Acero inoxidable 410 frente a 420: grados martensíticos de bajo-carbono frente a medio-carbono comparados

410 y 420 pertenecen a la familia de los aceros inoxidables martensíticos, endurecibles mediante tratamiento térmico y magnéticos a todas las temperaturas. A diferencia de los grados austeníticos, alcanzan su resistencia y dureza de trabajo a través de un ciclo de enfriamiento-y-revenido: la austenitización disuelve los carburos, el enfriamiento forma martensita dura y el revenido restablece un equilibrio controlado de dureza y tenacidad. Dentro de la familia, 410 representa el extremo soldable con bajo-carbono donde la dureza y la fabricación importan, mientras que 420 representa el extremo endurecible con medio-carbono donde la resistencia al desgaste y el rendimiento de corte son la prioridad.

Composición química

El contenido de carbono es la diferencia decisiva entre los dos grados; Los rangos de cromo son similares.

Designaciones equivalentes: 410=UNS S41000, EN 1.4006, JIS SUS410; 420=UNS S42000, EN 1.4021, JIS SUS420J1. La variante con mayor-carbono 420J2 (0,26-0,40% C) corresponde a EN 1.4028 y se utiliza donde se requiere la máxima dureza.

Propiedades mecánicas y dureza

A continuación se muestran las propiedades mínimas en estado templado y revenido según JIS G4303, con rangos de dureza prácticos.

El carbono medio de 420 forma una densa dispersión de carburos de cromo durante el endurecimiento, lo que es la fuente de su alta dureza y retención de bordes. 410, con menos carbono, forma menos carburos, se detiene en un techo de dureza más bajo y mantiene una mejor ductilidad.

Tratamiento térmico

Para 410, el ciclo estándar es austenitizar a aproximadamente 950-1010 grados, enfriar con aceite o aire y luego revenir a 200-300 grados para equilibrar resistencia y tenacidad, o a 600-700 grados para máxima ductilidad. Evite el revenido en el rango de aproximadamente 400-550 grados, donde los aceros martensíticos con 13% de cromo sufren fragilidad por temple y pérdida de tenacidad. Para 420, austenitice a aproximadamente 980-1070 grados para disolver el mayor volumen de carburos, enfríe con aceite y luego temple a 150-200 grados para maximizar la dureza de las herramientas de corte, o a 250-400 grados para una condición ligeramente más suave y resistente. El exceso de templado del 420 destruye su resistencia al desgaste. Ambos grados se suministran recocidos para el mecanizado y endurecidos después del mecanizado final, porque el rectificado es difícil con la dureza total.

Soldabilidad y fabricación

410 es el grado martensítico más soldable. Se puede unir mediante GTAW o SMAW con un 13 % de relleno de cromo o un relleno austenítico, con precalentamiento a 150-250 grados y un templado posterior-a la soldadura para aliviar la tensión residual y evitar el agrietamiento en frío; Las secciones delgadas que se pueden soldar sin precalentamiento. 420 se comporta de manera diferente: el alto contenido de carbono promueve la martensita dura y sensible a las grietas-y la precipitación de carburo en la zona afectada por el calor-, por lo que no se recomienda soldar para componentes que soportan cargas críticas-sin un precalentamiento cuidadoso, una práctica de bajo-hidrógeno y un templado inmediato después-de la soldadura. El trabajo severo en frío del 420 sin recocido intermedio provoca endurecimiento por trabajo y agrietamiento. Cuando se requiere un componente soldado y endurecible, se debe considerar el grado 410 o un grado de endurecimiento por precipitación como UNS S17400.

Resistencia a la corrosión y aplicaciones

Ambos grados ofrecen solo una resistencia a la corrosión limitada. 410 tolera condiciones interiores secas, agua dulce y atmósferas suaves, y se usa para ejes de bombas, cuerpos y vástagos de válvulas, aspas de turbinas de vapor y gas, sujetadores y piezas de maquinaria alimentaria en servicio seco. 420, con un contenido de cromo ligeramente mayor pero mucho más alto en carbono, tiene una resistencia a la corrosión similar o marginalmente mejor en la condición endurecida y se usa donde gobierna la dureza: cuchillos de cocina, tijeras, herramientas de corte, núcleos de moldes de plástico, accesorios de válvulas, anillos de sello mecánico y Piezas de máquinas textiles. Ninguno de los grados es adecuado para servicios marinos, clorados o ácidos; para esos entornos, seleccione un grado austenítico o acero inoxidable dúplex, y para piezas endurecibles-resistentes a la corrosión, considere grados de endurecimiento-por precipitación.

Preguntas frecuentes

P1: ¿Qué grado es más difícil, 410 o 420?A1: 420. Después del temple y revenido alcanza aproximadamente 50-55 HRC, en comparación con aproximadamente 40-45 HRC para 410, porque su mayor contenido de carbono forma más carburos de cromo.

P2: ¿Se puede soldar acero inoxidable 420?A2: No de manera confiable. El alto contenido de carbono provoca martensita dura y grietas en la zona afectada por el calor-. Para componentes soldados endurecibles, utilice 410 con precalentamiento y revenido post-soldadura, o un grado de endurecimiento-por precipitación.

P3: ¿410 y 420 necesitan tratamiento térmico?R3: Para alcanzar plena resistencia y dureza, sí. Normalmente se suministran recocidos para el mecanizado y luego endurecidos mediante austenitización, enfriamiento con aceite y revenido antes del servicio.

P4: ¿Son 410 y 420 resistentes a la corrosión?R4: Sólo hasta cierto punto. Ambos toleran condiciones interiores secas, pero se oxidan en ambientes húmedos, costeros o químicos sin recubrimientos protectores, y ninguno es adecuado para servicios marinos o ácidos.

P5: ¿Cuál es la principal diferencia de composición entre 410 y 420?R5: El contenido de carbono. 410 está limitado a un máximo de 0,15%, mientras que 420 contiene entre 0,16 y 0,25% para SUS420J1. Los rangos de cromo son similares: 11,5-13,5% y 12-14%.

P6: ¿Cuáles son las aplicaciones típicas de cada grado?A6: 410 para piezas mecánicas soldadas como ejes de bombas, cuerpos de válvulas, álabes de turbinas y sujetadores; 420 para piezas de desgaste y corte, como hojas de cuchillos, tijeras, herramientas de corte, núcleos de moldes y pistas de rodamientos.