52100 Ležajno jeklo | 1.3505 | 100Cr6

2. Lastnosti ležajnega jekla 52100

V tem razdelku so podrobno opisane ključne lastnosti jekla AISI/SAE 52100, zaradi katerih je to priljubljen material v številnih panogah.

Potencial trdote in odziv na toplotno obdelavo

Eden izmed izstopajočih Lastnosti ležajnega jekla 52100 je njegova izjemna trdota.

• Dosegljiva trdota: Z ustrezno toplotno obdelavo jeklo 52100 dosledno doseže trdoto od 60 do 64 HRC po celotnem prerezu. Na primer, kos debeline 2,5 cm lahko doseže približno 60 HRC pri popuščanju pri temperaturi okoli 204 °C (400 °F).
• Uporaba ležajev: Za kritične komponente krogličnih ležajev je običajno določena minimalna trdota 62 HRC, ki se doseže po kaljenju in popuščanju.
• Vroča trdota: Pomembno je upoštevati, da se vroča trdota jekla 52100 znatno zmanjša z naraščanjem obratovalnih temperatur.

2.1 Značilnosti mikrostrukture

Mikrostruktura jekla 52100 po pravilni toplotni obdelavi je bistvenega pomena za njegovo delovanje:

• Tipična struktura: Sestavljen je predvsem iz martenzita z visoko vsebnostjo ogljika in fino razpršenih primarnih (neraztopljenih) sferičnih karbidov. Značilna je tudi vsebnost zadržanega avstenita od 5 do 10%.
• Prispevek k odpornosti proti obrabi: Za uporabo v ležajih se jeklo 52100 namerno avstenitizira pod temperaturo Acm. Ta postopek spodbuja nastanek cementitno-karbidnih nizov znotraj končne martenzitne strukture, kar znatno poveča odpornost proti obrabi.
• Čistoča: Čista mikrostruktura brez prekomernih vključkov je ključnega pomena, zlasti za aplikacije, ki zahtevajo visoko polirane površine, kot so na primer matrice.

2.2 Mehanske trdnosti jedra jekla 52100

Legirano jeklo 52100 je zasnovano za visoko nosilnost in odpornost.

2.3 Učinkovitost pri utrujenosti

Visoka utrujenostna življenjska doba je ključnega pomena lastnost ležajnega jekla 52100, zlasti za komponente, kot so drsni ležaji, ki so izpostavljeni cikličnim obremenitvam. Na odpornost proti utrujenosti lahko vplivajo dejavniki, kot sta vsebnost vključkov in natančnost toplotne obdelave. Nadzor kakovosti, vključno s preskusi utrujenosti, je bistvenega pomena.

2.4 Odpornost proti obrabi

Jeklo 52100 kaže dobro odpornost proti obrabi. To je znatno izboljšano zaradi prisotnosti zelo majhnih, trdih delcev cementita, ki so po optimalni toplotni obdelavi enakomerno porazdeljeni v mikrostrukturi. Specializirane obdelave, kot so dupleksni postopki, lahko v določenih pogojih dodatno izboljšajo obrabne lastnosti v primerjavi s standardnim kromiranjem ali drugimi legiranimi jekli, kot je 8620.

2.5 Kaljivost

Zaradi vsebnosti kroma ima jeklo 52100 dobro kaljivost. To mu omogoča, da doseže enakomerno trdoto po celotnem prerezu v delih debeline do približno 2,5 cm. Njegova kaljivost je primerljiva s kaljivostjo jekla 5280.

2.6 Obdelovalnost

Za najboljše rezultate obdelave in zagotovitev enakomernega odziva med nadaljnjimi procesi kaljenja je za jeklo 52100 zelo priporočljiva sferoidizirana mikrostruktura. Ta pogoj izboljša obstojnost orodja in površinsko obdelavo.

2.7 Čistoča in kakovost materiala

Visoka kakovost 52100 ležajno jeklo je proizveden z močnim poudarkom na notranji trdnosti, čistoči in enotni kemični sestavi.

• Nadzor vključitve: Za kritične aplikacije, kot so kroglični ležaji, so bistvene zelo nizke ravni nekovinskih vključkov (npr. tipa A, B, C, D) in minimalna vsebnost kisika.
• Postopki taljenja: Napredne tehnike taljenja, kot sta vakuumsko taljenje s potrošnimi elektrodami (CEVM) ali pretaljevanje z elektrožlindro (ESR), lahko zagotovijo izjemno čisto mikrostrukturo, potrebno za zahtevne aplikacije, kot so polirani kalupi.
• Premisleki glede ulivanja: Pri proizvodnji jekla 52100 s sodobnim kontinuirnim litjem lahko nezadostni cikli homogenizacije povzročijo segregacijo in neželeno porazdelitev karbidov, kar negativno vpliva na njegove lastnosti in odziv na toplotno obdelavo.
• Standardi: Standard ASTM A 535 zajema palice, okrogle cevi, palice in cevi iz legiranega jekla posebne kakovosti, namenjene za izdelavo antifrikcijskih ležajev.

2.8 Dimenzijska stabilnost

Doseganje zelo visoke dimenzijske stabilnosti pri jeklenih komponentah 52100 zahteva natančen nadzor nad toplotno obdelavo. Jeklo je lahko občutljivo na deformacije, zato je lahko potrebno popuščanje na nižjo trdoto v primerjavi z nekaterimi naprednimi jekli, če je glavni cilj končna stabilnost. Nepravilne temperature avstenitizacije ali postopki popuščanja lahko povzročijo razpoke.

2.9 Varljivost

Pomembno je omeniti, da ležajno jeklo 52100 na splošno velja za nevarljivo zaradi visoke vsebnosti ogljika, zaradi česar je nagnjeno k razpokanju med in po varjenju.

2.10 Trdoživost

Ko je jeklo 52100 pravilno kaljeno v olju pri temperaturi okoli 850 °C (1560 °F), da se doseže mikrostruktura razpršenih sferičnih karbidov v popuščenem martenzitu, kaže dobro žilavost. To je mogoče oceniti s standardnimi preskusi, kot sta udarna energija Charpy V-zareza in lomna žilavost pri ravninski deformaciji (KIc). Študije so pokazale, da lahko bainit 52100 ponuja večjo udarno žilavost v primerjavi z nekaterimi prašno kovanimi jekli.