Підшипникова сталь
Обробка на ЧПУ

AISI 52100 (також відомий як SUJ2 у Японії та GCr15 у Китаї) є сталі для підшипників з високим вмістом вуглецю та хромовою сплавністю, спеціально розроблена для стійкості до навантажень на контактні ковзання. Її склад — приблизно 1,01% карбону та 1,51% хрому — забезпечує дрібний, однорідний розподіл хромових карбідів після термічної обробки, що надає виняткові твердість (HRC 60–64), зносостійкість та ресурс витривалості до контакту. Ці властивості роблять її стандартним матеріалом для прецизійних кулькових і роликових підшипників, кришок підшипників, прецизійних гвинтів-гайок та інших компонентів, що зазнають повторюваного ковзного контакту.

52100 (AISI), SUJ2 (JIS G4805) та GCr15 (GB/T 18254) — національні позначення фактично однакового складу сталі для підшипників — високий вміст вуглецю (приблизно 0.95–1.10% власного), хрому (1.30–1.65%), та малі добавки мангану та кремнію. Малі відмінності у складі між стандартами існують, але всі три є функційно взаємозамінними для застосувань у прецизійних підшипниках та зносостійких деталях. 52100 — американське позначення, що використовується міжнародно; SUJ2 — вказується японськими OEM та в ланцюгах постачання JIS; GCr15 — китайський GB стандарт і найпоширеніший сорт у материковому Китаї.

52100 bearing steel досягає HRC 60–64 після стандартної відпуски та загартування — значно твердіше за нержавіючу 440C (HRC 58–60) та порівнянне з інструментальними сталями високої швидкості. Висока твердість у поєднанні з дрібним розподілом хрому-карбідного вуглецю надає 52100 винятковий ресурс накатного контактного виснаження. Після охолодження до мінус-холоднього режиму залишкова аустеніту перетворюється на мартенсит, що подальше підвищує твердість та покращує розмірну стабільність у експлуатації.

52100 зазвичай обробляють у стані відпущеної або сфероїдно‑відпущеної сталі (приблизно HRC 20–25) за допомогою звичайної ЧПК токарної та фрезерної обробки. Після механічної обробки деталі термічно обробляють до HRC 60–64, потім точно шліфують по всіх критичних поверхнях, щоб відновити фінальне допуск після деформації від термообробки. Призабійна обробка у стані відпуску подібна до сталей середнього вуглецюних сплавів, хоча високий вміст карбіду може призвести до швидшого зносу інструменту порівняно зі звичайними вуглецевими сталями. Післякрійнюзтвка зазвичай застосовується після загартування перед відпуском з метою максимізації твердісті та розмірної стабільності.

Суб-нульова обробка (також називається криогенна обробка) — охолодження загартованої сталі підшипників до температур між −75°C та −196°C безпосередньо після охолодження, перед відпуском. Ця низькотемпературна обробка перетворює залишковий аустеніт — м’якша, метастабільна фаза, яка залишилася після загартування — на мартенсит, тверда фаза, що надає підшипниковій сталі її властивості. Без суб‑нульової обробки залишковий аустеніт може перетворитися на мартенсит під впливом навантаження або змін температури під час експлуатації, що викликає збільшення розмірів та відмову підшипника. Для прецизійних підшипникових застосувань суб‑нульову обробку звично вказують, щоб забезпечити розмірну стабільність та максимальну твердість.

Підшипникова сталь 52100 та інструментальні сталі (D2, H13) обидві досягають високої твердісті, але розробляються під різні типи навантажень. 52100 спеціально оптимізована для роликового контактного виснаження — повторюваного гц‑контактного навантаження в підшипниках — завдяки дрібній, однорідно розподіленій мікроструктурі хрому-карбідного вуглецю та надзвичайно високій чистоті. Інструментальні сталі, такі як D2, оптимізовані під зносостійкість у ковзному контакті та ударному навантаженні. 52100 має вищу життя під навантаженням за рахунок роликового контакту, але нижчу крихкість та ударостійкість порівняно з D2. Для деталей підшипників та прецизійних роликових елементів правильний вибір — 52100/GCr15; для штампів, пробійників та різальних інструментів більше підійдуть D2 або H13.

Після термообробки та прецизійного циліндричного шліфування ми підтримуємо допуски ±0.002–0.005 мм на критичних діаметрах підшипникових посадкових та отворів. Кулястість (необхідна круглість) може контролюватися до 0.001–0.002 мм на прецизійно відформованих кільцевих доріжках. Шорсткість поверхні Ra 0.2–0.4 мкм стандартна на відшліфованих опорних поверхнях; Ra 0.05–0.1 мкм досяжна при суперобробці. Усі критичні розміри верифікуються за допомогою СОЖ‑переважно портативного контролю перед випуском.

Чорноокисна обробка — найпоширеніша поверхнева обробка для деталей з підшипникової сталі 52100 — вона забезпечує легкий захист від корозії з майже нульовою розмірною зміною і сумісна з загартованою поверхнею. Фосфатна покраска також використовується з аналогічних причин. Тверде хромування та хіміко-фосфатна обробка можуть застосовуватися для підвищеної корозійної стійкості, але їх слід застосовувати обережно, щоб уникнути водневої ламкості у сталі з високою твердістю — післяпокривна випікання при 190°C протягом 4 годин є обов'язковим. Покриття PVD (TiN, DLC) застосовуються на прецизійних підшипникових компонентах для подальшого зниження тертя та збільшення ресурсу зносу без впливу на базову твердість сталі.