THÉP Ổ LĂN AISI 52100 – THÀNH PHẦN, CƠ TÍNH, NHIỆT LUYỆN VÀ ỨNG DỤNG

Thép Ổ Lăn AISI 52100 là thép hợp kim crom – cacbon cao chuyên dùng để sản xuất vòng bi, bi thép, con lăn và các chi tiết chịu tải tiếp xúc lặp lại. AISI 52100 nổi bật nhờ khả năng đạt độ cứng cao sau nhiệt luyện, chống mài mòn tốt, độ bền mỏi tiếp xúc cao và khả năng duy trì độ chính xác kích thước.

Đây là một trong những mác thép ổ lăn phổ biến trong ngành cơ khí chính xác. Hàm lượng cacbon khoảng 1% kết hợp với khoảng 1,5% crom tạo điều kiện hình thành tổ chức martensite và carbide sau nhiệt luyện, giúp bề mặt làm việc chịu được áp suất tiếp xúc lớn.

Theo kinh nghiệm thực tế cung cấp vật liệu cơ khí, AISI 52100 khá quen thuộc với các nhà sản xuất vòng bi nhưng dễ bị nhầm với JIS SUJ2, EN 100Cr6 hoặc GB GCr15. Các mác này rất gần nhau về thành phần và ứng dụng nhưng khi thay thế vẫn cần kiểm tra tiêu chuẩn, độ sạch thép, trạng thái giao hàng và MTC.

THÉP Ổ LĂN AISI 52100 LÀ GÌ?

AISI 52100, còn thường được gọi SAE 52100, thuộc nhóm High-Carbon Chromium Bearing Steel – thép ổ lăn crom cacbon cao.

Đặc tính nổi bật:

• Hàm lượng cacbon cao.
• Chứa khoảng 1,3–1,6% crom.
• Khả năng tôi cứng tốt.
• Chống mài mòn cao.
• Độ bền mỏi tiếp xúc tốt.
• Phù hợp với tải lăn lặp lại.
• Có khả năng đạt độ chính xác kích thước cao sau mài.

Mặc dù chứa crom, AISI 52100 không phải thép không gỉ.

TIÊU CHUẨN VÀ TÊN GỌI AISI 52100

AISI/SAE 52100 là ký hiệu có nguồn gốc từ hệ thống vật liệu Hoa Kỳ.

Các mác thường được đặt cạnh AISI 52100 trong bảng đối chiếu gồm:

• JIS SUJ2 – Nhật Bản.
• 100Cr6 / 1.3505 – Châu Âu/Đức.
• GCr15 – Trung Quốc.

Đây là những mác rất gần về thành phần và ứng dụng nhưng không nên coi là tương đương tuyệt đối cho mọi đơn hàng.

Khi mua cần xác định:

• Mác vật liệu.
• Tiêu chuẩn sản phẩm.
• Nhà sản xuất.
• Heat No.
• Trạng thái giao hàng.
• Độ sạch thép.
• Quy cách.
• MTC.

THÀNH PHẦN HÓA HỌC AISI 52100

Thành phần hóa học tham khảo của AISI 52100:

Thông số chính xác cần được đối chiếu theo tiêu chuẩn sản phẩm và MTC của từng lô.

Ảnh hưởng của Carbon

Carbon giúp:

• Tăng độ cứng sau tôi.
• Tăng chống mài mòn.
• Hình thành carbide.
• Nâng cao khả năng chịu tải bề mặt.

Tuy nhiên, carbon cao cũng làm khả năng hàn giảm và tăng nguy cơ nứt khi nhiệt luyện không phù hợp.

Ảnh hưởng của Chromium

Chromium giúp:

• Tăng độ thấm tôi.
• Hỗ trợ hình thành carbide.
• Tăng khả năng chống mài mòn.
• Cải thiện khả năng nhiệt luyện.

Hàm lượng crom khoảng 1,5% không đủ để tạo khả năng chống ăn mòn như inox.

ĐẶC TÍNH CƠ LÝ CỦA THÉP AISI 52100

Cơ tính của AISI 52100 phụ thuộc rất lớn vào trạng thái nhiệt luyện.

Sau nhiệt luyện phù hợp, vật liệu có:

• Độ cứng cao.
• Chống mài mòn tốt.
• Khả năng chịu tải tiếp xúc cao.
• Độ bền mỏi lăn tốt.
• Khả năng giữ kích thước chính xác.
• Bề mặt làm việc có tuổi thọ cao khi được bôi trơn phù hợp.

Đối với thép ổ lăn, không nên đánh giá vật liệu chỉ dựa trên độ bền kéo. Độ cứng, carbide, austenite dư, tạp chất phi kim, độ sạch thép và tình trạng bề mặt có ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ vòng bi.

ĐỘ CỨNG CỦA THÉP AISI 52100

Sau tôi và ram phù hợp, AISI 52100 thường được sử dụng trong vùng khoảng:

58 – 64 HRC

Một số quy trình và ứng dụng có thể sử dụng mức độ cứng khác.

Độ cứng cuối cùng phụ thuộc vào:

• Nhiệt độ austenit hóa.
• Thời gian giữ nhiệt.
• Môi trường tôi.
• Nhiệt độ ram.
• Kích thước chi tiết.
• Yêu cầu độ dai.
• Mức austenite dư.

Đối với vòng bi, không nên hiểu rằng HRC càng cao thì tuổi thọ càng tốt. Độ cứng phải được cân bằng với độ dai và ổn định tổ chức.

VI CẤU TRÚC VÀ ĐỘ SẠCH THÉP

Đây là một trong những tiêu chí đặc biệt quan trọng đối với AISI 52100.

Cần kiểm soát:

• Tạp chất phi kim.
• Độ sạch thép.
• Kích thước carbide.
• Phân bố carbide.
• Austenite dư.
• Decarburization.
• Độ đồng đều tổ chức.
• Khuyết tật bề mặt.
• Khuyết tật bên trong.

Đối với vòng bi tốc độ cao hoặc chịu tải lớn, chất lượng luyện kim có thể quan trọng không kém thành phần hóa học.

XỬ LÝ NHIỆT THÉP AISI 52100

Ủ cầu hóa

AISI 52100 thường được ủ cầu hóa – spheroidizing annealing trước khi gia công và nhiệt luyện cuối.

Mục đích:

• Giảm độ cứng.
• Tăng khả năng cắt gọt.
• Tạo carbide dạng cầu.
• Cải thiện tính đồng đều tổ chức.
• Chuẩn bị cho quá trình tôi.

Đối với thép ổ lăn cacbon cao, ủ cầu hóa là công đoạn quan trọng hơn việc chỉ mô tả chung là “normalize”.

Tôi cứng

AISI 52100 thường được austenit hóa trong vùng nhiệt độ khoảng:

820 – 860°C

Sau đó vật liệu được làm nguội bằng môi trường phù hợp nhằm tạo martensite.

Nhiệt độ và tốc độ nguội cần được lựa chọn dựa trên:

• Kích thước chi tiết.
• Trạng thái phôi.
• Độ cứng yêu cầu.
• Thiết bị nhiệt luyện.
• Carbide cần hòa tan.
• Mức austenite dư cho phép.

Quá nhiệt hoặc làm nguội không phù hợp có thể gây:

• Cong vênh.
• Nứt.
• Hạt thô.
• Austenite dư quá mức.
• Mất ổn định kích thước.

Ram

Sau tôi cần ram nhằm:

• Giảm ứng suất dư.
• Ổn định tổ chức.
• Điều chỉnh độ cứng.
• Giảm nguy cơ nứt.
• Tăng độ ổn định kích thước.

Với nhiều ứng dụng vòng bi, ram thấp được sử dụng để duy trì độ cứng cao.

Xử lý lạnh

Đối với các chi tiết yêu cầu độ ổn định kích thước cao, có thể áp dụng xử lý lạnh hoặc chu trình ổn định tổ chức nhằm hỗ trợ kiểm soát lượng austenite dư.

Quy trình cụ thể phải được lựa chọn theo yêu cầu của sản phẩm.

GIA CÔNG THÉP AISI 52100

AISI 52100 nên được gia công phần lớn ở trạng thái ủ mềm.

Các phương pháp gồm:

• Cưa.
• Tiện.
• Khoan.
• Phay.
• CNC.
• Mài.
• EDM khi phù hợp.

Quy trình sản xuất phổ biến:

Gia công thô → nhiệt luyện → mài tinh → hoàn thiện bề mặt.

Sau khi vật liệu đạt khoảng 60 HRC, khả năng cắt gọt bằng dụng cụ thông thường giảm đáng kể.

GIA CÔNG MÀI AISI 52100

Mài là công đoạn đặc biệt quan trọng đối với thép ổ lăn.

Các bề mặt vòng bi thường yêu cầu:

• Độ tròn cao.
• Dung sai nhỏ.
• Độ nhám thấp.
• Không cháy mài.
• Không có vi nứt.
• Độ chính xác hình học cao.

Nhiệt phát sinh quá lớn trong quá trình mài có thể làm biến đổi tổ chức bề mặt và hình thành điểm khởi đầu nứt mỏi.

Do đó cần kiểm soát:

• Đá mài.
• Tốc độ.
• Lượng ăn dao.
• Làm mát.
• Chất lượng bề mặt sau mài.

KHẢ NĂNG HÀN CỦA AISI 52100

AISI 52100 có khả năng hàn kém.

Nguyên nhân:

• Hàm lượng carbon cao.
• Vùng ảnh hưởng nhiệt dễ hình thành tổ chức cứng giòn.
• Nguy cơ nứt nguội.
• Ứng suất nhiệt lớn.

Đối với vòng bi và chi tiết chịu tải quan trọng, hàn thường không phải phương pháp chế tạo ưu tiên.

Nếu bắt buộc phải hàn, cần xây dựng quy trình tiền gia nhiệt, vật liệu hàn và xử lý sau hàn riêng.

KHẢ NĂNG CHỐNG ĂN MÒN

AISI 52100 không phải thép chống gỉ.

Vật liệu có thể bị oxy hóa khi tiếp xúc với:

• Nước.
• Độ ẩm.
• Mồ hôi.
• Muối.
• Hóa chất ăn mòn.

Khi lưu kho hoặc vận chuyển nên sử dụng dầu chống gỉ, mỡ bảo quản hoặc bao gói chống ẩm.

XỬ LÝ BỀ MẶT AISI 52100

Tùy ứng dụng có thể sử dụng:

• PVD.
• DLC.
• Lớp phủ giảm ma sát.
• Lớp phủ chống ăn mòn.
• Dầu hoặc mỡ bảo quản.

Đối với thép đã nhiệt luyện, nhiệt độ của quá trình phủ phải được kiểm soát để tránh ảnh hưởng đến độ cứng và tổ chức vật liệu.

ỨNG DỤNG CỦA THÉP Ổ LĂN AISI 52100

AISI 52100 được sử dụng cho:

• Vòng trong ổ bi.
• Vòng ngoài ổ bi.
• Bi thép.
• Con lăn.
• Ổ bi cầu.
• Ổ con lăn.
• Vòng chịu mài mòn.
• Bạc lăn.
• Trục nhỏ chịu mài mòn.
• Chi tiết chịu tải tiếp xúc.
• Một số dụng cụ yêu cầu độ cứng cao.

Ứng dụng quan trọng nhất vẫn là vòng bi và các bộ phận của ổ lăn.

SO SÁNH AISI 52100 VỚI JIS SUJ2

JIS SUJ2 là thép ổ lăn theo tiêu chuẩn Nhật Bản và rất thường được so sánh với AISI 52100.

Hai mác có:

• Hàm lượng carbon gần nhau.
• Hàm lượng chromium gần nhau.
• Khả năng nhiệt luyện tương tự.
• Ứng dụng vòng bi tương tự.

Tuy nhiên, khi thay thế cần kiểm tra:

• Tiêu chuẩn sản phẩm.
• Thành phần hóa học.
• Độ sạch thép.
• Carbide.
• Trạng thái giao hàng.
• MTC.

SO SÁNH AISI 52100 VỚI 100Cr6

100Cr6 / 1.3505 là mác thép ổ lăn châu Âu rất gần AISI 52100 về thành phần và ứng dụng.

Trong thương mại, hai mác thường được xem là gần tương đương.

Đối với vòng bi chính xác hoặc tải cao, vẫn cần kiểm tra tiêu chuẩn sản phẩm và chất lượng luyện kim trước khi thay thế.

SO SÁNH AISI 52100 VỚI GCr15

GCr15 là mác thép ổ lăn phổ biến theo hệ tiêu chuẩn Trung Quốc.

Các mác:

AISI 52100 – JIS SUJ2 – 100Cr6 – GCr15

thường xuất hiện trong cùng nhóm so sánh.

Tuy nhiên, không nên lựa chọn chỉ dựa trên bảng quy đổi. Độ sạch thép, carbide, trạng thái vật liệu và MTC vẫn cần được kiểm tra.

SO SÁNH AISI 52100 VỚI AISI 440C

AISI 440C là thép không gỉ martensitic chứa hàm lượng crom cao hơn đáng kể.

AISI 52100 nổi bật với:

• Chống mài mòn tốt.
• Độ cứng cao.
• Độ bền mỏi tiếp xúc cao.
• Phù hợp với nhiều vòng bi tiêu chuẩn.

AISI 440C thường được cân nhắc khi cần kết hợp độ cứng cao với khả năng chống ăn mòn tốt hơn.

Việc lựa chọn phải dựa trên môi trường, tải trọng, tốc độ và yêu cầu tuổi thọ.

MÁC THÉP GẦN TƯƠNG ĐƯƠNG AISI 52100

Các mác thường được so sánh:

• JIS SUJ2 – Nhật Bản.
• 100Cr6 / 1.3505 – Châu Âu/Đức.
• GCr15 – Trung Quốc.

Các mác này gần tương đương về thành phần và ứng dụng nhưng không nên coi là tương đương tuyệt đối cho mọi sản phẩm vòng bi.

THÔNG SỐ QUY CÁCH THÉP AISI 52100

Tùy nhà máy và nguồn hàng, AISI 52100 có thể được cung cấp dưới dạng:

• Thép tròn đặc.
• Thanh thép.
• Dây thép.
• Phôi rèn.
• Phôi vòng.
• Tấm hoặc phôi đặc biệt theo nguồn hàng.

Khi đặt hàng nên ghi:

AISI 52100 + dạng sản phẩm + kích thước + số lượng + trạng thái giao hàng + tiêu chuẩn + MTC.

Ví dụ:

AISI 52100 – thép tròn Ø50 × 3000mm – trạng thái ủ mềm – yêu cầu MTC.

KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG THÉP AISI 52100

Khi mua hoặc nghiệm thu nên kiểm tra:

• Mác AISI 52100.
• Tiêu chuẩn.
• Nhà sản xuất.
• Heat No.
• MTC.
• Thành phần hóa học.
• Độ cứng.
• Vi cấu trúc.
• Phân bố carbide.
• Decarburization.
• Độ sạch thép.
• Tạp chất phi kim.
• Chất lượng bề mặt.
• Kích thước và dung sai.

Tùy ứng dụng có thể bổ sung:

• UT – kiểm tra siêu âm.
• MT – kiểm tra từ tính.
• Kiểm tra vi nứt.
• Kiểm tra độ nhám.
• Kiểm tra austenite dư.
• Kiểm tra sau nhiệt luyện.

TIÊU CHÍ MUA THÉP Ổ LĂN AISI 52100

Khi yêu cầu báo giá nên cung cấp:

• Mác AISI 52100.
• Tiêu chuẩn yêu cầu.
• Dạng sản phẩm.
• Đường kính/kích thước.
• Chiều dài.
• Số lượng.
• Trạng thái ủ hoặc nhiệt luyện.
• Độ cứng yêu cầu.
• Dung sai.
• MTC.
• UT/MT nếu cần.

Đối với vật liệu dùng để sản xuất vòng bi, không nên lựa chọn chỉ dựa trên giá/kg. Độ sạch thép, tạp chất phi kim và chất lượng luyện kim có thể ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ mỏi của ổ lăn.

BẢO QUẢN THÉP AISI 52100

Khi lưu kho nên:

• Để nơi khô ráo.
• Kê cách nền.
• Tránh nước và hơi ẩm.
• Bôi dầu chống gỉ.
• Bảo vệ bề mặt đã mài.
• Phân loại đúng mác.
• Quản lý Heat No.
• Lưu MTC theo từng lô.
• Tránh va đập bề mặt chính xác.

LIÊN HỆ MUA THÉP Ổ LĂN AISI 52100

CÔNG TY TNHH MTV VẬT LIỆU TITAN

KHO HÀ NỘI
Địa chỉ mới: (Cạnh UB Ninh Sở) Thôn Xâm Dương 3, Xã Hồng Vân, TP Hà Nội
Địa chỉ cũ: Thôn Xâm Dương 3, Xã Ninh Sở, Huyện Thường Tín, Hà Nội

KHO SỐ 1 – TP.HCM:
145 Đường Bình Thành, Bình Hưng Hòa B, Bình Tân, TP.HCM

KHO SỐ 2 – TP.HCM:
231 Đường Số 6, Bình Tân, TP.HCM

KHO SỐ 3 – TP.HCM:
133/14/5 Bình Thành, Bình Tân, TP.HCM

VĂN PHÒNG/ĐKKD:
133/14/5 Bình Thành, Bình Tân, TP.HCM

MST: 0312 983 281
Mr Dưỡng
SĐT/Zalo: 0902 345 304
Điện thoại văn phòng: (08) 66 807 807
Website: //chokimloai.com
Email: chokimloaivietnam@gmail.com
Google Maps kho Hà Nội: //maps.app.goo.gl/CdDwF6j2HLSTc5Jd8

Xem thêm tại đây