100CrMo7-3 - kulki łożyska specjalne
W odróżnieniu od martenzytycznej struktury kulek wykonanych ze stali 100CrMn6, stal 100CrMo7-3 charakteryzuje się strukturą bainityczną [1]. Podobnie jak w przypadku innych kulek stalowych przeznaczonych do zastosowań łożyskowych, stal 100CrMo7-3 wykazuje dużą twardość, odporność na zużycie oraz dużą wytrzymałość zmęczeniową. Ze stali tej wytwarzane są głównie kulki dużych średnic . W procesie technologicznym dąży się do uzyskania dużej twardości rdzenia kulki. Co do innych stali łożyskowych są użyteczne przy dużej twardości, konieczne jest odporność na zużycie i wytrzymałość zmęczeniowa.
Bainit - mikrokompozyt składający się z ferrytu bainitycznego i węglików, produktów przemiany austenitu, wydzielających się w sposób nieskoordynowany z powstającym ferrytem. Przemiana bainityczna łączy w sobie cechy przemiany dyfuzyjnej oraz bezdyfuzyjnej o charakterze poślizgowym [2].
Ciekawe wnioski nad właściwościami stali baiinitycznych w odniesieniu do procesu kucia na zimno oraz produkcji elementów złącznych przedstawili Polscy inżynierowie. Podsumowanie pracy inżynierskiej cytuję poniżej:
„Stale bainityczne nowej generacji posiadają korzystną morfologię rozkładu twardego składnika w bainicie, która daje wysokie własności wytrzymałościowe połączone z dobrą plastycznością. W pracy oceniono możliwość wykonywania elementów złącznych z tych stali, charakteryzujących się mikrostrukturą ferrytu ziarnistego. Podstawą badań były symulacje procesów ciągnienia i kucia na zimno. Wyniki symulacji wykazały możliwość uzyskania poprawnego kształtu wyrobów, co następnie zostało potwierdzone we wstępnych próbach przemysłowych. Uzyskane własności wytrzymałościowe śrub były na poziomie znacznie wyższym niż dla stosowanych obecnie stali węglowo-manganowych. Własności te spełniają wymagania normy, co pozwala na zastosowanie wyrobów kutych ze stali bainitycznych bez dalszej obróbki cieplnej. Wprowadzenie stali bainitycznych w praktyce przemysłowej wymaga jeszcze dalszych badań związanych z analizą zużycia narzędzi i oceną bilansu kosztów.”[3]
Skład chemiczny | ||||||||
| %C | %Si | %Mn | %P | %S | %Cr | %Mo | %Cu | %Al |
| 0,93 - 1,05 | 0,15 - 0,35 | 0,60 - 0,80 | 0,025 max | 0,015 max | 1,65 - 1,95 | 0,20 - 0,35 | 0,30 max | 0,50 max |
Oznaczenie wg standardów międzynarodowych | |||||||
| Włochy | Stany Zjednocznone | Niemcy | Francja | Wielka Brytania | Rosja | Chiny | Japonia |
| 100CrMo7-3 | K19965 | 1.3536 | 100CrMo7-3 | 100CrMo7-3 | - | 100CrMo7-3 | SUJ5 |
Właściwości fizyczne / mechaniczne / termiczne / elektryczne / magnetyczne | |||||
| Właściwość | Oznaczenie | Jednostka | typ właściwości | Uwagi | Wartość |
| Gęstość | ϱ | g / cm3 | fizyczna | w temperaturze pokojowej * | 7,82 |
| Moduł Younga | E | GPa | mechaniczna | - | 205 |
| Ciepło właściwe | c | J / kg * K | termiczna | w temperaturze pokojowej * | 477 |
| Współczynnik rozszerzalności liniowej | α | 10^-6/ºC | termiczna | ΔT=0-100°C | 13,1 |
| Przewodność cieplna | λ | W/(m·K) | termiczna | w temperaturze pokojowej * | 42,7 |
| Rezystencja | ρ | Ω*m*10^-9 | elektryczna | - | 218 |
| Przenikalność magnetyczna | µ | - | magnetyczna | ferromagnetyczna | > 300 |
* - temperatura pokojowa: RT=20°C
Własności mechaniczne | |||||
| Rodzaj właściwości | Typ właściowości | Jednostka | Wartosć | Jednostka | Wartość |
| Twardość | mechaniczna | HRC | 59 - 65 | - | - |
| Wytrzymałość na ściskanie | mechaniczna | MPa | 2450 - 2550 | psix10^3 | 355 - 369 |
| Temperatura pracy | termiczna | ºC | - 60 / 150 | ºF | - 76 / 302 |
Zakres dostaw | ||||
| Średnica | jednostka | średnica | jednostka | klasa dokładności wg ISO 3290* |
| 45,000 - 300,000 | mm | 1 3/4- 12 | cal | G3-5-10-16-20-25-28-40-60-100-200-500-1000 |
ISO 3290 - Za powstanie dokumentu określajacego wymagania dotyczące gotowych kulek stalowych przeznaczoncy do łożysk tocznych odpowiedzialna jest specjalny komitet standaryzacyjny powołany przy komitecie ISO. Komisja TC4 określiła standardy dla łożysk tocznych, a podkomisja SC 12 sprecyzowała wymagania dotyczące łożysk kulkowych. Obecnie stosowana norma ISO 3290 jest drugą edycją tej normy (pierwsza wersja ISO 3290-1: 2008), została zmodyfikowana przede wszystkim pod względem technicznym i uwzględnia poprawki do części 1 normy ISO 3290 i późniejszego aneksu z 2009 roku. Norma ISO 3290 składa się z następujących części:
a) Część 1: Kulki stalowe
b) Część 2: kulki ceramiczne
[1] Dobrzański L.A: Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo. Warszawa: WNT, 2003, s. 268.
[2]Bhadeshia H.K.D.H., Edmonds D.V.: The mechanism of bainite formation in steels, Acta Metallurgica, 28, 1980, 1265-1273.
[3] Roman Kuziak, Maciej Pietrzyk: Możliwości zastosowania nowoczesnych stali bainitycznych do produkcji elementów złącznych z pominięciem zabiegów obróbki cieplnej. W: Prace IMŻ 2 (2011)