Platforma Inżynierska
Stal łożyskowaTakże w kategorii: Stal narzędziowa1.3505EN ISO 683-17

Stal łożyskowa 100Cr6 1.3505

Stal łożyskowa 100Cr6 o numerze materiałowym 1.3505, przeznaczona do elementów łożyskowych wymagających wysokiej twardości, odporności na zużycie i stabilności wymiarowej. Szczegółowe właściwości zależą od gatunku, stanu dostawy oraz obróbki cieplnej.

Oznaczenia

Ten sam materiał pod nazwami, których używa się w różnych normach i krajach. Wpisanie dowolnej z nich w wyszukiwarce prowadzi na tę stronę.

Oznaczenia
SystemOznaczenie
Werkstoff-NrNumer materiałowy — tak gatunki opisują huty i dostawcy w Europie.1.3505
ENOznaczenie normy europejskiej, budowane ze składu chemicznego.100Cr6
DINStarsze oznaczenie niemieckie, wciąż spotykane w dokumentacji.100Cr6
PNOznaczenie polskie — to zwykle jest na rysunku i w rozmowie na hali.ŁH15≈ odpowiednik przybliżony
AISIOznaczenie amerykańskie, częste w katalogach narzędzi i literaturze.52100
UNSUjednolicony numer amerykański (ASTM/SAE), np. S30400 dla stali 304 — spotykany w normach ASTM i atestach hutniczych.G52986
Nazwa handlowaJak materiał nazywa się w praktyce warsztatowej i w sklepie.100Cr6

≈ Zbliżony gatunek, nie ten sam. Do zamiany w produkcji wymaga sprawdzenia w karcie materiałowej.

Właściwości

Właściwości
WłaściwośćSymbolWartośćŹródło
Gęstośćρ7850 kg/m³EN ISO 683-17
Wytrzymałość na rozciąganieRm570 MPaEN ISO 683-17
Moduł YoungaE210 GPaEN ISO 683-17
Liczba Poissonaν0,3EN ISO 683-17
Twardość BrinellaHB170–207 HBEN ISO 683-17
Rozszerzalność cieplnaα12 10⁻⁶/KEN ISO 683-17
Przewodność cieplnaλ33–46,6 W/(m·K)EN ISO 683-17
Ciepło właściwec460 J/(kg·K)EN ISO 683-17
Temperatura topnieniaTm1424–1455 °CEN ISO 683-17
Maksymalna temperatura pracyTmax150 °CEN ISO 683-17
Rezystywnośćϱ0,22 µΩ·mEN ISO 683-17

Granica plastyczności zależy od grubości wyrobu:

Granica plastyczności
GrubośćWartośćŹródło
5–10 mm460 MPaEN ISO 683-17
10–16 mm450 MPaEN ISO 683-17
16–40 mm440 MPaEN ISO 683-17
40–63 mm430 MPaEN ISO 683-17
63–100 mm420 MPaEN ISO 683-17

Wartości nominalne z podanych norm. Do obliczeń wytrzymałościowych używaj atestu materiałowego od dostawcy.

Skład chemiczny

Zakresy dopuszczone przez normę, w procentach masowych. Rzeczywisty skład wytopu podaje atest hutniczy.

Pierwiastek — Zawartość
C
0,95–1,10 %
Si
0,15–0,35 %
Mn
0,25–0,45 %
Cr
1,35–1,60 %
P
maks. 0,025 %
S
maks. 0,025 %
Fe
95,90–97,30 %
C ≈ 1,03 %Si ≈ 0,25 %Mn ≈ 0,35 %Cr ≈ 1,48 %Fe ≈ 96,6 %Udziały liczone ze środka dopuszczonego zakresu, a przy „min.” — z gwarantowanego minimum. Pierwiastki podane jako „maks.” nie mają zawartości do pokazania, więc nie ma ich na pasku.

Obróbka cieplna

Temperatury podane w stopniach Celsjusza. Ośrodek chłodzący i twardość po zabiegu tak, jak podaje karta materiałowa. Ten sam zabieg może wystąpić kilka razy — np. hartowanie w wodzie i w oleju dają różną twardość.

Obróbka cieplna
ZabiegTemperaturaOśrodekTwardość
WalcowanieZakres temperatur walcowania na gorąco. Poniżej dolnej granicy stal przestaje płynąć i zaczyna pękać.850–1100 °Ckontrolowane chłodzenie—
KucieZakres temperatur kucia — zwykle najszerszy z wszystkich. Kucie poniżej dolnej granicy rozrywa materiał, powyżej górnej przepala go.850–1100 °Ckontrolowane chłodzenie—
NormalizowaniePo kuciu albo walcowaniu: rozdrabnia ziarno, które obróbka na gorąco pozostawiła, i ujednolica strukturę przed hartowaniem.870–900 °Cpowietrze—
Wyżarzanie zmiękczająceStan dostawy i stan, w którym stal się obrabia. Twardość podana jako górna granica.780–800 °Cpiec207–235 HB
Wyżarzanie odprężającePo obróbce zgrubnej, przed wykańczającą — zdejmuje naprężenia, które inaczej wyjdą przy hartowaniu.600–650 °Cpiec—
HartowanieTemperatura austenityzowania i ośrodek chłodzący.800–830 °Cwodamaks. 66 HRC
HartowanieTemperatura austenityzowania i ośrodek chłodzący.830–870 °Colej62–65 HRC
OdpuszczanieWyższa temperatura to niższa twardość i większa ciągliwość. Zakres zbiorczy, gdy karta gatunku nie dzieli odpuszczania na niskie i wysokie.150–180 °Cpowietrze60–64 HRC
Odpuszczanie niskieOkoło 150–250 °C. Zdejmuje naprężenia hartownicze i kruchość, zostawiając twardość prawie nietkniętą — stan narzędzi skrawających.—powietrze59–64 HRC
Odpuszczanie wysokieOkoło 500–650 °C. Oddaje twardość za udarność — ulepszanie cieplne części maszyn, nie narzędzi skrawających.600–650 °Cpowietrze—nie jest typowym zabiegiem dla łożysk
Twardość roboczaTwardość gotowego narzędzia — to ona decyduje, jak długo trzyma krawędź.60–65 °C—60–65 HRC

Wartości nominalne z podanych norm. Do obliczeń wytrzymałościowych używaj atestu materiałowego od dostawcy.

Kalkulatory dla tego materiału

Gęstość tego materiału zostanie wczytana automatycznie po przejściu do kalkulatora.

Zastosowania

Łożyska toczne

pierścienie łożysk, kulki, wałeczki, igiełki, bieżnie, elementy łożysk specjalnych

Elementy odporne na zużycie

rolki, krążki, prowadnice, tuleje, trzpienie, elementy mechanizmów narażone na tarcie

Narzędzia i części maszyn

małe rolki, sworznie, trzpienie, elementy pomiarowe, części precyzyjne, elementy pracujące pod dużym naciskiem

Elementy wymagające wysokiej twardości

elementy cierne, rolki prowadzące, krzywki, elementy mechanizmów pracujące przy kontakcie tocznym

Obróbka cieplna

Obróbka cieplna jest kluczowa dla właściwości 100Cr6.

W stanie wyżarzonym stal jest stosunkowo miękka i może być obrabiana mechanicznie. Docelowe właściwości uzyskuje się poprzez odpowiednio przeprowadzony proces:

hartowanie → odpuszczanie → stabilizacja wymiarowa / dalsza obróbka

Hartowanie

100Cr6 hartuje się zwykle z temperatury około 830–860°C, zależnie od zastosowanej technologii i przekroju elementu.

Po hartowaniu uzyskuje się strukturę zawierającą dużą ilość martenzytu oraz pozostałości węglików chromu.

Ze względu na wysoką zawartość węgla należy bardzo dokładnie kontrolować proces, ponieważ zbyt wysoka temperatura austenityzowania może prowadzić do:

nadmiernego rozrostu ziaren, zwiększenia ilości austenitu szczątkowego, pogorszenia stabilności wymiarowej, niekorzystnych zmian właściwości mechanicznych. Odpuszczanie

Po hartowaniu stosuje się niskie odpuszczanie, najczęściej w zakresie około 150–200°C, zależnie od wymaganej twardości i technologii.

Celem jest przede wszystkim:

zmniejszenie naprężeń po hartowaniu, poprawa stabilności materiału, ograniczenie ryzyka pękania, zachowanie wysokiej twardości.

Austenit szczątkowy i stabilność wymiarowa

W 100Cr6 szczególne znaczenie ma austenit szczątkowy.

Po hartowaniu część austenitu może pozostać nieprzemieniona. Jego późniejsza przemiana może powodować zmianę wymiarów elementu.

W przypadku precyzyjnych elementów łożyskowych stosuje się dlatego odpowiednio kontrolowaną technologię:

hartowania, niskiego odpuszczania, stabilizacji, czasami obróbki wymrażania.

Ma to szczególne znaczenie w łożyskach pracujących z bardzo małymi tolerancjami.

Obróbka skrawaniem

Stan wyżarzony

100Cr6 w stanie zmiękczonym może być obrabiana skrawaniem stosunkowo dobrze.

Możliwe jest:

toczenie, wiercenie, frezowanie, gwintowanie, wykonywanie otworów. Stan zahartowany

Po osiągnięciu twardości około 60 HRC klasyczna obróbka skrawaniem staje się bardzo trudna.

Stosuje się przede wszystkim:

szlifowanie, szlifowanie bezkłowe, honowanie, docieranie, obróbkę ścierną, w określonych przypadkach obróbkę EDM.

Dlatego w produkcji łożysk kolejność operacji ma ogromne znaczenie.

Obróbka plastyczna

100Cr6 może być obrabiana plastycznie przede wszystkim w odpowiednio dobranym stanie materiału, najczęściej przed końcową obróbką cieplną.

Wysoka zawartość węgla ogranicza plastyczność w porównaniu ze stalami niskowęglowymi.

Możliwe jest m.in.:

kucie na gorąco, walcowanie, odpowiednio kontrolowane formowanie.

Po zahartowaniu materiał jest bardzo kruchy i nie nadaje się do klasycznej obróbki plastycznej.

Spawalność

Spawalność 100Cr6 jest bardzo słaba.

Wysoka zawartość węgla oraz chromu powoduje duże ryzyko:

pękania, powstawania twardych struktur w strefie wpływu ciepła, naprężeń, lokalnego zahartowania.

Dlatego 100Cr6 nie jest przeznaczona do wykonywania konstrukcji spawanych.

Jeżeli spawanie jest konieczne, wymaga specjalistycznej technologii i odpowiednio dobranej procedury, jednak dla typowych zastosowań konstrukcyjnych należy wybrać inny gatunek.

Hartowanie indukcyjne

100Cr6 może być poddawana hartowaniu indukcyjnemu, jednak nie jest to jej podstawowa technologia obróbki dla typowych elementów łożyskowych.

Ze względu na wysoką zawartość węgla można uzyskać bardzo wysoką twardość powierzchni.

Proces wymaga jednak precyzyjnej kontroli:

temperatury, czasu nagrzewania, głębokości warstwy, szybkości chłodzenia.

W przypadku klasycznych elementów łożyskowych częściej stosuje się odpowiednio kontrolowane hartowanie całej objętości elementu.

Nawęglanie

100Cr6 nie jest stalą do nawęglania.

Zawiera już około 1% węgla, dlatego dodatkowe nawęglanie nie jest potrzebne.

Jeżeli wymagany jest:

twardy odporny na zużycie rdzeń + twarda powierzchnia,

100Cr6 sama z siebie może uzyskać bardzo wysoką twardość po hartowaniu.

Do nawęglania stosuje się natomiast stale niskowęglowe, np.:

16MnCr5, 20MnCr5, 18CrNiMo7-6.

Azotowanie

100Cr6 nie jest typową stalą azotującą.

Możliwe jest przeprowadzanie specjalistycznych procesów azotowania, ale nie jest to podstawowa metoda poprawy właściwości tego gatunku.

Jeżeli projekt wymaga uzyskania grubej i bardzo odpornej warstwy azotowanej, lepiej zastosować stal specjalnie przeznaczoną do azotowania, np.:

31CrMoV9, 34CrAl6, 34CrAlNi7.

Odporność na korozję

100Cr6 nie jest stalą nierdzewną.

Zawartość około 1,5% Cr poprawia hartowność i odporność na zużycie, ale jest zdecydowanie niewystarczająca do zapewnienia odporności korozyjnej charakterystycznej dla stali nierdzewnych.

W wilgotnym środowisku materiał może korodować i wymaga odpowiedniego zabezpieczenia.

Podobne materiały

Szukaj na platformie

Kalkulatory, materiały, pytania z forum i firmy