Acero para cojinetes 52100 | 1.3505 | 100Cr6
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El 52100 es un acero para cojinetes con alto contenido de carbono y cromo, que se caracteriza por su alta dureza, excelente resistencia al desgaste y buena resistencia a la fatiga. Su principal aplicación es la fabricación de rodamientos (de bolas y de rodillos). También se utiliza comúnmente en herramientas de corte y filos de corte, así como en calibres, rodillos y otros componentes mecánicos que requieren alta dureza y resistencia al desgaste. Entre sus grados equivalentes se incluyen los de China (GB). GCr15, Alemania (DIN) 100Cr6 (o 1.3505) y Japón (JIS) SUJ2.
1. Composición del acero para cojinetes 521001
| C | Mn | PAG | S | Si | Cr |
| 0.98-1.10 | 0.25-0.45 | 0.025 | 0.025 | 0.15-0.35 | 1.30-1.60 |
2. Propiedades del acero para cojinetes 52100
Esta sección detalla las características críticas del acero AISI/SAE 52100 que lo convierten en un material preferido en numerosas industrias.
Potencial de dureza y respuesta al tratamiento térmico
Uno de los más destacados Propiedades del acero para cojinetes 52100 es su excepcional capacidad de dureza.
- Dureza alcanzable: Con un tratamiento térmico adecuado, el acero 52100 alcanza de forma constante una dureza de 60 a 64 HRC en toda su sección. Por ejemplo, una pieza de 2,54 cm de espesor puede alcanzar aproximadamente 60 HRC al templarse a unos 204 °C (400 °F).
- Aplicaciones de los rodamientos: Para componentes críticos de cojinetes de bolas, normalmente se especifica una dureza mínima de 62 HRC y se logra después del endurecimiento y revenido.
- Dureza en caliente: Es importante tener en cuenta que la dureza en caliente del acero 52100 disminuye notablemente a medida que aumentan las temperaturas de funcionamiento.
2.1 Características de la microestructura
La microestructura del acero 52100 después del tratamiento térmico correcto es fundamental para su rendimiento:
- Estructura típica: Se compone principalmente de martensita con alto contenido de carbono y carburos esféricos primarios (no disueltos) finamente dispersos. También es típico un contenido de austenita retenida de 5 a 10%.
- Contribución a la resistencia al desgaste: Para aplicaciones de rodamientos, el acero 52100 se austeniza intencionalmente por debajo de su temperatura Acm. Este proceso fomenta la formación de matrices de carburo de cementita dentro de la estructura martensítica final, lo que mejora significativamente la resistencia al desgaste.
- Limpieza: Una microestructura limpia, libre de inclusiones excesivas, es vital, especialmente para aplicaciones que requieren superficies muy pulidas, como las matrices.
2.2 Resistencias mecánicas del núcleo del acero 52100
El acero de aleación 52100 está diseñado para brindar gran capacidad de carga y resiliencia.
| Propiedad mecánica | Valor típico/característica del acero 52100 | Notas |
| Clasificación | Alto contenido de carbono, cromo, baja aleación, endurecimiento total | Estándar para aplicaciones de rodamientos |
| Dureza alcanzable | 60-64 HRC | Mín. 62 HRC para rodamientos de bolas endurecidos |
| Resistencia a la tracción (laminado en caliente) | 930 MPa (135 ksi) | Estado tal como se suministra |
| Límite elástico (laminado en caliente) | 570 MPa (83 ksi) | Estado tal como se suministra |
| Resistencia a la tracción (templado en aceite, no estirado) | 1515 MPa (220 ksi) | Ilustra el potencial de endurecimiento |
| Límite elástico (templado en aceite, no estirado) | 965 MPa (140 ksi) | Ilustra el potencial de endurecimiento |
| Resistencia a la flexión | Aprox. 2400 MPa (240 kgf/mm²) | Recomendado para aplicaciones con rodamientos de bolas. |
| Módulo elástico (de Young) | Aprox. 210 GPa | Rigidez del material |
2.3 Rendimiento bajo fatiga
La vida útil a alta fatiga es crítica propiedad del acero para cojinetes 52100, especialmente para componentes como cojinetes de deslizamiento sometidos a cargas cíclicas. La resistencia a la fatiga puede verse afectada por factores como el contenido de inclusiones y la precisión del tratamiento térmico. El control de calidad, incluidas las pruebas de fatiga, es fundamental.
2.4 Resistencia al desgaste
El acero 52100 presenta una buena resistencia al desgaste. Esta se ve significativamente mejorada por la presencia de partículas de cementita muy pequeñas y duras, distribuidas uniformemente en la microestructura tras un tratamiento térmico óptimo. Tratamientos especializados, como los procesos dúplex, pueden mejorar aún más las características de desgaste en comparación con el cromado estándar u otros aceros aleados como el 8620 en ciertas condiciones.
2.5 Templabilidad
Gracias a su contenido de cromo, el acero 52100 posee una buena templabilidad. Esto le permite alcanzar una dureza constante en toda su sección transversal, incluso en piezas de hasta aproximadamente 2,5 cm de espesor. Su templabilidad es comparable a la del acero 5280.
2.6 Maquinabilidad
Para obtener los mejores resultados de mecanizado y garantizar una respuesta uniforme durante los procesos de endurecimiento posteriores, se recomienda encarecidamente una microestructura esferoidizada para el acero 52100. Esta condición mejora la vida útil de la herramienta y el acabado superficial.
2.7 Limpieza y calidad del material
Alta calidad Acero para cojinetes 52100 Se produce con un fuerte énfasis en la solidez interna, la limpieza y la composición química uniforme.
- Control de inclusión: Para aplicaciones críticas como los rodamientos de bolas, son esenciales niveles muy bajos de inclusiones no metálicas (por ejemplo, tipo A, B, C, D) y un contenido mínimo de oxígeno.
- Procesos de fusión: Las técnicas de fusión avanzadas, como la fusión al vacío con electrodos consumibles (CEVM) o la reelaboración por electroescoria (ESR), pueden proporcionar la microestructura excepcionalmente limpia necesaria para aplicaciones exigentes como matrices pulidas.
- Consideraciones de casting: Al producir acero 52100 mediante colada continua moderna, los ciclos de homogeneización insuficientes pueden provocar segregación y distribuciones de carburo no deseadas, lo que afecta negativamente sus propiedades y su respuesta al tratamiento térmico.
- Normas: La norma ASTM A 535 cubre palanquillas, barras, tubos redondos, varillas y tubos de acero de aleación de calidad especial destinados a la fabricación de cojinetes antifricción.
2.8 Estabilidad dimensional
Lograr una alta estabilidad dimensional en componentes de acero 52100 requiere un control preciso del tratamiento térmico. Este material puede ser susceptible a la distorsión, por lo que, si el objetivo principal es la estabilidad máxima, podría ser necesario un revenido a una dureza menor. Las temperaturas de austenización o las prácticas de revenido incorrectas pueden provocar grietas.
2.9Soldabilidad
Es importante tener en cuenta que el acero para cojinetes 52100 generalmente se considera no soldable debido a su alto contenido de carbono, lo que lo hace propenso a agrietarse durante y después de la soldadura.
2.10 Dureza
Cuando se templa correctamente en aceite desde aproximadamente 850 °C (1560 °F) para lograr una microestructura de carburos esféricos dispersos en martensita revenida, el acero 52100 presenta una buena tenacidad. Esto se puede evaluar mediante pruebas estándar como la energía de impacto Charpy con entalla en V y la tenacidad a la fractura por deformación plana (KIc). Diversos estudios han demostrado que la bainita 52100 puede ofrecer una mayor tenacidad al impacto en comparación con algunos aceros forjados con polvo.
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3. Tratamiento térmico
El acero 52100 es un acero para cojinetes de gran importancia, valorado por su alta dureza. Esta dureza se desarrolla principalmente mediante la formación de martensita en su microestructura, resultado de una precisión... Tratamiento térmico del acero 52100Comprender estos procesos térmicos es clave para optimizar su acero 52100 componentes.
3.1 Endurecimiento del acero 52100: austenitización y temple
Para lograr la alta dureza requerida y la microestructura deseada en acero 52100Se emplea un proceso crítico de endurecimiento de dos pasos: austenización seguida de temple.
3.1.1 Austenitización
La etapa de austenización implica calentar el acero 52100 para transformar su estructura. Para obtener resultados óptimos, la temperatura de austenización para acero 52100 debe controlarse meticulosamente, idealmente alrededor 855 +/- 5 °CTambién se menciona el uso de temperaturas como 840 °C u 850 °C antes del temple. Es importante evitar el calentamiento. acero 52100 por encima de este rango específico (sobrecalentamiento), ya que esto puede generar un exceso de austenita retenida y un mayor riesgo de agrietamiento durante el enfriamiento.
3.1.2 Enfriamiento
Después de la austenización, acero 52100 se enfría rápidamente (se templa). Medios de enfriamiento comunes para acero 52100 incluir:
- Aceite
- Baño de sal
El martemping es otra técnica utilizada para acero 52100. Esto generalmente implica un enfriamiento en un baño de sal caliente, seguido de un enfriamiento en aire quieto, un método elegido para minimizar la distorsión.
3.2 Templado del acero 52100
Después del proceso de endurecimiento, el revenido es un paso crucial en el Tratamiento térmico del acero 52100 ciclo. Templado Se realiza a temperaturas inferiores al punto crítico inferior (Ac1) del acero. Sus principales objetivos son mejorar la tenacidad y aliviar las tensiones internas del acero. acero 52100.
Temperaturas de revenido y dureza resultante
La elección de la temperatura de revenido influye directamente en las propiedades finales del acero. acero 52100.
| Temperatura de revenido para acero 52100 | Dureza resultante típica (HRC) | Notas para aplicaciones de acero 52100 |
| 220°C o 240°C | Aprox. 60-60,5 HRC | Para una buena estabilidad dimensional en acero 52100, especialmente para aplicaciones de rodamientos (condiciones SO o S1). |
| 180°C o 190°C | Varía | También es un rango de templado común para acero 52100. |
| 150°C – 200°C | Varía | La dureza de acero 52100 Generalmente es bajo cuando se templa en este rango. |
A menudo se utiliza un temperamento doble para acero 52100, a veces con un tratamiento intermedio bajo cero (criogénico). Esto ayuda a garantizar que la austenita retenida se transforme y que las tensiones se alivien eficazmente.
3.3. Recocido del acero 52100 (Reblandecimiento)
Cuando acero 52100 necesita ser ablandado, por ejemplo, antes del mecanizado, el recocido es el método adecuado Tratamiento térmico del acero 52100.
Procesos de recocido y resultados del acero 52100
| Proceso de recocido para acero 52100 | Dureza objetivo (HB) | Microestructura resultante en acero 52100 | Beneficio principal del acero 52100 |
| Recocido estándar | Aprox. 198 HB | Perlita principalmente laminar | Suavidad general. |
| Recocido optimizado/esferoidizado | 180-190 HB | Estructura esferoidizada (carburos globulares en ferrita) | Maquinabilidad mejorada de acero 52100. |
La esferoidización, lograda mediante velocidades de enfriamiento controladas durante el recocido, produce carburos globulares en una matriz de ferrita, lo que mejora significativamente la maquinabilidad de acero 52100.
5. Tratamiento superficial del acero 52100
Para mejorar aún más la dureza de la superficie y la resistencia al desgaste, se pueden aplicar varios tratamientos de superficie. acero 52100 componentes.
- Cromado: Un tratamiento de superficie para acero 52100.
- Tratamiento Dúplex (Cromizado + Nitruración Plasma): Esta combinación puede ofrecer una mejor resistencia al desgaste para acero 52100 en comparación con el cromado solo.
- Endurecimiento por inducción: Este método se utiliza para lograr una alta dureza superficial en acero 52100Por ejemplo, se ha demostrado que se alcanzan 61-63 HRC en acero 52100 ejes.
Control cuidadoso de todos Tratamiento térmico del acero 52100 Las etapas, especialmente la austenización y el revenido, son esenciales para lograr el equilibrio deseado de dureza, tenacidad y estabilidad dimensional en el producto final. acero 52100 componentes.
4. Aplicaciones
Principalmente, el acero 52100 se utiliza para la fabricación rodamientos de bolas y es un grado clásico para acero para rodamientosSu papel fundamental en los componentes de rodamientos de alto rendimiento se destaca aún más por su especificación en ASTM A295 (para barras de acero de aleación laminadas en caliente para rodamientos antifricción) y ASTM A535 (para acero de calidad especial para rodamientos de bolas y rodillos).
Después del tratamiento térmico, el acero 52100 es adecuado para aplicaciones que exigen:
- Alta capacidad de carga
- Excelente resistencia al desgaste
- Largo vida de fatiga
Por consiguiente, se aplica con éxito en motores eléctricos, cajas de engranajes, ejes principales de motores aeronáuticos de turbinas de gas, transmisiones de helicópteros y cojinetes de soporte de laminadores de acero. Estos variados... 52100 aplicaciones de acero demostrar su versatilidad.
Más allá de los rodamientos, sus usos se extienden a procesos de fabricación especializados. Por ejemplo, se emplea como material de revestimiento en la soldadura por deposición de polvo con arco de plasma transferido (PTA). Una capa de acero 52100 que reviste un sustrato como AISI 1022M proporciona una resistencia significativa al desgaste y la fatiga, con el área crítica para la resistencia a la fatiga diseñada dentro de este revestimiento.
Además, sus propiedades hacen que el acero 52100 sea valioso para ciertos aplicaciones de acero para herramientasClasificado como acero semi-rápido, alcanza una dureza de 62-64 HRC. Si bien su resistencia al revenido y al desgaste puede ser inferior a la de algunos aceros de alta velocidad auténticos, se utiliza para herramientas de trabajo en frío o componentes mecánicos. Para matrices de hasta 50 mm (2 pulgadas) de diámetro, se utiliza acero 52100 fundido al vacío con electrodos consumibles o refundido por electroescoria. Tratado térmicamente a 59-61 HRC, este material proporciona una vida útil óptima de la matriz y es adecuado para el grabado fotoquímico para crear superficies de matriz pulidas y de bajo relieve.
5. Normas equivalentes a AISI 52100
- AISI/SAE: 52100
- China (GB): GCr15
- Número de serie: G52986
- DIN (W-Nr): 3505 (también conocido como 100Cr6)
- JIS: SUJ2
6. Suministro de formas y dimensiones
El acero para cojinetes 52100 que suministramos está disponible en diversas formas, incluyendo barras redondas, placas, losas, barras planas, barras cuadradas y bloques. Las dimensiones de las barras planas varían de: ancho 20–600 mm × espesor 20–400 mm × longitud 1000–5500 mm. Las dimensiones de las barras redondas varían de 20–400 mm de diámetro × longitud 1000–5500 mm. Las dimensiones de los bloques se obtienen cortando la barra plana.
Pruebas UT: septiembre de 1921-84 D/d, E/e.
Tratamiento de superficie: acabados superficiales originales negros, pelados, mecanizados/torneados, pulidos, rectificados o fresados.
Plazo de entrega: 30-45 días.
- ASM Internacional. (1990). Manual ASM: Vol. 1. Propiedades y selección: Hierros, aceros y aleaciones de alto rendimiento. ASM Internacional. ↩︎
Preguntas frecuentes
El acero de aleación 52100 es un acero para cojinetes que se caracteriza por ser un acero de aleación de cromo y alto contenido de carbono.
Entre las propiedades clave del acero 52100 se incluyen su alta dureza (hasta 66 Rockwell C con un tratamiento térmico adecuado) y una excelente resistencia al desgaste. Además, posee una gran resistencia y durabilidad, y mantiene una buena estabilidad dimensional. Si bien presenta una buena resistencia a la corrosión gracias a su contenido de cromo, también se caracteriza por ser bastante frágil en comparación con otros grados de acero, lo que le resta maleabilidad y resistencia a las fuerzas de impacto.
El acero 52100 tiene una excelente resistencia a la corrosión gracias a su alto contenido de cromo. Sin embargo, no es acero inoxidable y es menos resistente a la corrosión que otros tipos, como... Acero inoxidable 440C.
Cuando se trata térmicamente de forma adecuada, el acero 52100 puede alcanzar valores de dureza notablemente altos, hasta 66 Rockwell C (HRC).
Sí, el acero 52100 es magnético a temperatura ambiente.
Ventajas: Se vuelve muy duro con el tratamiento térmico, es súper resistente al desgaste y la fatiga, mantiene bien su forma en condiciones difíciles y puede ser excelente para mecanizar después de un tratamiento térmico adecuado.
Contras: Es menos resistente a la corrosión que los verdaderos aceros inoxidables, la soldadura puede ser complicada, es más frágil que otros aceros, puede ser un poco más caro y es difícil de mecanizar en su estado completamente endurecido.
El acero de aleación 52100 se utiliza principalmente en componentes sometidos a condiciones rigurosas y que requieren una deformación mínima durante su funcionamiento. Entre sus aplicaciones más comunes se incluyen rodamientos de servicio pesado (de bolas y de rodillos), bujes, levas, ejes y otros componentes sometidos a altas cargas y desgaste. También se utiliza en entornos industriales exigentes, como motores de aeronaves, máquinas herramienta y equipos offshore, así como en componentes de automoción y aviación.
Sí, el acero 52100 se considera un excelente acero para cuchillos, especialmente en manos de un herrero experto y con un tratamiento térmico adecuado. Es capaz de desarrollar un filo muy afilado, ofrece alta dureza y proporciona una excelente estabilidad del filo y facilidad de afilado con un buen tratamiento. Sin embargo, un tratamiento térmico deficiente puede provocar problemas como la gomosidad durante el afilado y una retención del filo deficiente.
Sí, el acero 52100 es una excelente opción para diversas aplicaciones de herramientas gracias a su alta dureza y resistencia al desgaste. Ejemplos específicos incluyen punzones, machos de roscar, matrices, rodillos de laminación, así como herramientas generales, cuchillas, cinceles, herramientas de corte en caliente y cinceles para torneado de madera.
El tratamiento térmico óptimo del acero 52100 implica pasos específicos para maximizar la dureza y la tenacidad. Esto suele incluir el recocido (a menudo una Transformación Eutectoide Divorciada o recocido DET con múltiples ciclos de calentamiento y enfriamiento por aire), seguido del endurecimiento (austenización) a temperaturas entre 1475 °F y 1525 °F durante 10-30 minutos. Es crucial un temple inmediato después de la austenización, seguido de un revenido a 300-500 °F, a menudo con múltiples ciclos, para equilibrar la dureza, la tenacidad y la ductilidad. Temperaturas de austenización más altas pueden aumentar la dureza, pero también conservar la austenita.
Un método común es el recocido por Transformación Eutectoide Divorciada (DET) para refinar el tamaño del grano. Este proceso implica calentar a 927 °C (1700 °F) durante 20 minutos y luego enfriar al aire hasta que el acero adquiera un color negro y magnético. A continuación, se recalienta a 793 °C (1460 °F) durante 30 minutos y luego se enfría al aire (y, opcionalmente, se repite este paso). Finalmente, el acero se deja enfriar lentamente en el horno a 677 °C (1250 °F) y luego se enfría al aire ambiente. Este proceso ayuda a reducir las tensiones internas y refina la microestructura del acero.
Para el acero 52100, se recomienda un aceite de temple medio o rápido.
El acero 52100 puede ser muy difícil de forjar, ya que requiere movimientos lentos y altas temperaturas para evitar fracturas por tensión. Sin embargo, su templabilidad media-baja y la ausencia de carburos a temperaturas de forja lo hacen más manejable para la forja en comparación con los aceros de temple al aire. En su estado totalmente templado, el 52100 es difícil de mecanizar, por lo que a menudo se requieren herramientas especializadas como herramientas de carburo o de nitruro de boro cúbico (CBN). Su maquinabilidad puede mejorarse mediante un recocido esferoidizante previo al mecanizado.
El forjado puede aumentar el potencial de rendimiento del acero 52100. El forjado a temperaturas bajas específicas, alrededor de 885 °C (1625 °F), puede evitar la pérdida de carbono y el crecimiento del grano, a la vez que mejora el acero. Este proceso, junto con el ciclado térmico (normalización), ayuda a disolver los carburos y a refinar el tamaño del grano, lo que mejora la resistencia al desgaste y el rendimiento general.
Sí, el acero de aleación AISI 52100 se puede trabajar en frío utilizando técnicas convencionales cuando se encuentra en condiciones de recocido o normalizado.
El acero 52100 contiene aproximadamente tres veces el contenido de cromo de Acero para herramientas O1Mientras que el acero O1 contiene carburos de tungsteno, el acero 52100 se caracteriza por lograr una estructura homogénea y de grano muy fino gracias a su cuidadosa fabricación, que a menudo implica fusión al vacío. Generalmente, se considera que el acero O1 es más fácil de tratar térmicamente que el acero 52100, y el acero 52100 es más difícil de forjar y tratar térmicamente correctamente. Sin embargo, muchos expertos afirman que, cuando todo se hace correctamente (especialmente un forjado exhaustivo y un tratamiento térmico específico), el acero 52100 ofrece un rendimiento superior en las cuchillas.
El acero inoxidable 440C resiste la corrosión dos veces mejor que el acero 52100 convencional. El 440C tiene un mejor rendimiento en términos de vida útil por fatiga y en condiciones de funcionamiento sin lubricación.
La retención de filo del acero 52100 no suele ser tan alta como la de algunos aceros avanzados, siendo similar a la de otros aceros al carbono y de baja aleación debido al volumen y la dureza de sus carburos de cementita. En pruebas, el acero 52100 demostró una retención de filo superior a la del acero 1086 y el damasco Wootz, pero inferior a la del acero AEB-L. En comparación con los aceros japoneses, algunos usuarios sugieren que aceros modernos como el Apex Ultra pueden ofrecer una retención de filo significativamente mayor gracias a elementos de aleación adicionales.
Sí, el acero 52100 puede utilizarse eficazmente como acero base en las hojas San Mai, especialmente si se dispone de un horno de tratamiento térmico, ya que es un acero de temple profundo. También se ha incorporado al acero de Damasco junto con materiales como el 1095, aunque lograr un fuerte contraste visual puede resultar difícil debido a sus composiciones similares.
Rodamientos. Se considera un material clásico y estándar para aplicaciones con alto contenido de carbono, en particular rodamientos de bolas y de rodillos.
Secciones de matriz. Se puede utilizar para matrices de hasta 50 mm de diámetro que requieren superficies con un pulido preciso.
Material de revestimiento en soldadura por arco de transferencia de polvo (PTA).
Aplicaciones que requieren buena resistencia al desgaste sin carburación.
La resistencia del acero 52100 depende en gran medida del tratamiento térmico específico aplicado.
Resistencia a la tracción: 585-620 MPa (85-90 ksi). Tras el temple en aceite a 850 °C (1560 °F), la resistencia a la tracción varía con la temperatura de revenido. Para aplicaciones en matrices, la resistencia a la tracción se indica en 80 000 psi (552 MPa) en estado recocido y en 120 000 psi (827 MPa) tras el temple en aceite y el revenido a 400 °F (204 °C).
Límite elástico: 450 MPa (65 ksi). Tras el temple en aceite desde 850 °C (1560 °F), el límite elástico varía con la temperatura de revenido. Para aplicaciones en matrices, el límite elástico se indica en 35 000 psi (241 MPa) en estado recocido y en 93 000 psi (641 MPa) tras el temple en aceite y el revenido a 400 °F (204 °C).
Resistencia a la compresión: 2760 MPa (400 ksi) o 2930 MPa (425 ksi).
Diferencias principales resumidas:
Contenido de cromo: 52100 contiene cromo, mientras que 1095 es un acero con alto contenido de carbono sin cromo significativo.
Aplicaciones principales: 52100 es principalmente un acero para cojinetes, mientras que 1095 es un acero con alto contenido de carbono de uso más general que se utiliza a menudo para resortes y cuchillas.
Resistencia a la corrosión: 52100 ofrece una resistencia a la corrosión ligeramente mejor que el carbono 1095 simple, aunque ninguno de los dos se considera un acero resistente a la corrosión.
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P20+Ni/1.2738
420/1.2083/2Cr13
acero inoxidable 422
Acero para cojinetes 52100
Acero inoxidable 440C
4140/42CrMo4/SCM440
4340/34CrNiMo6/1.6582
4130
5140/42Cr4/SCR440
SCM415
