Acero GCr15 | 52100
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El acero GCr15 es un acero de alto contenido de carbono y cromo ampliamente utilizado, y también se considera un acero de baja aleación para moldes de trabajo en frío. Es un grado representativo entre los aceros de alto contenido de carbono y cromo. Este acero puede templarse en agua o en aceite, según la aplicación y las propiedades deseadas.
1. Composición química (GB/T 18254—2002)
| C | Si | Mn | Cr | P | S | V |
| 0.95 ~ 1.05 | 0.15 ~ 0.35 | 0.25 ~ 0.45 | 1.40 ~ 1.65 | ≤0,025 | ≤0,025 | — |
2. Temperatura del punto crítico del acero GCr15
| Punto crítico | C.A1 | C.Acentímetro | Ar1 | EM |
| Temperatura (valor aproximado)/°C | 745 | 900 | 700 | 246 |
3. Especificación del proceso de forjado de acero GCr15
| Artículo | Temperatura de calentamiento/°C | Temperatura inicial de forjado/°C | Temperatura final de forjado/°C | Enfriamiento |
| Lingote de acero | 1150 ~ 1200 | 1100 ~ 1150 | 800 ~ 880 | Primero enfriar al aire hasta 700 °C, luego enfriar en foso. |
| Lingote de acero | 1080 ~ 1120 | 1050 ~ 1100 | 800 ~ 850 | Primero enfriar al aire hasta 700 °C, luego enfriar en foso. |
4. Especificación del proceso de tratamiento térmico del acero GCr15
4.1 Precalentamiento
| Plan preliminar de tratamiento térmico | Parámetros del proceso |
| Recocido isotérmico después del forjado | Calentar lentamente a 770 ~ 790 °C, mantener durante 1 ~ 2 h; enfriar en horno a 680 ~ 700 °C, mantener durante 3 ~ 4 h, luego enfriar en horno a menos de 550 °C y enfriar al aire. Dureza: 180 ~ 229 HBW. |
| Templado a alta temperatura | Temperatura de calentamiento: 600 ~ 700 °C, mantener durante 2 ~ 3 h; enfriar en horno o al aire. Dureza: 187 ~ 229 HBW. Se utiliza principalmente para eliminar las tensiones de mecanizado antes del temple. |
| Normalización | Temperatura de calentamiento: 930 ~ 950 °C, enfriamiento al aire. Dureza: 302 ~ 388 HBW. Se utiliza para refinar el grano del acero sobrecalentado y eliminar los carburos reticulados. |
| Temple y revenido | Temperatura de temple: 840 ~ 860 °C, enfriamiento en aceite; temperatura de revenido: 660 ~ 680 °C, enfriamiento en horno o al aire. Dureza: 197 ~ 217 HBW. |
4.2 Enfriamiento
| Plan del proceso de temple | Parámetros del proceso |
| Proceso de temple convencional | Temperatura de calentamiento: 830 ~ 850 °C, con aceite refrigerante. Dureza: 62 ~ 65 HRC. |
| Proceso de enfriamiento isotérmico | Temperatura de calentamiento: 830 ~ 850 °C, temple isotérmico a 240 ~ 300 °C. Temperatura de revenido: 180 ~ 200 °C. Dureza: 58 ~ 62 HRC. |
Nota: Para ahorrar energía y tiempo, el calor residual del forjado puede utilizarse en el proceso de temple isotérmico, sustituyendo así el recocido de esferoidización.
Procesamiento ultrafino de carburos.
Proceso de superrefinamiento de carburo
| Proceso de tratamiento térmico | Parámetros del proceso |
| Tratamiento de superrefinamiento | La temperatura de solución es de 1050 °C, seguida de un tratamiento isotérmico en un baño de sales a 300-350 °C para obtener una estructura de bainita inferior. La temperatura de revenido es de alrededor de 720 °C con un tiempo de mantenimiento de 2 h, pero la dureza es demasiado alta, lo que dificulta el mecanizado. Una alternativa es un proceso de esferoidización de corta duración: calentar a 720 °C y mantener durante una hora, luego elevar la temperatura a 780 °C y mantener durante una hora, luego enfriar de nuevo a 720 °C y mantener durante otra hora. Finalmente, enfriar en horno a 500 °C antes de retirar. Este proceso permite obtener carburos esferoidizados ultrafinos. |
4.3 Templado
Especificación del proceso de templado
| Temperatura de calentamiento/°C | Método de enfriamiento | Dureza HRC |
| 150 ~ 190 | Refrigeración por aceite o por aire. | 58 ~ 62 |
Temperatura de revenido y dureza
| Temperatura de templado/°C | Sin templar | 200 | 300 | 400 | 500 | 550 | 600 | 650 |
| Dureza HRC | 62 | 61 | 56 | 49 | 40 | 36 | 31 | 28 |
Nota: Aceite templado a 830 °C y revenido durante dos horas.
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5. Propiedades mecánicas
GCr15 es un acero especial para cojinetes. Posee buena templabilidad, dureza y resistencia al desgaste, alta resistencia a la fatiga por contacto y buena estabilidad dimensional durante el temple y el revenido. Las herramientas y moldes fabricados con él presentan alta tenacidad y resistencia al desgaste tras el revenido a baja temperatura, lo que puede prolongar significativamente su vida útil. GCr15 es la designación china para AISI 52100. Los rangos de composición y los valores de dureza para este grado se recogen en la Propiedades del acero 52100 referencia.
Relación entre la temperatura de temple, la microestructura y el rendimiento
| Temperatura de enfriamiento/°C | Fracción de masa de carbono en la martensita (%) | Contenido de austenita retenida (fracción de volumen, %) | Dureza HRC | Resistencia a la flexión σcama y desayuno/MPa | Resistencia al impacto αK /(J/cm²) |
| 820 | 0,41, Principalmente martensita laminar | — | 62.8 | 3234 | 6.67 |
| 835 | 0,49, principalmente martensita laminar | 10.40 | 63.7 | 2724 | 5.19 |
| 845 | 0,52, Mezcla de martensita laminar y acicular | 14.70 | 64.1 | 3420 | 5.19 |
| 855 | 0,55, Mezcla de martensita laminar y acicular | — | 64.9 | 3263 | 3.53 |
| 865 | 0,59, Mezcla de martensita laminar y acicular | 16.90 | 65.1 | 2960 | 3.43 |
| 875 | 0,67, principalmente martensita acicular | 21.20 | 65.4 | 2739 | 2.55 |
| 885 | 0,67, principalmente martensita acicular | — | 65.3 | 2450 | 2.45 |
Nota: Templado a 160°C.
6. Aplicaciones
- Rodamientos: Su aplicación principal y más extendida es la fabricación de diversos tipos de rodamientos, incluyendo pistas de rodadura, bolas de acero, rodillos cónicos, rodillos cilíndricos, rodillos esféricos y agujas.
- Moldes y matrices (trabajo en frío): Se utiliza frecuentemente para matrices de estampado en frío, matrices de conformado en frío, matrices de embutición, matrices de extrusión y matrices/cuchillas de corte. También es adecuado para moldes de plástico, especialmente aquellos que requieren alta resistencia al desgaste, robustez y capacidad para soportar cargas elevadas, así como para otros moldes como matrices de laminación y matrices de metalurgia de polvos.
- Herramientas de medición de precisión: El GCr15 es un material preferido para instrumentos de medición de precisión como bloques patrón, calibres de tapón y calibres de anillo de rosca.
- Componentes de maquinaria: Se utiliza en diversos componentes de maquinaria, incluidos pilares y casquillos guía, inyectores de motores diésel y husillos de precisión.
- Otras aplicaciones: También se utiliza para pinzas de sujeción de resorte y como material para herramientas de corte en general.
7. Material equivalente
- AISI/SAE: 52100
- DIN (alemán): 100Cr6 (o 1,3505)
- JIS (japonés): SUJ2
- ISO: 100Cr6