52100 Steel Tehnični pregled

Tehnični pregled jekla 52100: 52100 je razred nizkolegiranega jekla, ki je v prvi vrsti priznan kot klasični standard za uporabo kotalnih ležajev. Zaradi visoke vsebnosti ogljika in dodatka kroma služijo njegove karakteristike delovanja, zlasti trdota, odpornost proti obrabi in odpornost proti utrujenosti, kot merilo za ocenjevanje drugih ležajnih jekel. To dokazuje njegovo dokazano zanesljivost v zahtevnih industrijskih komponentah.

1. Kemična sestava jekla 52100

• Ogljik (C):98 – 1.10%
• Krom (Cr): 30 – 1.60%
• Mangan (Mn): 25 – 0,50%
• Silicij (Si): 15 – 0,35%

Sledovi fosforja (P) in žvepla (S) so v skladu s standardnimi postopki izdelave jekla minimalni. Upoštevajte, da se natančni odstotki lahko nekoliko razlikujejo glede na posebne standarde (npr. ASTM A295, AMS 6490/6491).

2. 52100 Toplotna obdelava jekla in posledične lastnosti

Doseganje optimalnih lastnosti jekla 52100 je v veliki meri odvisno od pravilnih postopkov toplotne obdelave.

2.1 Toplotna obdelava

1. Avsteniziranje (obdelava z raztopino): segrejte na približno 850 °C (1560 °F).
2. Kaljenje: Običajno se izvaja v olju.
3. Kaljenje: Izvaja se v območju 180-250 °C (355-480 °F), odvisno od ciljne trdote in ravnovesja žilavosti.

2.2 Mikrostruktura

Pravilna toplotna obdelava daje mikrostrukturo, ki je pretežno sestavljena iz rahlo kaljenega martenzita. Ključne lastnosti vključujejo fino razpršene primarne (neraztopljene) karbide, ki pomembno prispevajo k odpornosti proti obrabi, in potencialno majhen odstotek (do ~5%) zadržanega avstenita.

2.3 Pomen pravilne obdelave

Natančna kontrola toplotne obdelave, zlasti temperature popuščanja, je kritična. Višje temperature popuščanja običajno zmanjšajo trdoto in trdnost, vendar lahko povečajo žilavost. Nepravilni postopki, kot so neustrezne temperature žarjenja (npr. 350 °C / 660 °F), lahko povzročijo neželene mikrostrukture, ki vsebujejo perlit in čezmerno količino prostega cementita, kar povzroči prezgodnjo okvaro komponent. Razmerje med temperaturo popuščanja in lomno žilavostjo je ključno pri načrtovanju.

2.4 Mehanske lastnosti

• Trdota: Visoka trdota je dosegljiva po toplotni obdelavi. Na primer, 59-61 HRC je pogosto tarča za optimalno življenjsko dobo matrice.
• Odpornost proti obrabi: odlična zaradi visoke vsebnosti ogljika in prisotnosti trdih kromovih karbidov v mikrostrukturi.
• Trdnost na utrujenost: Visoka trdnost na utrujenost je značilna in bistvena za odpornost na utrujenost kotalnih kontaktov v ležajih.
• Youngov modul: Približno 210 GPa, kar kaže na visoko togost materiala.

2.5 Varljivost:

Zaradi visoke vsebnosti ogljika jeklo 52100 na splošno velja za nevarljivo z običajnimi metodami. Poskusi varjenja pogosto povzročijo razpoke v toplotno prizadetem območju (HAZ).

3. 52100 Aplikacije za jeklo

Zaradi kombinacije visoke trdote, odpornosti proti obrabi in odpornosti proti utrujenosti je jeklo 52100 primerno za različne zahtevne aplikacije:

• Kotalni ležaji: Uporabljajo se predvsem za ležaje notranjih obročev, zunanjih obročev, kroglic in valjev. Vrhunski razredi kakovosti (npr. AMS6490D, AMS6491E) pogosto določajo vakuumsko topljen (VIM) ali elektrolitsko pretopljen (ESR) material za večjo čistočo in izboljšano življenjsko dobo pri kritičnih aplikacijah, kot je letalstvo.
• Orodje in matrica: Primerno za določene manjše matrice (do pribl. 50 mm / 2 palca), zlasti kjer so potrebne visoko polirane površine. Lahko se uporablja tudi za matrice z nizkim reliefom, izdelane s fotokemičnim jedkanjem.
• Druge precizne komponente: aplikacije vključujejo merilne bloke, precizna merilna orodja, hibridne gredi in druge komponente, ki zahtevajo visoko dimenzijsko stabilnost in odpornost proti obrabi.
• Noži: Uporabljajo se v nekaterih vrstah visoko zmogljivih rezil nožev, ki zahtevajo dobro zadrževanje robov.

4. Možnosti izboljšave površine

Površinsko obdelavo je mogoče uporabiti za jeklo 52100 za nadaljnje izboljšanje površinskih lastnosti, kot sta odpornost proti obrabi ali koroziji. Primeri vključujejo postopke kromiranja ali dupleksa (kot je kombinirano termoreaktivno nanašanje/difuzija (TRD) in plazemsko nitriranje (PN)). Raziskave kažejo, da lahko nekatere dvostranske obdelave nudijo boljše obrabne lastnosti v primerjavi s samim standardnim kromiranjem.

5. Enakovredni standardi in alternative

5.1 Splošne oznake:

• AISI/SAE: 52100
• Kitajska (GB): GCr15
• UNS: G52986
• DIN (W-Nr): 3505 (znan tudi kot 100Cr6)
• JIS: SUJ2
• AMS: AMS 6490, AMS 6491 (Ležajno jeklo vrhunske kakovosti za letala)
• ASTM: A295 (standardna specifikacija za jeklo z visoko vsebnostjo ogljika kotnih ležajev)

(Opomba: vedno preverite specifično standardno revizijo, ki je potrebna za vašo aplikacijo)

5.2 Alternative:

Raziskave in razvoj se nadaljujejo na področju ležajnih jekel. Alternativne stopnje, kot je jeklo 5280, so bile raziskane, da bi ponudile primerljive lastnosti in hkrati potencialno poenostavile proizvodne procese, kot je neprekinjeno litje, v primerjavi z 52100.

6. Povzetek

52100 je nizkolegirano jeklo z visoko vsebnostjo ogljika, kroma, ki je znano po svoji odlični trdoti, odpornosti proti obrabi in trdnosti na utrujenost po ustrezni toplotni obdelavi. Njegovo delovanje je odvisno od doseganja želene kaljene martenzitne mikrostrukture s finimi karbidi. Ostaja industrijski standard za številne aplikacije kotalnih ležajev in se učinkovito uporablja v posebnih orodjih in natančnih komponentah.

Pri Aobo Steel imamo bogate izkušnje s kovanjem in dobavo jekla 52100. Pišite nam, da se pogovorimo o vaših posebnih tehničnih zahtevah in o tem, kako lahko zagotovimo pravo materialno rešitev za vašo aplikacijo.

7. Jeklo 52100 proti jeklu D2

• Vsebnost ogljika in kroma: D2 ima znatno večjo vsebnost ogljika in kroma kot 52100.

• Aplikacije: 52100 je predvsem ležajno jeklo, medtem ko je D2 orodno jeklo, zlasti za uporabo v hladnem.

• Trdota: D2 lahko doseže podobno ali nekoliko nižjo največjo trdoto kot toplotno obdelana obloga 52100, vendar je njegova odpornost proti obrabi primarna značilnost.

• Žilavost: Na splošno velja, da je 52100 trdnejše od visokoogljičnih jekel, kot je D2, čeprav D2 ponuja dobro ravnotežje za svoj razred.

• Kaljivost: Oba sta lahko utrjena, D2 pa je utrjen na zraku, kar vodi do manjšega popačenja v večjih delih.

• Odpornost proti obrabi: D2 je posebej oblikovan za odlično odpornost proti obrabi, kar je ključna razlika od 52100.

• Odpornost proti koroziji: 52100 ima sorazmerno nižjo odpornost proti koroziji kot druga ležajna jekla, medtem ko visoka vsebnost kroma v D2 prispeva k dobri odpornosti proti obrabi, ne predvsem odpornosti proti koroziji.

pogosta vprašanja

1. Za kaj je jeklo 52100 dobro?

• Kotalni ležaji. Velja za klasičen in standardni material za visokoogljične ležaje, zlasti kroglične in valjčne ležaje.

• Die deli. Uporablja se lahko za matrice do premera 50 mm, ki zahtevajo kritično polirane površine.

• Material za oblogo pri varjenju s prenosom prahu (PTA).

• Aplikacije, ki zahtevajo dobro odpornost proti obrabi brez naogljičenja.

2. Kakšna je trdnost jekla 52100?

Trdnost jekla 52100 je močno odvisna od uporabljene specifične toplotne obdelave.

• Natezna trdnost:

◦Lahko sega od 585-620 MPa (85-90 ksi).

◦ Po kaljenju v olju od 850 °C (1560 °F) se natezna trdnost spreminja glede na temperaturo popuščanja.

◦ Za uporabo v matricah je natezna trdnost navedena kot 80.000 psi (552 MPa) v žarjenem stanju in 120.000 psi (827 MPa) pri kaljenju v olju in popuščanju pri 400 °F (204 °C).

• Moč tečenja:

◦ Lahko je 450 MPa (65 ksi).

◦ Po kaljenju v olju od 850 °C (1560 °F) se meja tečenja spreminja glede na temperaturo popuščanja.

◦ Za uporabo v matricah je meja tečenja navedena kot 35.000 psi (241 MPa) v žarjenem stanju in 93.000 psi (641 MPa) pri kaljenju v olju in popuščanju pri 400 °F (204 °C).

• Tlačna trdnost:

◦ Lahko doseže 2760 MPa (400 ksi) ali 2930 MPa (425 ksi).

3. Kakšna je razlika med jeklom 52100 in 1095?

Povzetek glavnih razlik:

• Vsebina Chromiuma: 52100 vsebuje krom, medtem ko je 1095 navadno visokoogljično jeklo brez znatne vsebnosti kroma.

• Primarne aplikacije: 52100 je večinoma ležajno jeklo, medtem ko je 1095 bolj splošno uporabno visokoogljično jeklo, ki se pogosto uporablja za vzmeti in rezila.

• Kaljivost: Oba sta kaljiva, vendar vsebnost kroma v 52100 vpliva na odziv toplotne obdelave.

• Odpornost proti koroziji: 52100 ponuja nekoliko boljšo odpornost proti koroziji kot navadni ogljik 1095 zaradi vsebnosti kroma, čeprav nobeno ne velja za jeklo, odporno proti koroziji.