420, 431 ve 440M, su verme ve menevişleme ile sertleşen martenzitik paslanmaz çeliklerdir; östenitik 304 ve 316'dan farklı olarak manyetiktir ve ısıl işlemle 45–58 HRC arasında sertlik kazanır. Seçim üç eksende yapılır: 420 ekonomik orta sertlik, 431 nikel ilavesiyle en yüksek tokluk ve korozyon direnci, 440M ise yüksek karbon ve molibden ile en yüksek sertlik ve aşınma direnci sunar.
Üç kalitenin kimliği
| Özellik | 420 (EN 1.4021) | 431 (EN 1.4057) | 440M (≈ EN 1.4116) |
|---|---|---|---|
| EN sembolü | X20Cr13 | X17CrNi16-2 | X50CrMoV15 |
| Karbon | 0,16 – 0,25 % | 0,12 – 0,22 % | 0,45 – 0,55 % |
| Krom | 12,0 – 14,0 % | 15,0 – 17,0 % | 14,0 – 15,0 % |
| Nikel | — | 1,5 – 2,5 % | — |
| Molibden / Vanadyum | — | — | 0,50 – 0,80 % / 0,10 – 0,20 % |
| Tipik sertlik, sertleştirilmiş | 45 – 50 HRC | 38 – 45 HRC (ıslah) | 55 – 58 HRC |
| Tokluk | Orta | Yüksek | Düşük |
| Korozyon direnci | Temel | En yüksek (martenzitik içinde) | Orta |
| UNS | S42000 | S43100 | — (ticari ad) |
Kalite föyleri: 420 (1.4021), 431 (1.4057), 440M (1.4116N).
"420" adı tek bir bileşimi değil bir aileyi tanımlar: EN 1.4021 (%0,20 C), 1.4028 (%0,30 C) ve 1.4031 (%0,40 C) hepsi AISI 420 çatısı altında anılır. Teklifte EN numarasını yazmak bu belirsizliği kaldırır.
Sertleşme mekanizması
Martenzitik paslanmazlar östenitleme sıcaklığına (950–1050 °C) ısıtılıp hızla soğutulduğunda yapı martenzite dönüşür. Ardından menevişleme, sertlik ile tokluk arasındaki dengeyi ayarlar.
| Adım | 420 | 431 | 440M |
|---|---|---|---|
| Östenitleme | 980 – 1030 °C | 980 – 1050 °C | 1000 – 1050 °C |
| Soğutma | Yağ veya hava | Yağ veya hava | Yağ, basınçlı gaz |
| Menevişleme (sertlik için) | 150 – 300 °C | 200 – 300 °C | 150 – 200 °C |
| Menevişleme (ıslah, tokluk için) | 600 – 700 °C | 600 – 700 °C | Önerilmez |
| Kaçınılacak aralık | 400 – 600 °C | 400 – 600 °C | 400 – 600 °C |
400–600 °C aralığında menevişleme hem tokluğu hem korozyon direncini düşürür (menevişleme gevrekliği ve krom karbür çökelmesi). Isıl işlem şartları için üreticinin föyü ve EN 10088-3 referans alınır.
Hangi kalite hangi işe?
420: ekonomik sertleştirilebilir paslanmaz
- Plastik enjeksiyon kalıbı, kalıp çekirdeği (korozif plastikler için)
- Pompa mili, valf iğnesi, pim
- Cerrahi ve mutfak el aletleri (düşük karbon versiyonlarıyla)
- Ölçü aletleri, mastarlar
Avantajı fiyat ve işlenebilirliktir; tavlı hâlde kolay işlenir, ardından sertleştirilir. Korozyon direnci atmosferik koşullarla sınırlıdır.
431: tokluk ve korozyon birlikte
- Pompa ve pervane milleri, gemi şaftları
- Yüksek dayanımlı cıvata ve somun
- Uçak bağlantı parçaları, piston kolları
- Darbeli yük altında çalışan miller
Nikel, hem tokluğu hem sertleşebilirliği artırır; ıslah edilmiş hâlde 800–1000 MPa çekme dayanımı ile 304'ün iki katı mukavemet verir. Üç kalite içinde deniz atmosferine en çok dayanan budur, fakat sürekli deniz suyu teması için yine yetersizdir.
440M: aşınma direnci ve kesici kenar
- Bıçak, kesici ağız, makas
- Kesme kalıbı ve zımba
- Rulman bilyesi ve yatak (440C ile birlikte)
- Yüksek aşınmalı valf parçaları
Yüksek karbon ve molibden ile 55–58 HRC'ye ulaşır. Tokluğu düşüktür; darbe ve eğilme yükü varsa 431 veya 420 tercih edilir. Kaynak yapılmaz.
Isıl işlemde pratik uyarılar
- Çarpılma: Martenzit dönüşümü hacim artışı yaratır; ince-kalın kesit geçişleri olan parçalar yağda çarpılır. Basınçlı gaz veya hava soğutması (420 ve 431 hava sertleşir) çarpılmayı azaltır; sertleştirme sonrası taşlama payı 0,3–0,5 mm bırakılır.
- Dekarbürizasyon: Atmosfer kontrolsüz fırında yüzey karbon kaybeder ve yumuşak kalır; koruyucu atmosfer, vakum veya işleme payı gerekir.
- Kalıntı östenit: 440M'de yüksek östenitleme sıcaklığı kalıntı östenit bırakır; sıfır altı işlem (−70 °C) veya çift meneviş sertliği kararlı hâle getirir.
- Kaynak sonrası: 420 ve 431 kaynaklanırsa ön tav ve hemen menevişleme zorunludur; bkz. kaynak rehberi.
- Pasivasyon: Sertleştirilmiş yüzeyde düşük konsantrasyonlu nitrik veya sitrik asit; bkz. pasivasyon rehberi.
Korozyon gerçeği
Martenzitik paslanmazlarda krom, karbonla birleşerek karbür oluşturur; matristeki serbest krom düşer. Bu yüzden 12–14 % kromlu 420, atmosferik koşulda lekelenebilir. Pasivasyon ve parlatma yüzey direncini yükseltir; düşük sıcaklık menevişi korozyon direncini korur. PREN karşılaştırması bu ailede yanıltıcıdır; ayrıntı için PREN rehberine bakın.
Adım adım seçim
- Gerekli sertliği belirleyin. 50 HRC altı için 420, 58 HRC'ye yakın için 440M.
- Darbe veya eğilme yükü var mı? Varsa 431; 440M'den uzak durun.
- Ortam nem ve klorür içeriyor mu? Hafif klorür için 431; yoğun klorür için martenzitik yerine 17-4 PH düşünün.
- Kaynak gerekli mi? 420 ve 431 ön tavla kaynaklanır; 440M kaynak yapılmaz.
- Isıl işlem imkânı var mı? Yoksa ıslah edilmiş (QT) teslim koşulunu teklifte isteyin.
Manyetiklik ve işlenebilirlik
Üç kalite de her koşulda manyetiktir; sensör veya manyetik tutucu ile çalışan tezgâhlarda avantaj, manyetik olmayan ortam gereksiniminde engel oluşturur. Tavlı hâlde 420 kolay, 431 orta, 440M zor işlenir; sertleştirilmiş parçada taşlama esastır. Parametreler için talaşlı işleme rehberi.
Teslim koşulları
Çubuklar tavlı (+A), ıslah edilmiş (+QT) veya sertleştirilip menevişlenmiş hâlde tedarik edilebilir. Tavlı malzeme işlenip sonra sertleştirilir; ıslah edilmiş malzeme doğrudan kullanılabilir fakat işleme zorlaşır. Teklif isterken teslim koşulunu, EN 10204 3.1 sertifika talebini ve ölçüleri yazın; ayrıntı için teklif rehberine bakın. Ağırlık için hesaplayıcı, fiyat için teklif formu.
Özet
420 ekonomik orta sertlik, 431 tokluk ve korozyon dengesi, 440M maksimum sertlik ve aşınma direnci sunar. Hiçbiri 304 düzeyinde korozyon direnci vermez; menevişleme sıcaklığı 400–600 °C aralığından kaçınarak seçilir. Yan yana tablo için 420 vs 440 karşılaştırmasına bakabilirsiniz.
Sık Sorulan Sorular
420, 431 ve 440M arasındaki temel fark nedir?
Üçü de ısıl işlemle sertleşen martenzitik paslanmazlardır. 420 orta karbonla 50 HRC civarı sertlik, 431 nikel ilavesiyle en yüksek tokluk ve korozyon direnci, 440M ise yüksek karbon ve molibdenle 55–58 HRC aşınma direnci sağlar.
Hangi martenzitik paslanmaz en yüksek korozyon direncine sahiptir?
431, yüzde 15–17 krom ve yüzde 1,5–2,5 nikel ile üçü arasında en yüksek korozyon direncini verir. Yine de hiçbiri 304 düzeyine ulaşmaz; klorürlü ortamda martenzitik kaliteler sınırlı kullanılır.
440M ile 440C aynı mıdır?
Hayır. 440M ticari bir stok adıdır ve genellikle EN 1.4116 (X50CrMoV15) bıçak çeliğine karşılık gelir; karbonu yaklaşık yüzde 0,5'tir. AISI 440C (1.4125) ise yüzde 1 karbonla daha sert, daha az tok bir kalitedir.
Standartlar ve kaynaklar
- EN 10088-1/-2/-3: Paslanmaz çelikler — kalite listesi, levha ve uzun ürünler için teknik teslim şartları (CEN)
- EN 10204: Metalik ürünler — muayene belgelerinin tipleri (2.2, 3.1, 3.2)
- ASTM A276 / A240 / A564: Paslanmaz çubuk, levha ve çökelme sertleşmeli çelikler için standart şartnameler (ASTM International)
- Değerler EN 10088 ve ASTM tipik değerleridir; bağlayıcı değerler malzeme sertifikasında (EN 10204 3.1) yer alır. Editoryal ilke: Hakkımızda.