Aço para rolamentos 52100 | 1.3505 | 100Cr6

2. Propriedades do aço para rolamentos 52100

Esta seção detalha as características críticas do aço AISI/SAE 52100 que o tornam um material preferido em diversos setores.

Potencial de dureza e resposta ao tratamento térmico

Um dos destaques Propriedades do aço para rolamentos 52100 é sua capacidade excepcional de dureza.

• Dureza alcançável: Com tratamento térmico adequado, o aço 52100 atinge consistentemente uma dureza de 60 a 64 HRC em toda a sua seção transversal. Por exemplo, uma peça de 1 polegada de espessura pode atingir aproximadamente 60 HRC quando temperada a cerca de 204 °C (400 °F).
• Aplicações de rolamentos: Para componentes críticos de rolamentos de esferas, uma dureza mínima de 62 HRC é normalmente especificada e alcançada após têmpera e revenimento.
• Dureza a quente: É importante considerar que a dureza a quente do aço 52100 diminui consideravelmente à medida que as temperaturas operacionais aumentam.

2.1 Características da Microestrutura

A microestrutura do aço 52100 após tratamento térmico correto é fundamental para seu desempenho:

• Estrutura típica: Consiste principalmente em martensita com alto teor de carbono com carbonetos esféricos primários (não dissolvidos) finamente dispersos. Um teor de austenita retida de 5 a 10% também é típico.
• Contribuição para a resistência ao desgaste: Para aplicações em rolamentos, o aço 52100 é intencionalmente austenitizado abaixo de sua temperatura Acm. Esse processo estimula a formação de matrizes de carboneto de cementita na estrutura martensítica final, aumentando significativamente a resistência ao desgaste.
• Limpeza: Uma microestrutura limpa, livre de inclusões excessivas, é essencial, especialmente para aplicações que exigem superfícies altamente polidas, como matrizes.

2.2 Resistências mecânicas do núcleo do aço 52100

O aço de liga 52100 é projetado para alta capacidade de carga e resiliência.

2.3 Desempenho de fadiga

A alta vida útil em fadiga é crítica propriedade do aço de rolamento 52100, especialmente para componentes como mancais de deslizamento submetidos a cargas cíclicas. A resistência à fadiga pode ser influenciada por fatores como o teor de inclusão e a precisão do tratamento térmico. O controle de qualidade, incluindo os testes de fadiga, é fundamental.

2.4 Resistência ao desgaste

O aço 52100 demonstra boa resistência ao desgaste. Isso é significativamente aprimorado pela presença de partículas de cementita duras e muito pequenas, distribuídas uniformemente na microestrutura após tratamento térmico otimizado. Tratamentos especializados, como processos duplex, podem melhorar ainda mais as características de desgaste em comparação com a cromagem padrão ou outros aços de liga, como o 8620, em determinadas condições.

2.5 Temperabilidade

Graças ao seu teor de cromo, o aço 52100 possui boa temperabilidade. Isso lhe permite atingir dureza consistente em toda a sua seção transversal em peças de até aproximadamente 2,5 cm de espessura. Sua temperabilidade é comparável à do aço 5280.

2.6 Usinabilidade

Para obter os melhores resultados de usinagem e garantir uma resposta uniforme durante os processos de têmpera subsequentes, uma microestrutura esferoidizada é altamente recomendada para o aço 52100. Essa condição melhora a vida útil da ferramenta e o acabamento superficial.

2.7 Limpeza e qualidade dos materiais

Alta qualidade Aço para rolamentos 52100 é produzido com forte ênfase na solidez interna, limpeza e composição química uniforme.

• Controle de inclusão: Para aplicações críticas como rolamentos de esferas, níveis muito baixos de inclusões não metálicas (por exemplo, Tipo A, B, C, D) e conteúdo mínimo de oxigênio são essenciais.
• Processos de fusão: Técnicas avançadas de fusão, como fusão a vácuo com eletrodo consumível (CEVM) ou refusão por eletroescória (ESR), podem fornecer a microestrutura excepcionalmente limpa necessária para aplicações exigentes, como matrizes polidas.
• Considerações sobre o elenco: Ao produzir aço 52100 por meio de fundição contínua moderna, ciclos de homogeneização insuficientes podem levar à segregação e distribuições indesejáveis de carboneto, impactando negativamente suas propriedades e resposta ao tratamento térmico.
• Padrões: A norma ASTM A 535 abrange tarugos, barras, tubos redondos, barras e tubos de liga de aço de qualidade especial destinados à fabricação de rolamentos antifricção.

2.8 Estabilidade Dimensional

Alcançar altíssima estabilidade dimensional em componentes de aço 52100 exige controle preciso do tratamento térmico. O aço 52100 pode ser sensível à distorção, e o revenimento para uma dureza mais baixa pode ser necessário em comparação com alguns aços avançados, caso a estabilidade máxima seja o objetivo principal. Temperaturas de austenitização ou práticas de revenimento incorretas podem levar à formação de trincas.

2.9Soldabilidade

É importante observar que o aço para rolamentos 52100 é geralmente considerado não soldável devido ao seu alto teor de carbono, o que o torna propenso a rachaduras durante e após a soldagem.

2.10 Resistência

Quando corretamente temperado em óleo a uma temperatura de aproximadamente 850 °C (1560 °F) para obter uma microestrutura de carbonetos esféricos dispersos em martensita revenida, o aço 52100 apresenta boa tenacidade. Isso pode ser avaliado por meio de ensaios padrão, como a energia de impacto Charpy em V e a tenacidade à fratura por deformação plana (KIc). Estudos demonstraram que a bainita 52100 pode oferecer maior tenacidade ao impacto em comparação com alguns aços forjados a pó.