What is GCr15 material?

GCr15 steel is a high-carbon chromium bearing steel and a low-alloy cold work mold steel. It is widely used due to its excellent hardness, wear resistance, and high contact fatigue performance after heat treatment.

What is the hardness of GCr15 in HRC?

After quenching, GCr15 steel typically achieves a hardness of ≥62 HRC, 61-65 HRC, or ≥63 HRC. After standard low-temperature tempering (150-190°C), its hardness generally ranges from 58-62 HRC to 61-65 HRC. For instance, GCr15, when oil quenched from 845°C and tempered at 150°C, can reach 61-65 HRC.

What is the difference between GCr15 and 52100?

GCr15 and 52100 steel are essentially the same material, serving as direct equivalents under different international standards. GCr15 is the Chinese designation, while 52100 is the American ASTM (American Society for Testing and Materials) designation.

Aço GCr15 | 52100

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O aço GCr15 é um aço de alto carbono com alto teor de cromo amplamente utilizado e também é considerado um aço de baixa liga para moldes de trabalho a frio. É um aço representativo entre os aços de alto carbono com alto teor de cromo. Este aço pode ser temperado em água ou óleo, dependendo da aplicação e das propriedades desejadas.

1. Composição 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 do ponto crítico do aço GCr15

Ponto crítico	Ac₁	Ac_cm	Ar1	Senhora
Temperatura (valor aproximado)/°C	745	900	700	246

3. Especificação do processo de forjamento de aço GCr15

Item	Temperatura de aquecimento/°C	Temperatura inicial de forjamento/°C	Temperatura final de forjamento/°C	Resfriamento
Lingote de aço	1150 ~ 1200	1100 ~ 1150	800 ~ 880	Primeiro resfrie ao ar até 700°C e depois resfrie no poço
Tarugo de aço	1080 ~ 1120	1050 ~ 1100	800 ~ 850	Primeiro resfrie ao ar até 700°C e depois resfrie no poço

4. Especificação do processo de tratamento térmico do aço GCr15

4.1 Pré-aquecimento

Plano Preliminar de Tratamento Térmico	Parâmetros do processo
Recozimento isotérmico após forjamento	Aquecer lentamente até 770 ~ 790 °C, manter por 1 ~ 2 h; resfriar no forno até 680 ~ 700 °C, manter por 3 ~ 4 h, depois resfriar no forno até abaixo de 550 °C e resfriar ao ar. Dureza: 180 ~ 229 HBW.
Revenimento de alta temperatura	Temperatura de aquecimento: 600 ~ 700 °C, manter por 2 ~ 3 h; resfriamento em forno ou ao ar. Dureza: 187 ~ 229 HBW. Usado principalmente para eliminar o estresse de usinagem antes da têmpera.
Normalizando	Temperatura de aquecimento: 930 ~ 950 °C, resfriamento ao ar. Dureza: 302 ~ 388 HBW. Usado para refinar os grãos de aço superaquecido e eliminar carbonetos de rede.
Têmpera e revenimento	Temperatura de têmpera: 840 ~ 860 °C, resfriamento em óleo; temperatura de revenimento: 660 ~ 680 °C, resfriamento em forno ou ao ar. Dureza: 197 ~ 217 HBW.

4.2 Têmpera

Plano de Processo de Têmpera	Parâmetros do processo
Processo de têmpera convencional	Temperatura de aquecimento: 830 ~ 850 °C, resfriamento em óleo. Dureza: 62 ~ 65 HRC.
Processo de têmpera isotérmica	Temperatura de aquecimento: 830 ~ 850°C, têmpera isotérmica de 240 ~ 300°C. Temperatura de revenimento: 180 ~ 200°C. Dureza: 58 ~ 62HRC.

Observação: Para economizar energia e tempo, o calor residual do forjamento pode ser usado no processo de têmpera isotérmica para substituir o recozimento de esferoidização.

Processamento ultrafino de carbonetos.

Processo de super-refinamento de carboneto

Processo de tratamento térmico

Parâmetros do processo

Tratamento de Super-refinamento

A temperatura da solução é de 1050 °C, seguida por um tratamento isotérmico em banho de sal a 300 ~ 350 °C para obter uma estrutura de bainita mais baixa. A temperatura de revenimento é de cerca de 720 °C com um tempo de retenção de 2 h, mas a dureza é muito alta, dificultando a usinagem. Uma alternativa é um processo de esferoidização de curta duração: aquecer a 720 °C e manter por uma hora, depois elevar a temperatura para 780 °C e manter por uma hora, resfriar novamente a 720 °C e manter por mais uma hora. Finalmente, o processo é resfriado em um forno a 500 °C antes da remoção. Este processo pode obter carbonetos esferoidizados ultrafinos.

4.3 Têmpera

Especificação do Processo de Têmpera

Temperatura de aquecimento/°C	Método de resfriamento	Dureza HRC
150 ~ 190	Resfriamento a óleo ou a ar	58 ~ 62

Temperatura de têmpera e dureza

Temperatura de têmpera/°C	Não temperado	200	300	400	500	550	600	650
Dureza HRC	62	61	56	49	40	36	31	28

Observação: Temperado em óleo a 830°C e revenido por duas horas.

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5. Propriedades mecânicas

O GCr15 é um aço especial para rolamentos. Possui boa temperabilidade, dureza e resistência ao desgaste, alta resistência à fadiga por contato e boa estabilidade dimensional durante têmpera e revenimento. Ferramentas e moldes fabricados com ele apresentam alta tenacidade e resistência ao desgaste após revenimento em baixa temperatura, o que pode prolongar significativamente sua vida útil.

Relação entre temperatura de têmpera, microestrutura e desempenho

Temperatura de têmpera/°C	Fração de massa de carbono na martensita (%)	Teor de austenita retida (fração de volume, %)	Dureza HRC	Resistência à flexão σ_bb/MPa	Resistência ao Impacto α_K /(J/cm²)
820	0,41, principalmente martensita ripada	-	62.8	3234	6.67
835	0,49, principalmente martensita ripada	10.40	63.7	2724	5.19
845	0,52, Mistura de ripas e martensita acicular	14.70	64.1	3420	5.19
855	0,55, Mistura de ripas e martensita acicular	-	64.9	3263	3.53
865	0,59, Mistura de ripas e martensita 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

Observação: Temperado a 160°C.

6. Aplicações

Rolamentos: Sua aplicação principal e mais difundida é na fabricação de vários tipos de rolamentos, incluindo rolamentos de pista, esferas de aço, rolos cônicos, rolos cilíndricos, rolos esféricos e agulhas.
Moldes e Matrizes (Trabalho a Frio): É frequentemente utilizado em matrizes de estampagem a frio, matrizes de repuxo a frio, matrizes de trefilação, matrizes de extrusão e matrizes/lâminas de corte. Também é adequado para moldes de plástico, especialmente aqueles que exigem alta resistência ao desgaste, resistência e capacidade de suportar altas cargas, e para outros moldes, como matrizes de laminação e matrizes de metalurgia do pó.
Ferramentas de medição de precisão: GCr15 é um material preferido para instrumentos de medição de precisão, como blocos padrão, medidores de plugue e medidores de anel de rosca.
Peças de máquinas: É utilizado em vários componentes de máquinas, incluindo pilares-guia e buchas-guia, injetores de motores a diesel e parafusos de avanço de precisão.
Outras aplicações: Também é usado para pinças de mola e como material para ferramentas de corte em geral.

7. Material equivalente

AISI/SAE: 52100
DIN (alemão): 100Cr6 (ou 1,3505)
JIS (japonês): SUJ2
ISO: 100Cr6

Perguntas frequentes

O que é material GCr15?

O aço GCr15 é um aço de alto teor de carbono e cromo para rolamentos e um aço de baixa liga para moldes de trabalho a frio. É amplamente utilizado devido à sua excelente dureza, resistência ao desgaste e alto desempenho de fadiga por contato após tratamento térmico.

Qual é a dureza do GCr15 em HRC?

Após a têmpera, o aço GCr15 normalmente atinge uma dureza de ≥62 HRC, 61-65 HRC ou ≥63 HRC. Após o revenimento padrão em baixa temperatura (150-190 °C), sua dureza geralmente varia de 58-62 HRC a 61-65 HRC. Por exemplo, o GCr15, quando temperado em óleo a 845 °C e revenido a 150 °C, pode atingir 61-65 HRC.

Qual é a diferença entre GCr15 e 52100?

Os aços GCr15 e 52100 são essencialmente o mesmo material, servindo como equivalentes diretos sob diferentes normas internacionais. GCr15 é a designação chinesa, enquanto 52100 é a designação americana da ASTM (Sociedade Americana de Testes e Materiais).

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