SUJ2 vs 100Cr6 – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

SUJ2 e 100Cr6 são duas designações reconhecidas pela indústria para aços de rolamento de alta carbono e alto cromo usados mundialmente para elementos de rolamento, anéis e outros componentes resistentes ao desgaste. Engenheiros, gerentes de compras e planejadores de manufatura frequentemente enfrentam a escolha entre essas classificações ao especificar componentes de rolamento, eixos ou peças de desgaste onde a temperabilidade, acabamento superficial e estabilidade dimensional sob contato de rolamento são críticos.

O dilema prático de seleção geralmente gira em torno da padronização regional e da cadeia de suprimentos (práticas de design/especificação japonesas vs europeias), em comparação com a equivalência metalúrgica—ambas as classificações são destinadas ao mesmo espaço de aplicação, mas são regidas por diferentes normas e tolerâncias de fabricação. Este artigo compara normas, química, microestrutura, resposta ao tratamento térmico, desempenho mecânico, questões de fabricação e orientações de aplicação para que profissionais técnicos possam fazer uma escolha informada.

1. Normas e Designações

• SUJ2: designação do Padrão Industrial Japonês (JIS) comumente citada como JIS G4805 SUJ2. Equivalente ao AISI 52100 em muitos aspectos.
• 100Cr6: designação do Padrão Europeu EN (EN 100Cr6). Também referenciado como 1.3505 no sistema numérico EN.
• Equivalentes AISI/ASTM: AISI 52100 é comumente tratado como equivalente a SUJ2 e 100Cr6 para muitas aplicações de rolamento.
• GB (China): normalmente fornecido sob equivalentes chineses GB para aços de rolamento, que se alinham de perto a essas químicas.

Classificação: Tanto SUJ2 quanto 100Cr6 são aços de rolamento de alta carbono e liga de cromo (não inoxidáveis, aços para ferramentas/contato de rolamento). Eles não são aços inoxidáveis nem graus HSLA.

2. Composição Química e Estratégia de Liga

A tabela a seguir resume as faixas de composição típicas para SUJ2 e 100Cr6. Os valores são dados em porcentagem de massa e representam faixas de especificação comuns; certificados de fornecedores específicos devem ser consultados para limites exatos.

Elemento	SUJ2 (faixa típica, % em peso)	100Cr6 (faixa típica, % em peso)
C	0.95 – 1.10	0.95 – 1.05
Mn	0.25 – 0.45	0.25 – 0.45
Si	0.15 – 0.35	0.15 – 0.35
P	≤ 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 (traço)	≤ 0.30 (traço)
Mo	≤ 0.08 (geralmente nenhum)	≤ 0.08 (geralmente nenhum)
V, Nb, Ti, B, N	tipicamente não especificados ou presentes em níveis de traço	tipicamente não especificados ou presentes em níveis de traço

Como a liga afeta o desempenho: - Carbono: Principal contribuinte para a temperabilidade e dureza do martensita; ~1.0% C permite alta dureza e alta resistência ao desgaste abrasivo após o resfriamento e têmpera. - Cromo (~1.3–1.6%): Aumenta a temperabilidade e contribui para a resistência ao desgaste e estabilidade de têmpera; não é alto o suficiente para conferir resistência à corrosão inoxidável. - Mn/Si: Contribuintes para desoxidação e resistência; Mn também auxilia na temperabilidade. - Baixos níveis de P/S são controlados para desempenho em fadiga e controle de inclusões.

Estratégia geral de liga: maximizar a dureza e resistência ao desgaste alcançáveis por meio de um alto teor de carbono mais um modesto teor de cromo, mantendo a química simples para controlar inclusões e vida útil em fadiga.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

Microestruturas típicas: - Condição recozida/recozida suave: predominantemente carbonetos esferoidais em uma matriz ferrítica para boa usinabilidade. Esta é a microestrutura inicial preferida para conformação e usinagem. - Temperada e têmpera: matriz martensítica com carbonetos de cromo finos e dispersos; proporciona alta dureza e resistência ao desgaste. A têmpera total é típica para anéis e esferas de rolamento até certos tamanhos de seção. - Variantes de superfície endurecida: menos comuns para essas classificações; a cementação geralmente não é usada, pois o aço já contém alto carbono.

Efeito dos processos: - Normalização (acima de A3 e resfriamento ao ar) refina o tamanho do grão e pode produzir uma temperabilidade mais uniforme antes da têmpera final. - Resfriamento (óleo ou ar, dependendo do tamanho da seção e da dureza requerida) transforma austenita em martensita. Para seções mais espessas ou quando é necessário reduzir a distorção, podem ser usados variantes de resfriamento interrompido ou austempering. - Têmpera reduz a fragilidade enquanto mantém alta dureza; a temperatura de têmpera controla a troca final entre HRC e tenacidade. Temperaturas de têmpera mais baixas resultam em maior dureza e menor tenacidade; temperaturas de têmpera mais altas aumentam a tenacidade à custa da dureza.

As diferenças entre SUJ2 e 100Cr6 na afinação da microestrutura são principalmente procedimentais (ciclos de tratamento térmico, meios de resfriamento e tolerâncias de fabricação) em vez de impulsionadas pela química.

4. Propriedades Mecânicas

As propriedades mecânicas dependem fortemente do tratamento térmico e do tamanho da seção. A tabela abaixo fornece faixas indicativas para condições recozidas e temperadas; use como referência e verifique com as fichas técnicas dos fornecedores ou testes de tração.

Propriedade	Recozido (típico)	Temperado (típico)
Resistência à Tração (MPa)	~600 – 900 (recozido)	geralmente >1500 (martensita endurecida; pode exceder 2000 MPa dependendo da dureza)
Resistência ao Esforço (MPa)	~300 – 600 (recozido)	>1200 (endurecido)
Alongamento (%)	~10 – 20 (recozido)	~1 – 6 (endurecido)
Tenacidade ao Impacto (Charpy, J)	moderada (recozido, dependente da aplicação)	baixa a moderada (alta dureza reduz a tenacidade)
Dureza	~HB 180–260 (recozido)	~58 – 66 HRC (típico para aplicações de rolamento)

Qual é mais forte/tenaz/mais dúctil: - Tanto SUJ2 quanto 100Cr6 exibem uma resposta mecânica muito semelhante porque suas químicas são essencialmente equivalentes. A martensita temperada fornece alta resistência e dureza, mas à custa de ductilidade e tenacidade ao impacto; o recozimento produz uma estrutura mais macia e dúctil para usinagem e conformação.

5. Soldabilidade

Alto carbono (~1.0%) torna essas classificações pobres candidatas para soldagem convencional sem tratamentos de pré e pós-solda. Considerações chave: - O alto teor de carbono aumenta o risco de formação de martensita dura e quebradiça na zona afetada pelo calor (HAZ) e eleva a suscetibilidade a trincas a frio. - A temperabilidade impulsionada por Cr e Mn aumenta ainda mais a dureza da HAZ.

Índices de soldabilidade úteis: - Equivalente de carbono (IIW): $$ CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15} $$ - Um Pcm mais abrangente: $$ P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000} $$

Interpretação: - Ambas as fórmulas indicam que com C ≈ 1.0 e Cr mensurável, os valores de $CE_{IIW}$ e $P_{cm}$ estarão elevados em relação aos aços de baixo carbono, sinalizando a necessidade de pré-aquecimento, procedimentos de baixo hidrogênio e têmpera pós-solda. Para componentes críticos, a soldagem é normalmente evitada; a união mecânica, usinagem ou o design para partes separáveis é preferido.

6. Corrosão e Proteção Superficial

• Essas classificações não são inoxidáveis; o cromo em ~1.3–1.6% melhora ligeiramente a resistência à corrosão em comparação com aços de carbono simples, mas é insuficiente para chamá-los de resistentes à corrosão.
• Medidas de proteção comuns: pintura, lubrificação, fosfatização ou eletrodeposição; galvanização é possível para alguns subcomponentes, mas não é comum para elementos de rolamento de precisão.
• PREN (número equivalente de resistência à corrosão por pite) não é aplicável de maneira significativa porque PREN é usado para graus inoxidáveis com Cr, Mo e N substancialmente mais altos: $$ \text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N} $$
• Para componentes de rolamento expostos à corrosão, tratamentos de superfície como revestimento duro de cromo ou revestimentos DLC são frequentes, ou uma troca para aços de rolamento inoxidáveis (por exemplo, AISI 440C ou rolamentos inoxidáveis martensíticos) é especificada.

7. Fabricação, Usinabilidade e Conformabilidade

• Usinabilidade: Melhor na condição recozida (esferoidizada)—a usinagem em alta velocidade de componentes duros resfriados requer ferramentas de carboneto e alimentações lentas. SUJ2/100Cr6 no estado recozido usina comparavelmente ao AISI 52100.
• Desbaste e acabamento: O desbaste de precisão é comum para elementos de rolamento e anéis após o tratamento térmico; boas ferramentas de carboneto ou CBN são usadas em peças endurecidas.
• Conformação/dobra: Limitada na condição endurecida; peças destinadas a serem conformadas devem ser conformadas no estado recozido e, em seguida, usinadas e tratadas termicamente.
• Acabamento superficial: Alcançar baixa rugosidade superficial e alta precisão dimensional é crítico para a vida útil do rolamento; desbaste fino e superacabamento são padrão.

8. Aplicações Típicas

Usos típicos de SUJ2 (JIS)	Usos típicos de 100Cr6 (EN)
Esferas de precisão, rolos, pequenos rolamentos, eixos e eixos para máquinas do mercado japonês	Rolamentos de elementos de rolamento (esferas, rolos, anéis), eixos, componentes de desgaste de precisão no mercado europeu
Componentes de rolamento pequenos a médios para equipamentos automotivos e industriais	Rolamentos de alta precisão para máquinas-ferramentas, transmissões automotivas e indústria pesada
Componentes onde a documentação padrão JIS e a cadeia de fornecedores são necessárias	Componentes que requerem rastreabilidade de padrão EN/europeu e alinhamento da cadeia de suprimentos

Racional de seleção: escolha essas classificações para peças de contato de rolamento onde alta dureza, boa resistência à fadiga e comportamento de desgaste previsível são necessários. A seleção entre SUJ2 e 100Cr6 é frequentemente impulsionada por normas regionais, qualificação de fornecedores e requisitos de rastreabilidade, em vez de desempenho metalúrgico.

9. Custo e Disponibilidade

• Ambas as classificações são aços de rolamento de mercadoria com ampla disponibilidade global em barras, anéis, tiras e formas de esferas de precisão.
• Diferenças regionais: SUJ2 é comumente estocado na Ásia e por fornecedores asiáticos; 100Cr6 é padrão na Europa. Em muitos mercados, AISI 52100 é o nome comercial comum.
• Custo: Geralmente comparável; as diferenças de preço são mais prováveis devido à forma (barra, anel, esfera), acabamento superficial e tratamento térmico/processamento requeridos, em vez de diferenças químicas intrínsecas.

10. Resumo e Recomendação

Tabela de resumo (qualitativa):

Atributo	SUJ2	100Cr6
Soldabilidade	Pobre (alto C, requer pré-aquecimento/pós-aquecimento)	Pobre (semelhante ao SUJ2)
Troca entre Resistência e Tenacidade	Alta dureza/resistência alcançável; tenacidade moderada a baixa quando endurecida	Comportamento equivalente; depende do tratamento térmico
Custo & Disponibilidade	Ampla disponibilidade na Ásia; preços competitivos	Ampla disponibilidade na Europa; preços competitivos

Recomendações: - Escolha SUJ2 se sua cadeia de suprimentos, especificações ou aceitação de componentes forem baseadas em JIS, ou se você adquirir principalmente de fornecedores japoneses ou asiáticos que estocam formas e certificações de produtos SUJ2. - Escolha 100Cr6 se você precisar de documentação de padrão EN/europeu, rastreabilidade, ou estiver operando dentro de práticas de compras e redes de fornecedores europeus.

Orientação prática: - Para peças críticas de rolamento, especifique a classificação mais o tratamento térmico requerido, faixa de dureza, tolerância de acabamento superficial e requisitos de teste de fadiga—esses detalhes de processamento são mais importantes para o desempenho do que as pequenas diferenças entre a química de SUJ2 e 100Cr6. - Evite soldagem em componentes feitos desses aços, a menos que a qualificação do procedimento de solda, pré-aquecimento apropriado, consumíveis de baixo hidrogênio e têmpera pós-solda façam parte da especificação do processo.

Em resumo: metalurgicamente, SUJ2 e 100Cr6 são equivalentes para a maioria das aplicações de rolamento e desgaste; escolha com base em normas, disponibilidade de fornecedores e especificações de processamento, em vez de esperar grandes diferenças de desempenho intrínseco.