1.4021 Edelstahl

• 1.4021 ist der härtbare martensitische Chrom-Edelstahl mit 13 % Chrom und 0,20 % Kohlenstoff.
• 1.4021 trägt die EN-Bezeichnung X20Cr13 und entspricht AISI 420 sowie UNS S42000.
• 1.4021 ist durch Vergüten härtbar und erreicht im Randbereich 45-56 HRC.
• 1.4021 ist im vergüteten Zustand magnetisch, anders als die austenitischen 1.43xx-Güten.
• Die Korrosionsbeständigkeit ist geringer als bei austenitischen Edelstählen — bei Chloriden Vorsicht.
• Typischer Einsatz: Messer, Klingen, Wellen, Bolzen, Pumpenteile, Spindeln.

1.4021 ist auch unter den Bezeichnungen X20Cr13 (EN), AISI 420 (USA), UNS S42000, JIS SUS 420J1 und GOST 20Ch13 bekannt. Die Werkstoffnummer 1.4021 ist nach EN 10088-3 normiert.

Einordnung und typische Einsatzgebiete

1.4021 ist der Standard-Martensit der 13-Chrom-Familie und unterscheidet sich grundlegend von den austenitischen Edelstählen wie 1.4301 durch seine Härtbarkeit. Wer einen rostfreien Stahl braucht, der gleichzeitig hart, verschleißfest und magnetisch ist, kommt an 1.4021 nicht vorbei. Im weichgeglühten Zustand lässt sich der Werkstoff gut zerspanen, nach dem Vergüten erreicht er Härten zwischen 35 und 56 HRC — abhängig von der Anlasstemperatur.

Typische Anwendungen für 1.4021 sind Messer und Klingen (Küchenmesser, Industriemesser, chirurgische Skalpelle der einfacheren Klassen), Wellen und Achsen im Maschinenbau, Bolzen und Sicherungsringe in feuchter Umgebung, Pumpen- und Ventilteile, Federn, Spindeln und Werkzeugteile. Bei höheren Härteanforderungen wechseln Konstrukteure zu 1.4034 oder 1.4112 (höherer C-Gehalt), die jedoch nicht im SUPERA-Standardsortiment vorhanden sind.

Eigenschaften im Detail

Die Zugfestigkeit von 1.4021 liegt im vergüteten Zustand bei 800-1.000 N/mm², die 0,2-Dehngrenze bei mindestens 600 N/mm² und die Bruchdehnung bei 12 % nach EN 10088-3. Die Härtebandbreite ist der Auswahlgrund: Konstruktionsteile wie Wellen werden auf 30-40 HRC vergütet, Werkzeug- und Klingenbauteile auf 50-56 HRC. Im weichgeglühten Zustand liegt die Härte bei rund 200 HB und der Werkstoff ist wirtschaftlich zerspanbar.

Die Dichte beträgt 7,7 g/cm³, der E-Modul 215 kN/mm². Die Wärmeleitfähigkeit liegt bei 30 W/m·K — höher als bei austenitischen Edelstählen, niedriger als bei unlegiertem Baustahl. Die Wärmeausdehnung ist mit 10,5 · 10⁻⁶/K geringer als bei 1.4301.

Korrosions-, Temperatur- und Medien-Verhalten

Die Korrosionsbeständigkeit von 1.4021 ist gegen Süßwasser, atmosphärische Feuchte und schwach aggressive Medien gegeben, aber begrenzt bei Chloriden, Säuren und feuchter Industrieatmosphäre. Die schützende Cr-Passivschicht funktioniert nur bei sauberer, polierter Oberfläche im fein vergüteten Zustand zuverlässig. In Chlorid-haltigen Medien (Schwimmbad, Sole, Meerwasser) ist Lochfraß die Regel — hier ist 1.4404 die richtige Wahl.

Die Dauereinsatztemperatur sollte 400 °C nicht überschreiten, weil oberhalb dieser Schwelle die Vergütungsfestigkeit abfällt. Tiefe Temperaturen verträgt 1.4021 grundsätzlich gut, allerdings nimmt die Zähigkeit unter Null Grad ab.

Bearbeitung und Verarbeitung

1.4021 ist im weichgeglühten Zustand gut zerspanbar, durch Vergüten härtbar und mit Vorwärmen schweißbar. Beim Drehen und Fräsen empfehlen sich Hartmetall-Werkzeuge mit positivem Schneidenwinkel und ausreichend Kühlmittel. Schnittgeschwindigkeiten 80-120 m/min für VHM. Beim Flachbettschneiden ist 1.4021 problemlos verarbeitbar.

Das Härten erfolgt durch Austenitisieren bei 950-1.000 °C, Abschrecken in Öl oder Luft und anschließendes Anlassen bei der Temperatur, die dem gewünschten Härte- und Festigkeitsbild entspricht (250-700 °C). Schweißen ist möglich, aber anspruchsvoll — Vorwärmen auf 200-300 °C und direktes Spannungsarmglühen bei 700-750 °C sind Pflicht.

Vergleich mit verwandten Güten

1.4021 ist der Brückenwerkstoff zwischen den austenitischen Edelstählen (nicht härtbar, gute Korrosion) und den legierten Vergütungsstählen wie 42CrMo4 (härtbar, nicht rostfrei). Wer Härtbarkeit UND Rostfreiheit braucht, hat mit 1.4021 die wirtschaftliche Standardwahl. Für höhere Härten in der Klingenfertigung wäre 1.4034 die Premium-Variante — die ist allerdings nicht Teil des SUPERA-Standardsortiments.

Normen und Äquivalente