SUJ2 frente a 100Cr6: Composición, tratamiento térmico, propiedades y aplicaciones

Introducción

SUJ2 y 100Cr6 son dos denominaciones reconocidas en la industria para aceros de rodamiento con alto contenido de carbono y cromo, utilizados mundialmente en elementos rodantes, anillos y otros componentes resistentes al desgaste. Ingenieros, gerentes de compras y planificadores de producción suelen tener que elegir entre estas calidades al especificar componentes de rodamientos, ejes o piezas de desgaste donde la templabilidad, el acabado superficial y la estabilidad dimensional bajo contacto de rodadura son fundamentales.

El dilema práctico de la selección suele centrarse en la estandarización regional y la cadena de suministro (prácticas de diseño/especificaciones japonesas frente a europeas), en contraposición a la equivalencia metalúrgica: ambos grados están destinados al mismo ámbito de aplicación, pero se rigen por normas y tolerancias de fabricación diferentes. Este artículo compara normas, composición química, microestructura, respuesta al tratamiento térmico, rendimiento mecánico, aspectos de fabricación y recomendaciones de aplicación para que los profesionales técnicos puedan tomar una decisión fundamentada.

1. Normas y designaciones

• SUJ2: Designación de la Norma Industrial Japonesa (JIS) comúnmente citada como JIS G4805 SUJ2. Equivalente a AISI 52100 en muchos aspectos.
• 100Cr6: Designación según la norma europea EN (EN 100Cr6). También se conoce como 1.3505 en el sistema numérico EN.
• Equivalentes AISI/ASTM: El AISI 52100 se considera comúnmente equivalente tanto al SUJ2 como al 100Cr6 para muchas aplicaciones de rodamientos.
• GB (China): Normalmente se suministra bajo equivalentes chinos GB para aceros para rodamientos, que se ajustan estrechamente a estas composiciones químicas.

Clasificación: Tanto el SUJ2 como el 100Cr6 son aceros para rodamientos con alto contenido de carbono y aleación de cromo (no inoxidables, para herramientas/contacto rodante). No son aceros inoxidables ni grados HSLA.

2. Composición química y estrategia de aleación

La siguiente tabla resume los rangos de composición típicos para SUJ2 y 100Cr6. Los valores se dan como porcentaje en masa y representan rangos de especificación comunes; se deben consultar los certificados específicos de los proveedores para conocer los límites exactos.

Elemento	SUJ2 (rango típico, % en peso)	100Cr6 (rango típico, % en peso)
do	0,95 – 1,10	0,95 – 1,05
Minnesota	0,25 – 0,45	0,25 – 0,45
Si	0,15 – 0,35	0,15 – 0,35
PAG	≤ 0,03 – 0,04	≤ 0,03 – 0,04
S	≤ 0,03 – 0,04	≤ 0,03 – 0,04
Cr	1.30 – 1.60	1.30 – 1.65
Ni	≤ 0,30 (traza)	≤ 0,30 (traza)
Mes	≤ 0,08 (generalmente ninguno)	≤ 0,08 (generalmente ninguno)
V, Nb, Ti, B, N	Normalmente no se especifica o está presente en niveles ínfimos.	Normalmente no se especifica o está presente en niveles ínfimos.

Cómo afecta la aleación al rendimiento: - Carbono: Contribuyente principal a la templabilidad y dureza de la martensita; ~1,0% de C permite una alta dureza y una alta resistencia al desgaste abrasivo después del temple y revenido. - Cromo (~1,3–1,6%): Aumenta la templabilidad y contribuye a la resistencia al desgaste y a la estabilidad del revenido; no es lo suficientemente alto como para conferir resistencia a la corrosión del acero inoxidable. - Mn/Si: Contribuye a la desoxidación y a la resistencia; el Mn también ayuda a la templabilidad. - Se controlan los bajos niveles de P/S para el rendimiento a la fatiga y el control de la inclusión.

Estrategia general de aleación: maximizar la dureza y la resistencia al desgaste alcanzables mediante un alto contenido de carbono y un contenido moderado de cromo, manteniendo una composición química simple para controlar las inclusiones y la vida útil a la fatiga.

3. Microestructura y respuesta al tratamiento térmico

Microestructuras típicas: - Estado recocido/recocido blando: carburos predominantemente esferoidizados en una matriz ferrítica para una buena maquinabilidad. Esta es la microestructura inicial preferida para el conformado y el mecanizado. Temple y revenido: matriz martensítica con finos carburos de cromo dispersos; proporciona alta dureza y resistencia al desgaste. El endurecimiento integral es típico en anillos y bolas de rodamientos hasta ciertos tamaños de sección. - Variantes cementadas: menos comunes para estos grados; la carburización generalmente no se utiliza ya que el acero ya contiene un alto contenido de carbono.

Efecto de los procesos: - La normalización (por encima de A3 y enfriamiento al aire) refina el tamaño del grano y puede producir una templabilidad más uniforme antes del endurecimiento final. El temple (en aceite o aire, según el tamaño de la sección y la dureza requerida) transforma la austenita en martensita. Para secciones más gruesas o cuando se requiere una menor distorsión, se pueden utilizar temple interrumpido o variantes de austemperado. El revenido reduce la fragilidad y mantiene una alta dureza; la temperatura de revenido determina el equilibrio final entre dureza Rockwell C (HRC) y tenacidad. Temperaturas de revenido más bajas resultan en mayor dureza y menor tenacidad; temperaturas más altas aumentan la tenacidad a costa de la dureza.

Las diferencias entre SUJ2 y 100Cr6 en el ajuste de la microestructura son principalmente de procedimiento (ciclos de tratamiento térmico, medios de enfriamiento y tolerancias de fabricación) más que impulsadas por la química.

4. Propiedades mecánicas

Las propiedades mecánicas dependen en gran medida del tratamiento térmico y del tamaño de la sección. La tabla siguiente proporciona rangos indicativos para condiciones recocidas y templadas; utilícela como referencia y verifíquela con las fichas técnicas del proveedor o mediante ensayos de tracción.

Propiedad	Recocido (típico)	Endurecido en toda su masa (templado y revenido) típico
Resistencia a la tracción (MPa)	~600 – 900 (recocido)	a menudo >1500 (martensita endurecida; puede superar los 2000 MPa dependiendo de la dureza)
Límite elástico (MPa)	~300 – 600 (recocido)	>1200 (endurecido)
Alargamiento (%)	~10 – 20 (recocido)	~1 – 6 (endurecido)
Resistencia al impacto (Charpy, J)	moderado (recocido, dependiente de la aplicación)	baja a moderada (la alta dureza reduce la tenacidad)
Dureza	~HB 180–260 (recocido)	~58 – 66 HRC (típico para aplicaciones de rodamientos)

¿Cuál es más fuerte/resistente/dúctil? Tanto el SUJ2 como el 100Cr6 presentan una respuesta mecánica muy similar debido a que su composición química es prácticamente equivalente. La martensita templada en toda su masa proporciona alta resistencia y dureza, pero a costa de la ductilidad y la tenacidad al impacto; el recocido produce una estructura más blanda y dúctil, más adecuada para el mecanizado y el conformado.

5. Soldabilidad

Su alto contenido en carbono (~1,0%) hace que estos grados sean poco adecuados para la soldadura convencional sin tratamientos previos y posteriores a la soldadura. Consideraciones clave: - Un alto contenido de carbono aumenta el riesgo de formación de martensita dura y quebradiza en la zona afectada por el calor (ZAC) y aumenta la susceptibilidad al agrietamiento en frío. - La templabilidad impulsada por el Cr y el Mn aumenta aún más la dureza de la ZAT.

Índices útiles de soldabilidad: - Equivalente de carbono (IIW): $$ CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15} $$ - Un PCM más completo: $$ P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000} $$

Interpretación: Ambas fórmulas indican que, con C ≈ 1,0 y un contenido medible de Cr, los valores de $CE_{IIW}$ y $P_{cm}$ serán elevados en comparación con los aceros de bajo carbono, lo que implica la necesidad de precalentamiento, procedimientos con bajo contenido de hidrógeno y revenido posterior a la soldadura. Para componentes críticos, normalmente se evita la soldadura; se prefiere la unión mecánica, el mecanizado o el diseño de piezas separables.

6. Corrosión y protección de superficies

• Estos grados no son inoxidables; el cromo en ~1,3–1,6% mejora ligeramente la resistencia a la corrosión en comparación con los aceros al carbono simples, pero es insuficiente para considerarlos resistentes a la corrosión.
• Medidas de protección comunes: pintura, aceitado, fosfatado o electrodeposición; el galvanizado es posible para algunos subcomponentes, pero no es común para elementos laminados de precisión.
• El PREN (número equivalente de resistencia a la corrosión por picaduras) no es aplicable de manera significativa porque se utiliza para grados de acero inoxidable con un contenido sustancialmente mayor de Cr, Mo y N: $$ \text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N} $$
• Para los componentes de los cojinetes expuestos a la corrosión, son frecuentes los tratamientos superficiales como el cromado duro o los recubrimientos DLC, o se especifica un cambio a aceros inoxidables para cojinetes (por ejemplo, AISI 440C o cojinetes de acero inoxidable martensítico).

7. Fabricación, maquinabilidad y conformabilidad

• Maquinabilidad: Óptima en estado recocido (esferoidizado); el mecanizado de alta velocidad de componentes templados requiere herramientas de carburo y avances lentos. El SUJ2/100Cr6 recocido se mecaniza de forma comparable al AISI 52100.
• Rectificado y acabado: El rectificado de precisión es común para elementos rodantes y anillos después del tratamiento térmico; se utilizan herramientas de carburo o CBN de buena calidad en las piezas endurecidas.
• Conformado/doblado: Limitado en estado endurecido; las piezas que se vayan a conformar deben conformarse en estado recocido y luego mecanizarse y someterse a tratamiento térmico.
• Acabado superficial: Lograr una baja rugosidad superficial y una alta precisión dimensional es fundamental para la vida útil de los rodamientos; el rectificado fino y el superacabado son estándar.

8. Aplicaciones típicas

Usos típicos de SUJ2 (JIS)	100Cr6 (EN) usos típicos
Bolas, rodillos, rodamientos pequeños, ejes y husillos de precisión para maquinaria del mercado japonés	Rodamientos de elementos rodantes (bolas, rodillos, anillos), ejes, componentes de desgaste de precisión en el mercado europeo
Componentes de rodamientos de tamaño pequeño a mediano para equipos automotrices e industriales	Rodamientos de alta precisión para máquinas herramienta, transmisiones de automóviles e industria pesada
Componentes donde se requiere documentación estándar JIS y cadena de suministro	Componentes que requieren trazabilidad según la norma EN/europea y alineación de la cadena de suministro

Justificación de la selección: elija estas calidades para piezas en contacto rodante donde se requiera alta dureza, buena resistencia a la fatiga y un comportamiento de desgaste predecible. La selección entre SUJ2 y 100Cr6 suele estar determinada por las normas regionales, la cualificación del proveedor y los requisitos de trazabilidad, más que por el rendimiento metalúrgico.

9. Costo y disponibilidad

• Ambos grados son aceros para rodamientos de uso común con amplia disponibilidad global en barras, anillos, flejes y bolas de precisión.
• Diferencias regionales: el SUJ2 es común en Asia y se encuentra disponible a través de proveedores asiáticos; el 100Cr6 es el estándar en Europa. En muchos mercados, AISI 52100 es la denominación comercial más frecuente.
• Costo: Generalmente comparable; las diferencias de precio se deben más probablemente a la forma (barra, anillo, bola), el acabado superficial y el tratamiento/procesamiento térmico requerido que a diferencias químicas intrínsecas.

10. Resumen y recomendación

Tabla resumen (cualitativa):

Atributo	SUJ2	100Cr6
soldabilidad	Pobre (alta temperatura C, requiere precalentamiento/postcalentamiento)	Pobre (similar a SUJ2)
Compromiso entre resistencia y tenacidad	Alta dureza/resistencia alcanzable; tenacidad de moderada a baja una vez endurecido.	Comportamiento equivalente; depende del tratamiento térmico.
Coste y disponibilidad	Amplia disponibilidad en Asia; precios competitivos	Amplia disponibilidad en Europa; precios competitivos

Recomendaciones: - Elija SUJ2 si su cadena de suministro, especificaciones o aceptación de componentes se basan en JIS, o si se abastece principalmente de proveedores japoneses o asiáticos que almacenan formularios y certificaciones de productos SUJ2. - Elija 100Cr6 si necesita documentación estándar EN/europea, trazabilidad o si opera dentro de las prácticas de contratación y redes de proveedores europeas.

Orientación práctica: - Para las piezas críticas de los rodamientos, especifique el grado, además del tratamiento térmico requerido, el rango de dureza, la tolerancia del acabado superficial y los requisitos de las pruebas de fatiga; estos detalles de procesamiento son más importantes para el rendimiento que las pequeñas diferencias entre la química del SUJ2 y del 100Cr6. - Evite soldar componentes fabricados con estos aceros a menos que la calificación del procedimiento de soldadura, el precalentamiento adecuado, los consumibles de bajo hidrógeno y el revenido posterior a la soldadura formen parte de la especificación del proceso.

En resumen: metalúrgicamente, SUJ2 y 100Cr6 son equivalentes para la mayoría de las aplicaciones de rodamientos y desgaste; elija en función de las normas, la disponibilidad del proveedor y las especificaciones de procesamiento en lugar de esperar grandes diferencias intrínsecas en el rendimiento.