Acciaio inossidabile SUS420: elevata durezza per applicazioni di utensili

Cos'è l'acciaio inossidabile SUS420?

SUS420 è un acciaio inossidabile martensitico specificato in JIS G4303 per barre e JIS G4304 per piastre e lamiere. La designazione copre SUS420J1 con 0,16-0,25% di carbonio e SUS420J2 con 0,26-0,40% di carbonio, entrambi contenenti 12,00-14,00% di cromo. Poiché i gradi martensitici vengono induriti mediante tempra, SUS420J2 in particolare può raggiungere valori di durezza di circa 50-52 HRC e superiori dopo un corretto trattamento termico, il che lo rende un materiale standard per utensili da taglio, coltelli, stampi e parti soggette ad usura.

Composizione chimica secondo JIS G4303/G4304

La tabella seguente fornisce i limiti di composizione standard per SUS420J1 e SUS420J2. I valori sono percentuali massime a meno che non venga visualizzato un intervallo.

Grado	C	Sì	Mn	P	S	Cr
SUS420J1	0.16-0.25	1.00	1.00	0.040	0.030	12.00-14.00
SUS420J2	0.26-0.40	1.00	1.00	0.040	0.030	12.00-14.00

Denominazioni equivalenti includono AISI 420, EN 1.4028 (X30Cr13) per la variante con tenore di carbonio più elevato e la famiglia cinese di qualità 3Cr13/4Cr13.

Trattamento termico e durezza

L'indurimento consiste nell'austenitizzazione a circa 950-1030 C seguita dalla tempra in olio o aria, quindi dal rinvenimento. Il rinvenimento nell'intervallo 150-370 C viene utilizzato per ottenere un'elevata durezza con tenacità utile, fornendo valori tipici di circa 50-52 HRC per SUS420J2. Il rinvenimento tra circa 425 e 600 C viene normalmente evitato perché provoca un forte calo della resistenza agli urti. Laddove è richiesta una maggiore tenacità, viene applicato il rinvenimento a 600-750 C a scapito della durezza. Allo stato completamente ricotto l'acciaio è tenero e facilmente lavorabile, tipicamente al di sotto di circa 223 HBW.

Lavorazioni e finiture

La lavorazione, la foratura e la formatura vengono eseguite al meglio allo stato ricotto. Dopo l'indurimento, la rettifica è l'operazione di finitura abituale. Se è necessaria una qualità martensitica a lavorazione libera, una variante con aggiunta di zolfo può essere considerata un'alternativa per la lavorazione in grandi volumi.

Proprietà chiave per gli utensili

Elevata durezza: circa 50-55 HRC dopo indurimento e rinvenimento a bassa temperatura, offrendo un'eccellente resistenza all'usura e ritenzione del tagliente.

Resistenza alla corrosione moderata: sufficiente per molti ambienti interni, asciutti e leggermente corrosivi e notevolmente migliorata mediante lucidatura o molatura.

Magnetico: la struttura martensitica è ferromagnetica, utile per fissaggi e manipolazioni magnetiche.

Buona stabilità dimensionale se correttamente rinvenuto dopo l'indurimento.

Utensili comuni e applicazioni industriali

SUS420 viene utilizzato per posate e coltelli, strumenti chirurgici e dentistici, inserti e anime per stampi a iniezione, lame di cesoie e forbici, alberi, boccole, parti di valvole e componenti soggetti a usura in generale. La combinazione di durezza e resistenza alla ruggine si adatta anche agli utensili per stampi in ambienti di produzione umidi e ai componenti di pompe e valvole dove è sufficiente una moderata resistenza alla corrosione.

Domande frequenti

Q1: Quale durezza può raggiungere SUS420J2?

A1: Dopo la tempra e il rinvenimento a bassa temperatura, SUS420J2 raggiunge tipicamente circa 50-52 HRC e può superare i 50 HRC in trattamenti ottimali, a seconda delle dimensioni della sezione e della temperatura di rinvenimento.

Q2: Perché si evita il rinvenimento tra 425 e 600 C?

A2: Il rinvenimento in questo intervallo produce un calo pronunciato della resistenza agli urti, che può portare a rotture fragili in servizio. È preferito il rinvenimento a bassa temperatura a 150-370 C o il rinvenimento ad alta temperatura superiore a circa 600 C.

Q3: SUS420 è magnetico?

R3: Sì. Essendo un grado martensitico, SUS420 è ferromagnetico in tutte le condizioni.

Q4: Qual è la differenza tra SUS420J1 e SUS420J2?

R4: Il contenuto di carbonio: SUS420J1 contiene lo 0,16-0,25% di carbonio, mentre SUS420J2 ne contiene lo 0,26-0,40%. Il carbonio più elevato di J2 consente una maggiore durezza dopo la tempra.

Q5: È possibile saldare SUS420?

A5: La saldabilità è limitata perché la struttura martensitica si indurisce con il raffreddamento dovuto alle temperature di saldatura. Laddove la saldatura è inevitabile, sono necessari il preriscaldamento e il trattamento termico immediato post-saldatura per evitare fessurazioni.

Q6: Quali sono i gradi equivalenti di SUS420J2?

A6: L'acciaio corrisponde approssimativamente a AISI 420, EN 1.4028 (X30Cr13) e alla famiglia cinese dei gradi 3Cr13/4Cr13, a seconda dell'esatto livello di carbonio.