X20Cr13鋼：特性、価格、等価

X20Cr13は、およそ0.16-0.25%の炭素と約12-14%のクロムを含有するコスト効率の高いマルテンサイト系ステンレス鋼（EN 1.4021、一般にAISI 420として販売）です。焼入れと焼戻しによって高硬度と優れた耐摩耗性を実現すると同時に、穏やかな腐食環境でも許容できる耐食性を維持します。ブレード、バルブシート、シャフト、ポンプ部品など、高硬度、耐摩耗性、合理的なステンレス挙動を必要とする部品には、X20Cr13が、性能と工場直販価格のバランスを考慮した場合、商業的に最良の選択肢となることが多い。

1.X20Cr13鋼とは？

X20Cr13は、EN命名法では1.4021として識別 されるマルテンサイト系ステンレス鋼である。この鋼種は、多くのサプライヤー のカタログでAISI 420およびBS 420S29と相互参照 されている。名称は次のように解読される：X＝合金、20＝公称炭素数×100（公称0.20%）、Cr13＝約13%クロム。このクラスの鋼は磁性を持ち、熱処理によって硬化します。

2.化学組成

下記は、X20Cr13 (EN 1.4021 / AISI 420)の標準的な組成です。個々の製造ロットは、許容範囲内のどこにでも該当する可能性があります。

構成表

注： 機械加工を容易にするため（X20Cr13の快削性）、あるいは研磨性を向上させるために、SやMnをわずかに変化させた材種を提供することもある。重要な部品については、必ずミル分析または適合証明書を要求すること。

3.微細構造と、組成がどのように挙動を制御するか

X20Cr13は、適切な熱処理を施した後、主にマルテンサイト系ステンレス合金となる。主な組織上の特徴は以下の通りです：

• マルテンサイト・マトリックス 一旦焼き入れをすることで、高い硬度と引張強度が得られる。

• 炭化クロム 炭素と熱履歴に応じて析出する。これらは耐摩耗性を向上させるが、粒界に過剰に形成されると耐食性を低下させる（鋭敏化）。

• 保持オーステナイト これは寸法安定性とその後の焼戻し反応に影響する。

実用的な意味合い：炭素とクロムの比率は、ステンレスの挙動を維持しなが ら高硬度まで焼入れできるよう、意図的にバランスをとって いる。粒界に炭化物が過剰に析出すると耐食性が低下するため、冷却を制御し、適切な焼戻しを行うことが重要である。

4.機械的性質（代表的なもの、焼なまし、焼入れ＋焼戻し）

機械的特性は熱処理によって大きく変化する。下表は、一般的な製品形状（棒鋼、ロッド）について、供給元のデータシートに記載されている代表的な範囲をまとめたものです。値は代表的なものであり、常に供給元の証明書で検証してください。

実践的なメモ： 他のマルテンサイト鋼と同様、硬化は延性を犠牲にして強度と耐摩耗性をもたらす。寸法とヒートシンク（断面の厚さ）は、最終的な硬度と特性に影響します。

5.熱処理：焼き入れ、焼き戻し、特性制御の方法

正しい熱処理は、予測可能な性能を発揮するために不可欠である。

典型的な硬化手順

1. オーステナイト化（溶液処理）980～1050℃に加熱し、均一なオーステナイトになるまで保持する。一般的なオーステナイト化温度は1000℃前後である。

2. クエンチオーステナイトをマルテンサイトに変態させるために、油またはポリマーの急冷剤で急冷する。通常、空冷では厚い部分の完全硬化には不十分である。

3. テンパー必要な硬度と靭性のバランスに応じて150～650℃に再加熱する。低い焼戻し（150～200℃）は非常に高い硬度を保持するが、脆さを保持する可能性がある。高い焼戻し温度は硬度を下げ、靭性を回復させる。

硬度目標

• 切削工具やナイフの刃の場合、ロックウェルC 56-62に達する焼き戻しが一般的である（形状や用途によって異なる）。

• 摩耗部品の場合、設計者は用途に応じて特定のHBまたはHRC範囲を目標とすることができる。

クエンチクラックと注意

• 内部応力が亀裂の原因となるような複雑な形状の場合は、過度に急速な焼入れは避けること。適切な治具を使用し、必要であれば予熱を行う。複雑な形状は、試験熱処理で検証する。

(正確な温度窓については、供給者の熱処理データシートおよび該当するTTT図を参照すること。代表的なデータシートとTTT線図は、一般的な鉄鋼メーカーから入手できます)。

6.耐食性：期待されるものと限界

X20Cr13は以下を提供する。 適度な耐食性 典型的なマルテンサイト12-14%クロム鋼。キーポイント

• クロムを含むため、普通炭素鋼よりも耐酸化性、耐水腐食性に優れている。

• それは ない 304や316のようなオーステナイト系鋼種と同程度の耐食性を持つ。耐食性が不可欠な場合は、塩化物を多く含む環境に長時間さらさないこと。

• 表面仕上げは重要である。研磨された表面は耐性を大幅に向上させるが、粗い表面や熱で損傷した表面、炭化物を多く含む粒界は性能を悪化させる。

温度使用制限

• 多くのメーカーは、構造用として約300-400℃ま での使用温度を記載している。高温の硫化性雰囲気や強酸化性環境に継続的 に曝される場合は、高合金ステンレスまたは耐 熱グレードを選択すること。

7.機械加工性、研削、研磨

• 加工性 が平均的である。切削効率が必要な場合は、硫黄含有量を高 めた快削材が提供されることもある。低硫黄材か、研磨性を考慮した硫黄含有量調整材かは、工場に問い合わせること。

• 研磨と仕上げ:X20Cr13は、特に低硫黄材を使用し、適切な熱処理を施した場合、良好な鏡面光沢が得られます。最終表面仕上げは、耐食性を飛躍的に向上させます。

• 切削工具ビビリや予期せぬ加工硬化ゾーンを避けるため、厳密なセットアップを行うこと。

8.溶接と修理

• マルテンサイト系ステンレス鋼は、オーステナ イト系鋼種よりも溶接性が劣る。溶接は、適切な予熱と溶接後の焼戻しを行な わないと、硬くて脆い熱影響部を形成する可能 性がある。

• 溶接に関する推奨事項150～250℃に予熱し、パス間温度 を管理し、溶接後の焼き戻しを行って応力を緩和 し、割れを防ぐ。可能であれば、供給業者が指定する適合する 溶加材を使用する。重要な部品については、溶接による補修を避けるた め、機械的な締め付けを好むか、交換可能な摩耗インサ ート用に設計する。

9.代表的な用途（X20Cr13が輝く場所）

X20Cr13は、硬度と適度な耐食性が必要とされ、価格も手頃なため、広く使用されている：

• カトラリーとナイフの刃

• 外科用器具および歯科用器具（指定され、外科基準で処理された場合）

• ベアリングスリーブ、バルブ、ポンプ部品

• 表面硬度が要求されるシャフト、ピン、摩耗部品

• 一部の冷間加工用の工具、パンチ、ダイ

• 高研磨が汚染を防ぐ食品加工用ファスナーおよび部品

X20Cr13は、性能とコストの良い妥協点を提供するため、サプライヤーや業界カタログは、一般的にこれらの用途にX20Cr13を掲載している。

10.製品の形状、公差、サプライヤーへの要求事項

一般的な供給形態

• 磨棒鋼（冷間引抜材）

• 研磨棒と精密シャフト

• 限られた厚さのフラットバーとプレート

• 鍛造品および半完成棒鋼

工場に要求すること

• ミルテスト証明書 (化学的および機械的分析）

• 熱処理記録 プリハードン材を供給する場合のオーステナイト化、焼入れ媒体、焼戻しスケジュールを示す。

• 表面仕上げ仕様 研磨／エッチング処理

• 非破壊検査報告書 クリティカル・コンポーネント用（UT、MPIが該当する場合）

11.工場価格とサプライヤー比較（価格表）

ステンレス鋼の工場価格は、地域、形状、 数量、市況によって異なる。下表は、グローバル・サプライヤー・リス トに見られる典型的な工場/準卸売価格の範囲を まとめたものである。これらの数値は購入の参考とし、常に正式な 見積もりを依頼すること。

バイヤーの心得

• 価格は原料（ここではニッケルは関係ないが、クロムとスクラップの価格は相場に影響する）、為替、運賃、注文量によって変動する。

• 工場出荷時の見積もりを依頼し、関税や運賃を含めた工場までの納入コストを比較する。大量注文の場合は、納期をずらすことやバッチのトレーサビリティについてご相談ください。

12.デザイン選択チェックリスト

部品にX20Cr13を選択する場合は、以下の項目にチェックを入れる：

• 高硬度または耐摩耗性が最優先事項ですか？もしそうなら、X20Cr13が候補になります。

• 腐食が穏やかな環境か、塩水や酸性の媒体に曝され る環境か。激しい腐食が予想される場合は、高クロムまたはオーステナイト系鋼種を検討してください。

• 熱処理（焼き入れと焼き戻し）を管理できるか、あるいは前処理済みの棒 材をサプライヤーから購入できるか。そうでない場合は、必要な納品硬度を工場に手配してください。

• 形状は複雑か薄いか？歪みや割れを避けるための焼き入れ戦略を検証する。

• 溶接補修の可能性はあるか。もしそうなら、使用期間中の溶接を最 小限に抑えるよう設計するか、より溶接しやす いステンレス鋼を選択する。

13.重要な品質管理とテスト

サプライヤーに依頼する：

• 工場試験証明書（EN 10204 3.1または3.2（必要に応じて）

• 硬度試験報告書（該当する場合は熱処理前および熱処理後）

• 化学組成報告書（分光分析）

• 重要部品については、NDT（超音波／ペネトラント／MPI）と寸法証明書を要求する。

14.持続可能性と使用済み製品

X20Cr13は、ステンレス鋼スクラップの流れの中で完全にリサイクル可能である。鉄鋼リサイクルではクロムと鉄の回収は日常的であ り、ライフサイクル影響の最適化を目指すメーカーに とって、この鋼種は合理的な選択肢となる。製造所から購入する際、持続可能性が購入 基準となる場合は、スクラップ含有量と製造エネル ギー効率に関する情報を要求することを検討する。

15.よくある質問

1. X20Cr13はAISI 420と同じですか？
   はい、X20Cr13 (EN 1.4021)は、多くの規格やサプライヤーのカタログでは、一般的にAISI 420と同等です。正確な組成は必ず製造証明書で確認してください。

2. X20Cr13は錆びますか？
   過酷な条件下では腐食する可能性があるが、温和な環境で表面仕上げが良好であれば、ステンレス鋼として機能する。塩化物環境では、より高い合金鋼種を選択する。

3. X20Cr13をナイフ級の硬さにまで焼入れできますか？
   はい、適切な焼き入れと焼き戻しを行えば、刃先に適した硬度に達しますが、正確な硬度は断面のサイズと焼き戻しによって異なります。

4. 溶接に適していますか？
   溶接は可能だが、割れや脆化を避けるため に予熱と溶接後の焼き戻しが必要。適合するフィラーメタルを使用する。

5. どのような産業でX20Cr13が使用されているか？
   刃物類、バルブ、ポンプ、ファスナー、シャフト、ベアリング、工具など、硬度と適正な耐食性が必要なもの。

6. X20Cr13は磁性体ですか？
   そう、マルテンサイト系であるため、焼入れ・焼戻し状態では磁性を持つ。

7. 一般的な密度は？
   約7.7g/cm³で、多くのステンレス鋼に似ている。

8. サプライヤーはフリーマシンのバリエーションを提供していますか？
   加工性を向上させるために硫黄やその他の元素を調整するメーカーもある。

9. 重要部品にはどのような証明書を要求すべきか？
   ミルテスト証明書 EN 10204 3.1/3.2、熱処理記録、硬度レポート、および該当するNDT。

10. X20Cr13は費用対効果が高いのか？
    はい。硬度、耐摩耗性、適度な耐食性のバランスが良く、高合金ステンレス鋼種よりも低い工場価格で提供されるため、一般的に選ばれています。価格帯は地域や注文サイズによって異なります。

MWalloysへの最終的な実践的提言

1. ポジショニング:工場直販価格、製造証明書、利用可能な仕上げ（低S磨 き、顧客の硬度に合わせて焼入れ・焼戻し）を強調する。どの形状（棒材、精密研磨シャフト、フラットバー）を在庫しているか、また標準的なリードタイムを明確にすること。

2. 商品ページに掲載するコンテンツ成分表、明確な熱処理オプション、硬度範囲、推奨用途、典型的な機械的試験結果、ダウンロード可能なMTC。これにより、購入者の信頼と検索の可視性が向上します。

3. SEOとEEAT:社内データシート、表面仕上げや断面の実物写真、X20Cr13が摩耗やコストの問題を解決した顧客事例、品質のトレーサビリティを示す明確な文書を提供すること。これらの項目はGoogleのランキングに貢献し、EEATの期待に応えます。

4. 価格の透明性:価格帯の例（1～3トンの工場出荷時とそれ以上の量の場合）と、調達の意思決定を迅速化するダウンロード可能な見積もりテンプレートを提供します。

出典と主な参考文献

• SteelNumber：化学組成と被削性のための硫黄管理に関する注意事項。

• Rodacciaiのデータシート（X20Cr13 / 1.4021）：異なるサイズと条件における組成範囲と機械的性質の表。

• AGST技術ページ（AISI 420 / 1.4021）：耐食性に関する注意事項、密度、使用温度ガイダンス。

• アルゼンチン鋼 / サプライヤーデータシート: 性能概要: 硬度、摩耗特性、他の410/416鋼種との比較。

• 市場一覧ページ（アリババ、メイド・イン・チャイナ）：棒材とコイルの工場出荷価格帯を示す。