420C-Edelstahl: Eigenschaften hinsichtlich Ausbrüchen, Einkerbungen un | EAGLE

420C ist ein Mitglied der 420er-Stahlfamilie und gilt als eine der am schwierigsten zu verarbeitenden, härtesten und zähesten Legierungen. Alle anderen wichtigen Eigenschaften dieser Legierung beruhen darauf, dass es sich um einen kohlenstoffreichen Stahl handelt, der es ermöglicht, die Legierung durch Kohlenstoff zu härten, was ihr ein martensitisches Gefüge verleiht. Die Härtewerte der 420C-Legierung werden durch Untersuchungen und Tests ermittelt. Die Härte von 420C kann Werte von 54-58 HRC erreichen, wodurch sie ihre scharfe Schneide besser als jedes andere Mitglied der 420er-Familie beibehält. Gleichzeitig bedeutet die deutlich höhere Härte im Vergleich zu weicheren Legierungen, dass die Gefahr von Ausbrüchen wesentlich größer ist.

420C ist ein martensitischer, kohlenstoffreicher rostfreier Stahl und unterliegt der Klassifizierung DIN 1.4034. Er enthält unterschiedliche Mengen an Kohlenstoff, die im Allgemeinen zwischen 0,43 % und 0,50 % liegen, sowie Chrom, das in der Regel zwischen 12,5 % und 14,5 % variiert. Durch den Erhitzungs- und Abkühlungsprozess erreicht der Stahl 54-58 HRC, was etwa 10 % über dem Härtewert von 420 (48-55 HRC) liegt und 10 % unter dem von 420HC (55-59 HRC). Aufgrund seines Kohlenstoffgehalts weist der Stahl eine hohe Härte auf und verfügt somit über Langlebigkeit und Schnitthaltigkeit. 420C ist im Vergleich zu rostfreiem 304er-Stahl fast dreimal verschleißfester. Dennoch beeinträchtigt die höhere Härte des Materials die Zähigkeit des Stahls. Im Vergleich zu 420 ist das 420C-Material widerstandsfähiger gegen Ausbrüche, splittert jedoch häufiger, wenn es Stoß- und Seitenkräften ausgesetzt wird.

Was ist 420C Edelstahl

Die 420er-Serie der Edelstähle gehört zur martensitischen Familie, während die 300er-Serie zur austenitischen Gruppe zählt, die bei der Wärmebehandlung einen anderen Prozess durchläuft. Die Tatsache, dass der Chromgehalt in diesen Stählen 12 % beträgt, ermöglicht die Klassifizierung als Edelstahl, jedoch besitzen sie nicht die Korrosionsbeständigkeit von 304 oder 316. Es ist ein bewusster Kompromiss zwischen Korrosionsbeständigkeit und Härtbarkeit.

Der Buchstabe in der Bezeichnung gibt den Kohlenstoffgehalt an, der der entscheidende Faktor für die Härte ist. Dementsprechend hat 420C den höchsten Kohlenstoffgehalt (0,43-0,50 %) unter den Stählen dieser Familie und gehört in die Kategorie der Werkzeugstähle. Seine europäische Bezeichnung lautet 1.4034, während er in Japan als SUS 420J bekannt ist. In Handelskatalogen wird er oft auch als 420HC bezeichnet, bei dem es sich eigentlich um dieselbe Stahlsorte handelt.

Diese Namensvielfalt sorgt für echte Verwirrung. Wenn ein Käufer beispielsweise „420er“-Stahl bestellt und einen Stahl mit 0,20 % Kohlenstoff erhält, ist dieser nicht zu gebrauchen, da er nicht ausreichend härtet. Das liegt daran, dass dieser Stahl nicht genug Kohlenstoff hat, um martensitisch zu werden und sich durch Wärmebehandlung in gehärteten Stahl zu verwandeln. Der Kohlenstoffgehalt ist also der eigentliche Schlüsselwert.

Composition and Why Carbon Decides Everything

Zusammensetzung und warum Kohlenstoff alles bestimmt

Element	Typischer Gehalt	Wirkung
Kohlenstoff (C)	0,43-0,50 %	Härtetreiber; bildet beim Abschrecken Martensit und harte Karbide für Verschleißfestigkeit
Chrom (Cr)	12,5-14,5 %	Sorgt für den nichtrostenden Charakter und Beständigkeit gegen milde Korrosion; bildet Chromkarbide
Mangan (Mn)	max. 1,0 %	Desoxidationsmittel und Härtbarkeitshilfe
Silizium (Si)	max. 1,0 %	Desoxidationsmittel
Phosphor (P)	max. 0,04 %	Eingeschränkte Verunreinigung; beeinflusst die Zähigkeit
Schwefel (S)	max. 0,03 %	Eingeschränkte Verunreinigung; Automatenstahlvarianten erhöhen diesen Wert absichtlich auf Kosten der Zähigkeit
Nickel (Ni)	max. 0,75 %	Nicht absichtlich hinzugefügt; das Fehlen ist der Grund, warum diese Sorte günstiger ist als 316

Es gibt zwei Punkte bezüglich der Chemie, die beachtet werden sollten. Erstens ist das Fehlen von Nickel maßgeblich dafür verantwortlich, dass der Preis pro Tonne für 420C fast nur die Hälfte des Preises für 316L beträgt, was zu Einsparungen ohne Kompromisse führt, wenn die austenitische Korrosionsbeständigkeit nicht erforderlich ist. Zweitens ist die Chrommenge, die den Stahl rostfrei macht, auch die Menge, die seine Leistung einschränkt: Da der Chromgehalt bei 12,5-14,5 % liegt und Kohlenstoff in Karbiden gebunden ist, ist die für die Bildung der Passivschicht verfügbare Gesamtchrommenge kleiner als erwartet. Deshalb leidet 420C unter Korrosionsbedingungen, die 304 nicht beeinträchtigen würden.

Vor allem ist die Korrosionsbeständigkeit bei der Wahl einer Sorte von größter Bedeutung. 420C ist beständig gegen Süßwasser, Dampf, schwache Säuren und normale atmosphärische Einflüsse, während er in Salzwasser, chloridhaltigen Umgebungen oder konzentrierten Säuren korrodiert. Wo ein Teil solchen Bedingungen ausgesetzt ist, ist Härte nicht das richtige Optimierungskriterium, und der Vergleich zwischen 304 und 316 Edelstahl ist ein besserer Ausgangspunkt als jeder Wert in einer Härtetabelle.

Härte: Die Zahlen lesen

Die Härte wird in HRC angegeben – der Rockwell-C-Skala für gehärtete martensitische Stähle, da für einen aussagekräftigen Wert der Zustand angegeben werden muss.

Zustand	Typische Härte	Anmerkungen
Geglüht (wie für die Bearbeitung geliefert)	ca. 20-25 HRC	Weich genug zum Bearbeiten und Formen; kein Betriebszustand
Gehärtet und angelassen, 420C	54-58 HRC	Der normale spezifizierte Bereich für Klingen- und Verschleißanwendungen
Gehärtet und angelassen, 420HC	55-59 HRC	Etwas höherer Kohlenstoffgehalt; Leistung oft ununterscheidbar von 420C
Gehärtet und angelassen, 420B	50-54 HRC	Eine mittlere Option mit besserer Zähigkeit
Gehärtet und angelassen, Standard 420	48-55 HRC	Praktisch 48-52; Kohlenstoffgehalt variiert stark zwischen den Schmelzen
Nach dem Abschrecken, vor dem Anlassen	Bis ca. 60 HRC	Zu spröde für den Betrieb; Anlassen ist obligatorisch

Drei Aspekte führen zu den meisten Kontroversen zwischen Käufer und Lieferant. Erstens hängt die Härte von der Anlasstemperatur ab. Daher ist jedes Zertifikat mit dem Hinweis, dass ein Material gehärtet und angelassen wurde, ohne Angabe der Temperatur nutzlos. Kompetente Lieferanten sind verpflichtet, die Anlasstemperatur zu dokumentieren, da diese grob bestimmt, in welchem Bereich zwischen 54-58 HRC sich das Teil bewegen wird – da die Materialien an den Enden dieser Skala im Betrieb unterschiedliche Eigenschaften zeigen.

Zweitens ist zu wissen, dass je nach Dicke des Teils unterschiedliche Härten erreicht werden können. Martensitische Stähle härten nach dem Abschrecken aus; dickere Teile kühlen nicht so schnell ab wie dünnere, weshalb eine 25 mm dicke Platte nicht dieselbe Kernhärte erreicht wie ein 2 mm dicker Streifen aus demselben Stahl.

Drittens können Härtetests je nach angewandter Methode variieren. Man muss berücksichtigen, dass Rockwell C, Vickers und Leeb annähernd gleiche Ergebnisse liefern, aber ein Lieferant mit einem mobilen Leeb-Gerät einen Wert erhält, der bei einer Rockwell-Laborprüfung abweichen könnte. Wenn die Härte entscheidend ist, muss die spezifische Methode vorab vereinbart werden.

Jede korrosionsbeständige Sorte kann bis zu einem gewissen Punkt gehärtet werden, aber die Mechanismen unterscheiden sich grundlegend. Das Verständnis, was die Sorten 304 und 316 unterscheidet, macht deutlich, warum keine von ihnen auf die Härte von 420C wärmebehandelt werden kann: Austenitische Stähle sind nicht martensitisch und können daher nicht durch Abschrecken auf hohe Härte gebracht werden.

Ausbrüche: Der Preis der Härte

Ausbrüche sind eine Fehlerart, die Käufer trifft, die nur nach Härte entscheiden. Es handelt sich um einen Sprödbruch, bei dem ein Teil der Schneide abbricht, anstatt sich zu verformen, weil lokale Spannungen die Bruchfestigkeit des Materials überschreiten. Während sich die Bruchfestigkeit von gehärtetem martensitischem Stahl bei 56 HRC von der bei 50 HRC unterscheidet, nimmt die Zähigkeit mit abnehmender Härte zu.

Vier Faktoren tragen dazu bei, Ausbrüche wahrscheinlicher zu machen, und alle können eher durch die Spezifikation als durch den Betrieb beeinflusst werden.

Geometrische Dünne der Schneide. Ein extrem spitzer Schneidwinkel bedeutet, dass sich hinter der Schneidkante nicht viel Stahl befindet und eine dünne Kante wenig Widerstand gegen Biegen oder Schläge bietet. In solchen Fällen ist ein stumpferer Schneidwinkel eine bessere Lösung als weicherer Stahl.
Stoß- und Seitenbelastung. Hacken, Hebeln, Verdrehen oder das Schlagen auf Objekte wie Knochen, Klammern, Draht usw. üben bestimmte Belastungen auf die Schneide aus. In diesen Fällen würde härterer Stahl ausbrechen, während weicherer Stahl sich nur verbiegen oder verformen würde.
Extreme Härte des Stahls. Wenn das Anlassen im Hinblick auf die Härte des Stahls maximal durchgeführt wird, verbessert sich nur der Härtegrad. Ein Anlassen, das die Rockwell-Härte um zwei oder drei Punkte senkt, kann oft das Ausbrechen komplett verhindern.
Einschlüsse und Karbidseigerungen. Nichtmetallische Einschlüsse, die bei Automatenstählen mit Schwefelzusatz vorkommen können, wirken als Rissauslöser.

Für den Käufer bedeutet dies, dass die Bestellung sowohl die Anwendung als auch die Härte spezifizieren sollte. „420C, 56-58 HRC“ ist nicht das Gleiche wie „420C, 54-56 HRC“. Für Anwendungen, bei denen Stoßbelastungen auftreten, ist die zweite Option zu bevorzugen. Wenn also im Betrieb Ausbrüche aufgetreten sind, stellt sich nicht die Frage, ob der Stahl zu hart war, sondern ob er für den Einsatzzweck zu hart gewählt wurde.

Furchenbildung und Verschleißfestigkeit

Furchenbildung ist die entgegengesetzte Reaktion. Es handelt sich um einen Verformungs- und Verlagerungsmechanismus. Anstatt zu reißen, wird eine weiche Kante oder Oberfläche durch einen härteren Körper oder abrasives Material verdrängt oder abgetragen. Bei Schneidwerkzeugen äußert sich Furchenbildung als eine Kante, die sich umlegt oder abstumpft; bei Verschleißteilen äußert sie sich als tiefe Kratzer oder Materialverlust.

Härte ist das wichtigste Hindernis gegen Furchenbildung, weshalb die 420er-Familie als eine progressive Reihe existiert. Ein 420er-Stahl mit einer Härte von 48-52 HRC bildet eher Furchen als ein 420C mit 56 HRC, bei dem das Material härter ist, was hilft, der plastischen Verformung zu widerstehen. Das Martensitgefüge und die darin verteilten Chromkarbide spielen beide eine Rolle; insbesondere die Karbidpartikel sind wesentlich härter als das Martensit und wirken als widerstandsfähiges Element gegen den Verschleiß.

Der messbare Wert für die Spezifikation ist, dass 420C-Stahl eine dreimal höhere Verschleißfestigkeit als 304er-Edelstahl aufweist. Natürlich ist dies ein Vergleich zwischen verschiedenen Stahlsorten und sollte als allgemeiner Anhaltspunkt und nicht als exakte Aussage betrachtet werden; dies erklärt, warum 420C in Schermessern, Verschleißplatten und bei Teilen mit hoher Reibung verwendet wird, wo ungehärtetes Material sehr schnell verschleißen würde.

Es gibt drei Hebel, um die Furchenbeständigkeit zu verbessern, und alle sollten aufgrund unterschiedlicher Kosten bewertet werden. Erstens ist die Erhöhung der Härte durch Wärmebehandlung der billigste und schnellste Weg. Die Erhöhung des Kohlenstoffgehalts in der Stahlsorte – also der Wechsel von 420B zu 420C – hilft, eine höhere Härte zu erreichen; dies verringert jedoch die Zähigkeit. Der Wechsel zu einem wesentlich härteren Material, wie pulvermetallurgischem Stahl oder Hartmetall, löst das Problem der Furchenbildung, ist aber teuer. Die meisten Anwendungen werden mit den ersten beiden Methoden gelöst.

Wärmebehandlung und Kompromisse

420C kann entweder im geglühten Zustand (weich für die Bearbeitung) oder durch Härten und Anlassen auf einem gewählten Härteniveau geliefert werden. Die Wärmebehandlung bestimmt die gesamte Leistung des Bauteils.

Phase	Zweck	Typische Parameter	Auswirkung auf Eigenschaften
Glühen	Erweichen für Bearbeitung und Umformung	Vollglühen mit langsamer Abkühlung	Ca. 20-25 HRC; maximale Bearbeitbarkeit
Austenitisieren	Kohlenstoff und Karbide in Lösung bringen	Ca. 980-1.050 °C, dann abschrecken	Bereitet die Struktur für die Martensitbildung vor
Abschrecken	Umwandlung von Austenit in Martensit	Öl oder Luft, je nach Querschnitt	Härte bis ca. 60 HRC; sehr spröde
Anlassen	Spannungen abbauen und Zähigkeit wiederherstellen	150-400 °C, je nach Zielhärte	Steuerpunkt, der Endhärte und Zähigkeit festlegt
Optionale Kryobehandlung	Abschluss der Martensitumwandlung	Unter -70 °C vor dem Anlassen	Geringfügige zusätzliche Härte; bessere Dimensionsstabilität

Die Anlasstemperatur ist das kritischste Element, das in Dokumentationen oft vernachlässigt wird. Dass niedrigere Anlasstemperaturen ein härteres und weniger zähes Gefüge ergeben, während höhere Temperaturen das Gegenteil bewirken, ist ebenfalls entscheidend.
Die Anlass- und Härtewerte, die Lieferant A (56-58 HRC) und ein anderer Lieferant B (54-56 HRC) verwenden, könnten denselben Stahl und dieselbe Zeichnung nutzen, aber Produkte herstellen, die im Betrieb sehr unterschiedliche Leistungen erbringen.

Drei fehlerhafte Prozesse werden bei defekten Teilen regelmäßig beobachtet: Unzureichendes Anlassen lässt den Stahl mit einer Härte nahe der Abschreckhärte zurück, was sehr spröde ist und spontan zu Rissen führen kann; Über-Austenitisierung löst übermäßig Karbide und raut das Gefüge auf; und eine schlechte Abschreckkontrolle führt zu weichen Flecken auf dem eigentlich gehärteten Teil.

In Fällen, in denen Härte nicht nur eine Formalität ist, muss die Spezifikation Härtetests an bestimmten Stellen und die Anlasstemperatur auf dem Zertifikat vorschreiben. Käufer, die Lieferanten nur über den Preis vergleichen, entdecken häufig, dass die Hersteller mit dokumentierten Wärmebehandlungsprotokollen mehr für die gleiche Sorte verlangen und dass der Unterschied eher in der Prozesskontrolle als im Material liegt.

420C vs 420, 420B, 420HC und 420J

Sorte	Kohlenstoff	Chrom	Typische Härte nach QT	Am besten geeignet für
420 (allgemein)	min. 0,15 %, in der Praxis 0,30-0,45 %	12,0-14,0 %	48-55 HRC	Führungen, Scheren, allgemeine Verschleißteile, die Zähigkeit erfordern
420A / 1.4021	0,16-0,25 %	12,0-14,0 %	45-50 HRC	Besteck mittlerer Qualität, Pumpenteile, allgemeiner Maschinenbau
420B / 1.4028	0,26-0,35 %	12,0-14,0 %	50-54 HRC	Ein Gleichgewicht zwischen Härte und Zähigkeit; Messer, mechanische Teile
420C / 1.4034	0,43-0,50 %	12,5-14,5 %	54-58 HRC	Chirurgische Instrumente, Qualitätsbesteck, Schermesser, Verschleißkomponenten
420HC	0,45-0,60 %	12,5-14,5 %	55-59 HRC	Taschen- und Outdoormesser; im kommerziellen Gebrauch oft synonym mit 420C
420J1 / 420J2	0,15-0,32 % / 0,26-0,40 %	12,0-14,0 %	50-55 HRC	Korrosionsbeständiges Besteck und Komponenten, bei denen Zähigkeit wichtig ist

Die wichtige Erkenntnis ist, dass es eine Familie von Stählen gibt, bei denen der Wechsel zu einer höheren Güte mit Abstrichen bei Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit einhergeht. 420C bietet gegenüber 420 keine Vorteile – es handelt sich vielmehr um einen Stahl, der auf der Leiter an einer anderen Stelle steht und für Situationen geeignet ist, in denen Schnitthaltigkeit und Verschleißfestigkeit Vorrang vor Schlagzähigkeit und Korrosionsbeständigkeit haben.

Ein Aspekt beim Vergleich der Preise für 420C ist zu beachten: Da der Stahl nicht wie 420 im standardmäßigen AISI-System gelistet ist, betrachten ihn manche Anbieter als nicht standardisierte Güte, während andere 420HC oder 1.4034 als äquivalent bezeichnen. Infolgedessen können Sie zwei Angebote für denselben Stahl 420C erhalten, jedoch mit unterschiedlichen Angaben zum Kohlenstoffgehalt. Daher lässt sich die Präzision eines Angebots nur sicherstellen, wenn Sie den Kohlenstoffgehalt klären oder in Ihrer Anfrage die EN-Nummer angeben.

Wo 420C eingesetzt wird

Medizinische und dentale Instrumente. Chirurgische und zahnmedizinische Instrumente müssen extrem scharf sein, ihre Schärfe bei mehrfacher Sterilisation nicht verlieren und eine minimale Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Bei der Härte gilt ein Wert zwischen 55 und 60 HRC als Standard für chirurgischen Stahl.
Hochwertige Küchenmesser. Stahl für Küchen-, Taschen- und Jagdmesser, bei denen es auf praktischen Nutzen ankommt. 420C und 420 HC sind weit verbreitet, da sie nicht nur preisgünstig, sondern auch einfach wärmezubehandeln sind.
Industrielle Schneidwerkzeuge. Industrielles Schneiden bedeutet, dass Werkzeuge unter rauen Bedingungen arbeiten; daher ist der Hauptgrund für ein Versagen der Werkzeuge der Materialverschleiß.
Pumpenteile, Nadelventile und Lager. Dies ist eine Art von Anwendung, die hohe Härte bei akzeptabler Korrosionsbeständigkeit (in Wasser), aber nicht unter aggressiven Bedingungen, erfordert.
Kunststoffformen und Spritzgusswerkzeuge. Diese Gruppe von Gussteilen benötigt keine hohe Korrosionsbeständigkeit, aber Hitzebeständigkeit ist wichtig.
Verschleißteile für Fahrzeuge und Geräte. Feuerzeugsteine, Stiftspitzenteile und andere kleine Komponenten aus günstigem Stahl sind weit verbreitet.

Diese Anwendungen verbindet, dass sie das Material so belasten, dass eine hohe Härte vorteilhaft ist. Keine der Anwendungen findet in chloridreichen oder sehr sauren Umgebungen statt, da 420C für diese Situationen ungeachtet der Verarbeitung ungeeignet ist. Wenn die Anwendung Korrosionsbeständigkeit und Härte kombiniert erfordert, ist die Antwort eine völlig andere Familie – ausscheidungshärtende Stähle oder Duplex- bzw. hochlegierte martensitische Stähle. Der Ansatz der Industrie, die Güte an die Umgebung anzupassen, ist in der Spezifikationspraxis hinter Hygiene- und Prozesskomponenten, die Korrosionsleistung und Reinigbarkeit über Härte stellen, fest etabliert.

Formen, Größen und Zertifizierung

420C wird je nach Produktreihe als Blech, Platte, Stabstahl, Bandstahl, Draht und Rohr angeboten. Die Spezifikationen sind ASTM A240 für Platten, Bleche und Bänder sowie ASTM A276 für Stabstahl; die europäischen Normen sind EN 10088-2 und EN 10088-3. Die Dickenbereiche unterscheiden sich je nach Anbieter: Bei Platten und Blechen liegen sie zwischen etwa 0,8 mm und 25 mm, bei Stabstahl gibt es verschiedene Durchmesser, und bei Bandstahl variiert die Dicke je nach Herstellung.

Der Lieferzustand ist ebenso wichtig wie die Spezifikationen der Stahlgüte. Das Material wird vor jeder weiteren Behandlung geglüht, während der Kunde die erforderliche Härte durch den oben genannten Prozess erhält. Eine weitere Lieferform ist gehärtetes und angelassenes Material, das durch den Härtebereich gekennzeichnet ist, in dem der Stahl verarbeitet wurde. Die Anlasstemperatur muss im Zertifikat enthalten sein. Bei Hochglanzpolitur müssen sowohl der Lieferzustand als auch die Polierverfahren berücksichtigt werden, da diese die Endbearbeitung beeinflussen.

Die Zertifizierung ist der Punkt, an dem sich gute von schlechten Bestellungen unterscheiden. Ein Analysenzertifikat gemäß EN 10204 3.1 garantiert die korrekte chemische Zusammensetzung der Lieferung, während ein Härteprüfbericht die ordnungsgemäße Wärmebehandlung bestätigt. Beide Berichte müssen bei gehärtetem Material vorgelegt werden.Dasselbe Prinzip, dokumentiertes Material an die vorgesehene Aufgabe anzupassen, gilt für alle korrosionsbeständigen Produktlinien, und die Konventionen zur Spezifizierung von Größen und Wandstärken bei Edelstahlrohren veranschaulichen, wie sehr das Ergebnis einer Bestellung durch dimensionale und materielle Details und nicht durch die bloße Gütebezeichnung bestimmt wird.

FAQ

Welche Härte besitzt 420C-Edelstahl?

420C im geglühten Zustand hat etwa 20-25 HRC, was einen Bearbeitungszustand und keinen einsatzbereiten Zustand darstellt. Nach dem Härten und Anlassen kann er typischerweise Härtewerte von 54-58 HRC erreichen, wobei die exakte Zahl von der vom Lieferanten verwendeten Anlasstemperatur abhängt. Wenn 420C nur gehärtet und nicht angelassen wird, kann er 60 HRC überschreiten, obwohl dieser Zustand sehr spröde und möglicherweise nicht gebrauchstauglich ist. Da die Härte sowohl mit der Anlasstemperatur als auch mit der Querschnittsdicke zunimmt, ist es praktischer, einen Härtebereich, die Prüfmethode und die Anlasstemperatur anstelle eines einzelnen Wertes anzugeben.

Wie hoch ist die Härte von SS 420 in HRC?

Der 420-Standard wird häufig mit einer erreichbaren Härte von 48 bis 55 HRC nach dem Härten und Anlassen zitiert. In der Praxis erreicht die Produktion, die einfach als „420“ verkauft wird, jedoch meist das untere Ende dieses Bereichs, da der Kohlenstoffgehalt von Schmelze zu Schmelze nicht konsistent ist. Der Standard schreibt lediglich ein Minimum von 0,15 % vor, doch der auf dem Markt verkaufte Kohlenstoffgehalt liegt normalerweise zwischen 0,3 % und 0,45 %. Genau aus diesem Grund gibt es verschiedene Untergruppen von 420. Wenn die Spezifikationen beispielsweise eine Härte im mittleren 50er-Bereich (HRC) vorschreiben, reicht die Bezeichnung „420“ nicht mehr aus; das Material sollte als 420B, 420C, 420HC oder gemäß der relevanten EN-Spezifikation mit Kohlenstoffbereich identifiziert werden.

Was ist der Unterschied zwischen 420C und 420 Edelstahl?

Der eigentliche Unterschied liegt im Kohlenstoffgehalt, der alles Weitere bestimmt. 420-Stahl erfordert mindestens 0,15 % Kohlenstoff und enthält üblicherweise 0,30–0,45 %; 420C enthält etwa 0,43–0,50 % Kohlenstoff und 12,5–14,5 % Chrom anstelle von 12,0–14,0 %. Ein höherer Kohlenstoffgehalt bedeutet eine härtere martensitische Struktur und eine größere Anzahl an Chromkarbiden, was eine Verbesserung der Härteeigenschaften von 48–52 HRC auf 54–58 HRC sowie eine verbesserte Verschleißfestigkeit und Schnitthaltigkeit ermöglicht. Der Nachteil ist die Abnahme von Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit, da mehr Chrom in Karbide umgewandelt wird und nicht mehr an der Bildung der Passivschicht teilnimmt.

Ist 420C-Edelstahl gut?

Er funktioniert gut für Aufgaben, die diese Leistung erfordern, und schlecht für solche, die dies nicht tun. Er ist eine gute Wahl, wenn Härte, Schnitthaltigkeit und Verschleißfestigkeit unter angemessenen Bedingungen benötigt werden: chirurgische Instrumente, hochwertige Besteckteile, Scherenklingen, Verschleißteile und kleine mechanische Komponenten. Er eignet sich schlecht für Teile, die in Salzwasser und chloridhaltigen Umgebungen verwendet werden (aufgrund nur mäßiger Korrosionseigenschaften) sowie für Teile, die starken Stößen oder seitlichen Belastungen ausgesetzt sind, da dieses Material ausbricht und sich nicht verformt. Der wirtschaftliche Aspekt unterstützt die Wahl, da er aufgrund des fehlenden Nickels etwa die Hälfte eines 316L pro Tonne kostet.

Wie verhindere ich das Ausbrechen bei 420C?

Durch Akzeptanz eines etwas geringeren Härtegrades. Ausbrechen tritt bei sprödem Bruch auf und nimmt daher zu, wenn die Härte steigt und die Zähigkeit sinkt; ein Anlassen auf 54-56 HRC statt 56-58 HRC hilft oft bei der Schnitthaltigkeit. Der zweite Hebel ist die Geometrie: Ein stumpferer Winkel bedeutet mehr Stahl hinter der Schneide, was sowohl Ausbrechen als auch Umrollen verhindert – mit anderen Worten: derselbe Stahl, der bei einer dünnen Schneide ausbricht, funktioniert bei einer kräftigeren Klinge perfekt. Der dritte Hebel ist die Reinheit: Wir müssen Automatenstähle vermeiden, denen Schwefel zugesetzt wurde, um Einschlüsse zu vermeiden, die zu Bruch führen. Wenn nach Anwendung aller drei Hebel immer noch Ausbrüche auftreten, wissen wir, dass wir dem Material Aufgaben abverlangen, die eine zähere Stahlgüte erfordern.

Referenzen

Fazit

420C-Edelstahl, der aufgrund seines Gehalts von 0,43–0,50 % Kohlenstoff und 12,5–14,5 % Chrom als Kohlenstoffstahl klassifiziert wird, ist nach dem Härten und Anlassen (54–58 HRC) wahrscheinlich das härteste Mitglied dieser Familie. Die durch 420C erreichte höhere Härte ermöglicht eine bessere Verschleißfestigkeit als bei 304-Edelstahl, was für die Herstellung chirurgischer Instrumente, hochwertiger Messer und Scheren erforderlich ist. Mit der hohen Härte geht jedoch eine geringere Zähigkeit einher, was dazu führt, dass die primäre Ausfallursache das Ausbrechen an der Schneidkante ist. Zudem verringert sich bei gleichem Kohlenstoffgehalt der Gehalt an freiem Chrom, wodurch die Korrosionsbeständigkeit von 420C bestenfalls mäßig ist. Wenn das Material versagt, geschieht dies daher im Allgemeinen, weil die Auslegung nur auf der Härte des Materials basierte. Die Angabe des Kohlenstoffbereichs bzw. der EN-Bezeichnung und des Härtebereichs ist bei der Konstruktion mit 420C ebenso unerlässlich wie die Art der Härteerzielung durch Wärmebehandlung und die Anlasstemperatur. Zudem muss ein EN 10204 3.1-Zertifikat vorgelegt werden, um die Werkstoffspezifikationen und Leistungserwartungen des fertigen Artikels basierend auf der Fertigungszeichnung zu validieren.