Acero SUJ2: Propiedades y aplicaciones clave en rodamientos
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El acero SUJ2, también conocido como acero para rodamientos JIS, es un acero de aleación de cromo con alto contenido de carbono que se utiliza principalmente en la fabricación de rodamientos. Clasificado como un acero de aleación con contenido medio de carbono, el SUJ2 se caracteriza por su excelente dureza, resistencia al desgaste y resistencia a la fatiga, lo que lo hace ideal para aplicaciones que requieren un alto rendimiento bajo tensión mecánica.
Descripción general completa
El acero SUJ2 se compone principalmente de carbono (C), cromo (Cr) y otros elementos de aleación que mejoran sus propiedades mecánicas. Su composición química típica incluye aproximadamente un 1,0 % de carbono y un 1,5 % de cromo, lo que contribuye significativamente a su dureza y resistencia al desgaste. La presencia de cromo no solo mejora la resistencia a la corrosión, sino que también aumenta la capacidad del acero para soportar altas temperaturas.
Las características más significativas del acero SUJ2 incluyen:
- Alta dureza : Los niveles de dureza alcanzables pueden alcanzar hasta 64 HRC después de un tratamiento térmico adecuado.
- Excelente resistencia al desgaste : la combinación de alto contenido de carbono y cromo proporciona una resistencia al desgaste excepcional, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de alta carga.
- Buena resistencia a la fatiga : SUJ2 exhibe una alta resistencia a la fatiga, lo cual es crucial para los componentes sujetos a cargas cíclicas.
Ventajas :
- Superior resistencia al desgaste y dureza.
- Buena estabilidad dimensional durante el tratamiento térmico.
- Alta resistencia a la fatiga, lo que lo hace adecuado para aplicaciones dinámicas.
Limitaciones :
- Resistencia a la corrosión limitada en comparación con los aceros inoxidables.
- Difícil de mecanizar debido a su alta dureza.
- Requiere un tratamiento térmico cuidadoso para lograr las propiedades deseadas.
Históricamente, el SUJ2 se ha utilizado ampliamente en las industrias automotriz y aeroespacial para componentes como rodamientos, engranajes y ejes. Su posición en el mercado se mantiene sólida gracias a su fiabilidad y rendimiento en aplicaciones críticas.
Nombres alternativos, estándares y equivalentes
Organización estándar | Designación/Grado | País/Región de origen | Notas/Observaciones |
---|---|---|---|
UNS | G52100 | EE.UU | Equivalente más cercano a SUJ2 |
AISI/SAE | 52100 | EE.UU | Pequeñas diferencias de composición |
ASTM | A295 | EE.UU | Especificación de aceros para cojinetes |
ES | 100Cr6 | Europa | Propiedades similares, a menudo utilizadas indistintamente |
ESTRUENDO | 100Cr6 | Alemania | Equivalente a SUJ2 con ligeras variaciones |
JIS | SUJ2 | Japón | Designación estándar para acero para cojinetes |
GB | GCr15 | Porcelana | Grado comparable con aplicaciones similares |
ISO | 100Cr6 | Internacional | Equivalente estándar global |
Las diferencias entre estos grados pueden afectar el rendimiento en aplicaciones específicas. Por ejemplo, si bien G52100 y SUJ2 suelen considerarse equivalentes, las variaciones en los procesos de tratamiento térmico pueden generar diferencias en la dureza y la resistencia al desgaste.
Propiedades clave
Composición química
Elemento (Símbolo y Nombre) | Rango porcentual (%) |
---|---|
C (Carbono) | 0,95 - 1,05 |
Cr (cromo) | 1.30 - 1.65 |
Mn (manganeso) | 0,30 - 0,50 |
Si (silicio) | 0,15 - 0,40 |
P (Fósforo) | ≤ 0,025 |
S (Azufre) | ≤ 0,025 |
La función principal de los elementos de aleación clave en el acero SUJ2 incluye:
- Carbono (C) : Aumenta la dureza y la resistencia mediante la formación de carburos durante el tratamiento térmico.
- Cromo (Cr) : mejora la resistencia al desgaste y mejora la templabilidad, lo que permite un endurecimiento más profundo durante el tratamiento térmico.
- Manganeso (Mn) : Mejora la tenacidad y ayuda a desoxidar el acero durante la producción.
Propiedades mecánicas
Propiedad | Condición/Temperamento | Valor/rango típico (unidades métricas - SI) | Valor/rango típico (unidades imperiales) | Norma de referencia para el método de prueba |
---|---|---|---|---|
Resistencia a la tracción | Templado y revenido | 1.700 - 2.100 MPa | 247 - 304 ksi | ASTM E8 |
Límite elástico (0,2 % de compensación) | Templado y revenido | 1.500 - 1.800 MPa | 218 - 261 ksi | ASTM E8 |
Alargamiento | Templado y revenido | 10 - 12% | 10 - 12% | ASTM E8 |
Dureza (HRC) | Templado y revenido | 58 - 64 HRC | 58 - 64 HRC | ASTM E18 |
Resistencia al impacto (Charpy) | Temperatura ambiente | 20 - 30 J | 15 - 22 pies-lbf | ASTM E23 |
La combinación de estas propiedades mecánicas hace que el acero SUJ2 sea adecuado para aplicaciones que requieren alta resistencia y resistencia al desgaste, como cojinetes y engranajes, donde la fatiga y el desgaste son consideraciones críticas.
Propiedades físicas
Propiedad | Condición/Temperatura | Valor (Unidades métricas - SI) | Valor (Unidades Imperiales) |
---|---|---|---|
Densidad | Temperatura ambiente | 7,85 g/cm³ | 0,284 lb/pulgada³ |
Punto de fusión | - | 1.450 - 1.500 °C | 2642 - 2732 °F |
Conductividad térmica | Temperatura ambiente | 25 W/m·K | 14,5 BTU·pulgada/(h·ft²·°F) |
Capacidad calorífica específica | Temperatura ambiente | 0,46 J/g·K | 0,11 BTU/lb·°F |
Coeficiente de expansión térmica | Temperatura ambiente | 11,5 x 10⁻⁶ /°C | 6,36 x 10⁻⁶ /°F |
La importancia práctica de las propiedades físicas de SUJ2 incluye:
- Densidad : Afecta el peso y el equilibrio de los componentes, lo cual es crucial en aplicaciones como la automotriz y la aeroespacial.
- Conductividad térmica : importante para la disipación del calor en rodamientos de alta velocidad.
- Coeficiente de expansión térmica : afecta la estabilidad dimensional en condiciones de temperatura variables, lo cual es fundamental para aplicaciones de precisión.
Resistencia a la corrosión
Agente corrosivo | Concentración (%) | Temperatura (°C/°F) | Clasificación de resistencia | Notas |
---|---|---|---|---|
Agua | - | Ambiente | Justo | Susceptible a la oxidación |
Ácidos | Bajo | Ambiente | Pobre | Riesgo de picaduras |
cloruros | Alto | Ambiente | Pobre | Riesgo de corrosión bajo tensión |
Soluciones alcalinas | Bajo | Ambiente | Justo | Resistencia moderada |
El acero SUJ2 presenta una resistencia a la corrosión limitada, especialmente en ambientes ácidos y ricos en cloruros. Es susceptible a la oxidación al exponerse a la humedad, por lo que requiere recubrimientos protectores o tratamientos superficiales para aplicaciones en exteriores. En comparación con aceros inoxidables como el AISI 440C, que ofrecen una resistencia a la corrosión superior, el SUJ2 es menos adecuado para entornos donde la corrosión es un problema importante.
Resistencia al calor
Propiedad/Límite | Temperatura (°C) | Temperatura (°F) | Observaciones |
---|---|---|---|
Temperatura máxima de servicio continuo | 200 | 392 | Adecuado para aplicaciones de alta velocidad. |
Temperatura máxima de servicio intermitente | 250 | 482 | Sólo exposición a corto plazo |
Temperatura de escala | 300 | 572 | Riesgo de oxidación más allá de esta temperatura |
Consideraciones sobre la resistencia a la fluencia | 400 | 752 | Comienza a degradarse a temperaturas elevadas. |
A temperaturas elevadas, el acero SUJ2 mantiene su dureza y resistencia hasta cierto límite, más allá del cual puede sufrir oxidación y pérdida de propiedades mecánicas. Esto lo hace adecuado para aplicaciones donde los componentes pueden experimentar altas temperaturas de forma intermitente, pero no continua.
Propiedades de fabricación
Soldabilidad
Proceso de soldadura | Metal de relleno recomendado (clasificación AWS) | Gas/fundente de protección típico | Notas |
---|---|---|---|
MIG | ER70S-6 | Argón + CO2 | Se recomienda precalentar |
TIG | ER80S-D2 | Argón | Requiere tratamiento térmico posterior a la soldadura. |
SMAW | E7018 | - | No recomendado para secciones gruesas. |
El acero SUJ2 generalmente no se recomienda para soldadura debido a su alto contenido de carbono, que puede provocar grietas. El precalentamiento y el tratamiento térmico posterior a la soldadura son esenciales para minimizar estos riesgos. La elección del metal de aportación es crucial para garantizar la compatibilidad y mantener las propiedades mecánicas.
Maquinabilidad
Parámetros de mecanizado | Acero SUJ2 | AISI 1212 | Notas/Consejos |
---|---|---|---|
Índice de maquinabilidad relativa | 60 | 100 | El SUJ2 es más difícil de mecanizar |
Velocidad de corte típica (torneado) | 30 metros por minuto | 60 metros por minuto | Utilice herramientas de carburo para obtener mejores resultados. |
El mecanizado de acero SUJ2 puede ser complicado debido a su dureza. Las condiciones óptimas incluyen el uso de herramientas de acero rápido o carburo y una refrigeración adecuada para evitar el desgaste de la herramienta.
Formabilidad
El acero SUJ2 presenta una conformabilidad limitada debido a su alta dureza y resistencia. El conformado en frío es posible, pero puede provocar endurecimiento por acritud, lo que requiere un control cuidadoso de los radios de curvatura y los procesos de conformado. El conformado en caliente es más factible, pero requiere un control preciso de la temperatura para evitar la degradación de las propiedades.
Tratamiento térmico
Proceso de tratamiento | Rango de temperatura (°C/°F) | Tiempo típico de remojo | Método de enfriamiento | Propósito principal / Resultado esperado |
---|---|---|---|---|
Recocido | 700 - 800 / 1.292 - 1.472 | 1 - 2 horas | Aire o horno | Reducir la dureza, mejorar la maquinabilidad |
Temple | 800 - 850 / 1.472 - 1.562 | 30 minutos | Aceite o agua | Conseguir una alta dureza |
Templado | 150 - 200 / 302 - 392 | 1 hora | Aire | Reduce la fragilidad, mejora la tenacidad. |
Durante el tratamiento térmico, el SUJ2 sufre importantes transformaciones metalúrgicas. El temple transforma la microestructura en martensita, lo que le proporciona una alta dureza, mientras que el revenido reduce la fragilidad y mejora la tenacidad, haciéndolo apto para aplicaciones dinámicas.
Aplicaciones típicas y usos finales
Industria/Sector | Ejemplo de aplicación específica | Propiedades clave del acero utilizadas en esta aplicación | Motivo de la selección |
---|---|---|---|
Automotor | Cojinetes de rueda | Alta dureza, resistencia al desgaste. | Esencial para la durabilidad bajo carga. |
Aeroespacial | Componentes del motor | Resistencia a la fatiga, estabilidad dimensional | Crítico para la seguridad y el rendimiento |
Industrial | Ejes de engranajes | Alta resistencia a la tracción, resistencia al impacto. | Necesario para la confiabilidad de la maquinaria |
Otras aplicaciones incluyen:
- instrumentos de precisión
- Husillos de alta velocidad
- Rodamientos de rodillos
Se elige SUJ2 para estas aplicaciones debido a su dureza superior y resistencia al desgaste, que son fundamentales para los componentes sometidos a alto estrés y fatiga.
Consideraciones importantes, criterios de selección y más información
Característica/Propiedad | Acero SUJ2 | AISI 440C | Acero para herramientas D2 | Breve nota de pros y contras o compensación |
---|---|---|---|---|
Propiedad mecánica clave | Alta dureza | Excelente resistencia a la corrosión | Alta resistencia al desgaste | El SUJ2 es menos resistente a la corrosión |
Aspecto clave de la corrosión | Justo | Excelente | Justo | SUJ2 requiere recubrimientos protectores |
Soldabilidad | Pobre | Justo | Pobre | Todos los grados requieren un manejo cuidadoso. |
Maquinabilidad | Desafiante | Moderado | Moderado | El SUJ2 es más difícil de mecanizar |
Formabilidad | Limitado | Bien | Limitado | SUJ2 es menos moldeable |
Costo relativo aproximado | Moderado | Más alto | Moderado | El costo varía según la demanda del mercado. |
Disponibilidad típica | Común | Común | Menos común | SUJ2 está ampliamente disponible |
Al seleccionar el acero SUJ2, se deben considerar sus propiedades mecánicas, rentabilidad y disponibilidad. Si bien destaca por su dureza y resistencia al desgaste, sus limitaciones en cuanto a resistencia a la corrosión y maquinabilidad deben sopesarse en función de los requisitos específicos de la aplicación. Además, la seguridad en entornos de alta tensión exige una evaluación cuidadosa de sus características de rendimiento.