Ložisková ocel 52100 | 1.3505 | 100Cr6

2. Vlastnosti ložiskové oceli 52100

Tato část podrobně popisuje kritické vlastnosti oceli AISI/SAE 52100, díky nimž je preferovaným materiálem v mnoha průmyslových odvětvích.

Potenciál tvrdosti a reakce na tepelné zpracování

Jeden z nejvýraznějších Vlastnosti ložiskové oceli 52100 je jeho výjimečná tvrdost.

• Dosažitelná tvrdost: Při vhodném tepelném zpracování dosahuje ocel 52100 v celém průřezu trvale tvrdosti 60 až 64 HRC. Například kus o tloušťce 2,5 cm může dosáhnout přibližně 60 HRC při popouštění na 204 °C (400 °F).
• Použití ložisek: Pro kritické součásti kuličkových ložisek se obvykle specifikuje minimální tvrdost 62 HRC, které se dosahuje po kalení a popouštění.
• Tvrdost za tepla: Je důležité vzít v úvahu, že tvrdost oceli 52100 za tepla se s rostoucími provozními teplotami výrazně snižuje.

2.1 Charakteristiky mikrostruktury

Mikrostruktura oceli 52100 po správném tepelném zpracování je zásadní pro její výkon:

• Typická struktura: Skládá se primárně z martenzitu s vysokým obsahem uhlíku s jemně rozptýlenými primárními (nerozpuštěnými) sférickými karbidy. Typický je také obsah zbytkového austenitu 5 až 10%.
• Příspěvek k odolnosti proti opotřebení: Pro použití v ložiskách je ocel 52100 záměrně austenitizována pod teplotou Acm. Tento proces podporuje tvorbu cementitových karbidových polí v konečné martenzitické struktuře, což výrazně zvyšuje odolnost proti opotřebení.
• Čistota: Čistá mikrostruktura bez nadměrných vměstků je zásadní, zejména pro aplikace vyžadující vysoce leštěné povrchy, jako jsou například razidla.

2.2 Základní mechanické pevnosti oceli 52100

Legovaná ocel 52100 je navržena pro vysokou únosnost a odolnost.

2.3 Únavový výkon

Vysoká únavová životnost je kritická vlastnost ložiskové oceli 52100, zejména u součástí, jako jsou kluzná ložiska vystavená cyklickému zatížení. Odolnost proti únavě může být ovlivněna faktory, jako je obsah vměstků a přesnost tepelného zpracování. Kontrola kvality, včetně zkoušek únavy, je prvořadá.

2.4 Odolnost proti opotřebení

Ocel 52100 vykazuje dobrou odolnost proti opotřebení. Ta je výrazně umocněna přítomností velmi malých, tvrdých částic cementitu, které jsou po optimálním tepelném zpracování rovnoměrně rozloženy v mikrostruktuře. Specializované úpravy, jako jsou duplexní procesy, mohou za určitých podmínek dále zlepšit charakteristiky opotřebení ve srovnání se standardním chromováním nebo jinými legovanými ocelemi, jako je 8620.

2.5 Kalitelnost

Díky obsahu chromu má ocel 52100 dobrou prokalitelnost. To jí umožňuje dosáhnout konzistentní tvrdosti v celém průřezu v částech o tloušťce až přibližně 1 palec. Její prokalitelnost je srovnatelná s ocelí 5280.

2.6 Obrobitelnost

Pro dosažení nejlepších výsledků obrábění a zajištění rovnoměrné odezvy během následných procesů kalení se pro ocel 52100 důrazně doporučuje sféroidizovaná mikrostruktura. Tato podmínka zlepšuje životnost nástroje a kvalitu povrchu.

2.7 Čistota a kvalita materiálu

Vysoce kvalitní Ložisková ocel 52100 se vyrábí s důrazem na vnitřní nezávadnost, čistotu a jednotné chemické složení.

• Kontrola zahrnutí: Pro kritické aplikace, jako jsou kuličková ložiska, jsou nezbytné velmi nízké hladiny nekovových vměstků (např. typu A, B, C, D) a minimální obsah kyslíku.
• Procesy tavení: Pokročilé techniky tavení, jako je vakuové tavení s tavicími elektrodami (CEVM) nebo elektrostruskové přetavování (ESR), mohou poskytnout výjimečně čistou mikrostrukturu potřebnou pro náročné aplikace, jako jsou leštěné formy.
• Úvahy o odlévání: Při výrobě oceli 52100 metodou moderního plynulého lití mohou nedostatečné homogenizační cykly vést k segregaci a nežádoucímu rozdělení karbidů, což negativně ovlivňuje její vlastnosti a reakci na tepelné zpracování.
• standardy: Norma ASTM A 535 se vztahuje na speciální kvalitní legované ocelové sochory, tyče, kruhové trubky, pruty a trubky určené pro výrobu valivých ložisek.

2.8 Rozměrová stabilita

Dosažení velmi vysoké rozměrové stability u ocelových součástí 52100 vyžaduje přesnou kontrolu tepelného zpracování. Ocelové součásti mohou být citlivé na deformaci a pokud je primárním cílem maximální stabilita, může být nutné popouštění na nižší tvrdost ve srovnání s některými pokročilými ocelemi. Nesprávné austenitizační teploty nebo postupy popouštění mohou vést k praskání.

2.9 Svařitelnost

Je důležité si uvědomit, že ložisková ocel 52100 je obecně považována za nesvařitelnou kvůli vysokému obsahu uhlíku, což ji činí náchylnou k praskání během a po svařování.

2.10 Odolnost

Pokud je ocel 52100 správně kalena v oleji z teploty okolo 850 °C (1560 °F) za účelem dosažení mikrostruktury dispergovaných sférických karbidů v popouštěném martenzitu, vykazuje dobrou houževnatost. Tu lze posoudit pomocí standardních testů, jako je lomová houževnatost Charpyho s V-vrubem a lomová houževnatost v rovinném napětí (KIc). Studie ukázaly, že bainit 52100 může nabídnout vyšší rázovou houževnatost ve srovnání s některými práškově kovanými ocelemi.