıcaklığını pencerenin ortasında tutmak (1000–1030 °C), su verme sonrası sıfır altı adım uygulamak ve çift temperleme yapmaktır.

Kaynak​‌​​‌​

420C kaynak edilmez — pratikte bu kadar nettir. Bir tıbbi alaşım üreticisi kaynak kabiliyetini doğrudan “sınırlı” olarak işaretler. Sebep basittir: %0,45 karbonlu bir martenzitik çelikte ITAB, kaynak sonrası soğumada son derece sert ve tamamen temperlenmemiş martenzite dönüşür ve bu bölge hidrojen kaynaklı gecikmeli çatlamaya neredeyse davetiye çıkarır. 420B’de zorlukla yönetilebilen bu risk, 420C’de yönetilemez hâle gelir.

Talaşlı İmalat

Korozyon — 420C’nin Zayıf Tarafı

Açık konuşalım: 420C, 420 ailesinin korozyona en az dayanıklı üyesidir ve bu doğrudan karbonun sonucudur. Buna rağmen doğru durumda teslim edildiğinde cerrahi alet ve mutfak bıçağı servisinde on yıllardır kullanılmaktadır. Belirleyici olan kimya değil, nihai durumdur.​‌​​‌​

420 · 420B · 420C · 440C — Dürüst Karşılaştırma​‌​​‌​

Bu tablo müşteriye doğrudan gösterilebilir. Hiçbiri “daha iyi” değildir; her biri farklı bir takas noktasıdır.

Sık Sorulan Sorular

420C ile 440C arasında gerçek fark ne? İkisi de “sert paslanmaz” diye satılıyor.​‌​​‌​

İkisi farklı ailedir ve farklı işler yapar. 420C’nin kromu %12,5–14,5, karbonu %0,43–0,50; 440C’nin kromu %16–18, karbonu %0,95–1,20 ve ayrıca %0,75’e kadar molibden içerir. Karbondaki bu iki kat fark, 440C’de çok daha büyük bir birincil karbür hacmi demektir. Sonuçlar: (1) Aşınma direnci: 440C açık ara önde. Yatak bileziği, vana yüzeyi, aşındırıcı ortamda çalışan kesici için 440C doğru tercihtir. (2) Sertlik: ikisi de 58–60 HRC bandına çıkabilir; 440C bu bandı daha kolay tutar. (3) Tokluk: 440C daha kötüdür — karbür hacmi ne kadar büyükse çatlak başlangıç noktası o kadar çoktur. (4) Korozyon: burası şaşırtıcıdır. 440C’nin kromu daha yüksek olmasına rağmen, karbonunun büyük kısmı kromu karbür olarak bağladığı için matristeki serbest krom beklenen kadar yüksek değildir; pratikte 440C ile 420C’nin korozyon direnci birbirine yakındır ve ikisi de klorüre dayanmaz. (5) Bilenebilirlik: 420C sahada çok daha kolay bilenir; 440C’nin karbürleri zımparayı yorar. Karar kuralı: aşınma ve kesme ömrü birinci öncelikse 440C; kolay bileme, daha düşük maliyet ve biraz daha iyi tokluk isteniyorsa 420C.

420C sipariş ettim, ısıl işlemden 51 HRC çıktı ama 56 HRC bekliyordum. Ne oldu?​‌​​‌​

Üç ihtimal vardır ve sıralamaları şöyledir. Birincisi ve en olası olanı: kalıntı östenit. Östenitleme sıcaklığını yüksek tuttuysanız (1050 °C ve üzeri) matriste çözünen karbon artmış, Ms ve Mf sıcaklıkları aşağı kaymış ve su verme sonunda dönüşmemiş östenit kalmıştır. Kalıntı östenit yumuşaktır ve ölçülen sertliği aşağı çeker. Çözüm: östenitleme sıcaklığını 1000–1030 °C bandına çekin, su verme sonrası sıfır altı adım uygulayın ve çift temperleme yapın. İkincisi: yetersiz östenitleme. Tersi durum — sıcaklık veya bekleme süresi düşük kaldıysa karbürler çözünmemiş, matrise yeterli karbon geçmemiştir; bu durumda su verme sonrası (temperlenmemiş) sertlik zaten düşüktür. Su verme sonrası sertliği ölçerek ikisini ayırt edebilirsiniz: 420C için beklenen değer ~50–53 HRC bandıdır (kaynaklar ayrışıyor). Üçüncüsü: yanlış malzeme. Sertifikadaki karbon değerini okuyun — %0,43’ün altındaysa elinizdeki 420C değildir, muhtemelen 1.4031 (X39Cr13) veya daha düşük bir kademedir. “ASTM A276 Tip 420” sertifikasıyla gelen malzemede bu tamamen mümkündür, çünkü o şartname karbona üst sınır koymaz ve alt sınırı yalnızca %0,15’tir.

Mutfak bıçağı üretiyorum. 420C yeterli mi, yoksa 1.4116’ya mı geçmeliyim?​‌​​‌​

Kullanım senaryosuna bakın. 420C (1.4034), kuru tutulan, elde yıkanan ve düzenli bilenen bir bıçak için tamamen yeterlidir: 50–58 HRC bandında iyi ağız tutumu verir, ucuzdur ve kolay bilenir. Ancak iki senaryoda yetersiz kalır. Birincisi bulaşık makinesi: makine deterjanları klorür içerir ve yüksek sıcaklıkta çalışır; 420C bu ortamda çukurcuklanır ve lekelenir. İkincisi tuzlu/asitli gıda teması: salamura, limon, domates ve et suyu ile uzun temas 420C’de leke ve nokta korozyonu yapar. Bu iki senaryodan biri varsa 1.4116 (X50CrMoV15) doğru cevaptır: aynı karbon bandındadır (%0,45–0,55) ama %14–15 krom, %0,50–0,80 molibden ve %0,10–0,20 vanadyum içerir. Molibden klorür çukurcuklanmasına karşı doğrudan koruma sağlar; vanadyum ise tane inceltir ve aynı sertlikte daha iyi tokluk verir. Bedeli daha yüksek malzeme fiyatı ve biraz daha zor işlenmedir. Üçüncü bir seçenek: ağız tutumu kritik değilse ve bıçak darbe görecekse 420B‘ye inmek de mantıklıdır — daha tok, daha kolay bilenir ve korozyona biraz daha dayanıklıdır.

Sertifikada “UNS S42000” yazıyor. Bu 420C olduğunu kanıtlar mı?​‌​​‌​

Hayır, hiçbir şey kanıtlamaz. ASTM F899, 420A, 420B ve 420C’nin üçüne de aynı UNS numarasını (S42000) verir. UNS sistemi bu karbon kademelerini ayırt etmez. Yani “UNS S42000” ibaresi taşıyan bir malzeme %0,18 karbonlu (420A) da olabilir, %0,47 karbonlu (420C) da. Yapılacak tek şey, sertifikadaki döküm analizinin karbon değerini okumaktır. %0,43–0,50 bandındaysa EN 1.4034’tür; %0,42–0,50 bandındaysa ASTM F899 420C’dir (alt sınırda 0,01 puanlık fark vardır ve sınır dökümlerde önemlidir). Bandın dışındaysa reddedin. Gelecekte bu sorunu yaşamamak için sipariş metnini değiştirin: “AISI 420C” yerine “EN 1.4034 / X46Cr13, C %0,43–0,50, S ≤%0,015” yazın; cerrahi alet alıyorsanız “ASTM F899 Tip 420C” veya “EN ISO 7153-1, 1.4034” yazın. Bu ifadeler tedarikçiyi tanımlı bir karbon bandına bağlar.

Yaygın Veri Sayfası Hataları ve Sipariş Tuzakları​‌​​‌​

1) “UNS S42000 sertifikası 420C’yi doğrular.” Doğrulamaz. Aynı UNS numarası 420A, 420B ve 420C’nin üçünde de kullanılır. Karbon analizine bakın.
2) “420C ile 1.4034 tamamen aynıdır.” Neredeyse — ama alt karbon sınırı farklıdır. EN 1.4034 %0,43 alt sınır verir, ASTM F899 420C %0,42. Sınır dökümlerde bu fark kabul/ret kararını değiştirir.
3) “420C, 1.2083 ile aynıdır.” Değildir. 1.2083 (X40Cr14) karbonu %0,36–0,42 olan bir kalıp çeliğidir ve 1.4034’ün altındadır; genellikle ESR ile temizlenmiş hâlde satılır.
4) “420C’de molibden ve vanadyum var.” Yoktur. Mo ve V içeren bıçak kaliteleri 1.4116 (X50CrMoV15) ve 1.4112 (X90CrMoV18)‘dir.
5) “Daha sert olduğu için 420C daha iyi paslanmazdır.” Tam tersi. Karbon arttıkça krom karbür hacmi artar, matristeki serbest krom azalır ve korozyon direnci DÜŞER. 420C, ailenin korozyona en az dayanıklı üyesidir.
6) “Sürekli servis 650 °C.” Bu bir TUFALLENME sınırıdır. Gerçek tavan temperleme sıcaklığıdır; düşük temperlenmiş bir bıçak için pratik tavan ~200 °C.
7) “420C kaynatılabilir.” Pratikte hayır. Bir üretici kaynak kabiliyetini doğrudan “sınırlı” olarak işaretler; %0,45 karbonlu ITAB hidrojen çatlamasına açıktır.
8) “420C boru sipariş ettik.” Standart ürün değildir. 1.4034 için doğrulanmış boru/tüp şartnamesi bulunamamıştır.
9) “Döküm 420C aldık.” Böyle bir standart kalite yoktur. Döküm martenzitik kaliteler CA-15 ve CA-40’tır ve ikisi de 420C karbon bandına ulaşmaz.
10) “1.4034 = BS 420S45” veya “1.4034 = SUS420J1”. İkisi de çelişkili. 420S45’i bazı kaynaklar 1.4028’e eşler; SUS420J1 ise 1.4034’ten düşük karbonludur (1.4034’ün JIS karşılığı genelde SUS420J2 üst ucu olarak verilir).
11) “Sertlik 57 HRC garantidir.” Değildir. 57 HRC bir üreticinin “ideal koşullarda ulaşılabilen azami” değeridir. Standart çalışma bandı 50–58 HRC‘dir ve gerçekleşen değer östenitleme sıcaklığına, kalıntı östenite ve temper kademesine bağlıdır.
12) “Parlatma kozmetiktir.” Değildir — korozyon tedbiridir. Üretici, en iyi korozyon direncinin yüksek parlaklıkta parlatılmış, metalik parlak yüzeyde elde edildiğini ve direncin parlatma kalitesine bağlı olduğunu açıkça yazar.
13) “Manyetik olmayan cerrahi alet istiyoruz.” 420C veremezsiniz. μr ≈ 700; bütün durumlarda ferromanyetiktir. MR uyumlu alet gerekiyorsa 316L veya titanyum ailesine gidin.

​‌​​‌​