- El fallo de los rodamientos rara vez se debe a una dureza superficial insuficiente. La mayor parte de la fatiga por contacto rodante comienza como una microfisura debajo de la pista de rodadura, generalmente provocada por inclusiones no metálicas.
- Dos calentamientos de GCr15 pueden satisfacer los límites químicos GB/T 18254 pero ofrecen una vida útil a la fatiga muy diferente. Los factores decisivos son el contenido de oxígeno, la forma de las inclusiones y la calidad del refinado.
- Las clasificaciones de inclusión microscópicas y las pruebas ultrasónicas tienen diferentes propósitos. Ninguno puede reemplazar al otro para aplicaciones críticas de rodamientos.
- Al comprar GCr15 de alto rendimiento, debe especificar el contenido de oxígeno, los grados de inclusión y los requisitos de inspección en la orden de compra en lugar de confiar únicamente en el nombre del grado.
Un rodamiento rara vez falla porque la superficie era demasiado blanda. Falla porque una grieta microscópica comienza justo debajo de la pista de rodadura y crece bajo millones de ciclos de contacto rodante. En la mayoría de las investigaciones de fallas, esta grieta se nuclea en una inclusión no metálica dentro de la matriz de acero.
Para acero para rodamientos GCr15,La composición química por sí sola no puede predecir el comportamiento ante la fatiga. Dos calentadores separados pueden cumplir completamente con los límites de composición GB/T 18254 y aun así comportarse de manera muy diferente en servicio. La diferencia suele deberse al contenido total de oxígeno, la morfología de las inclusiones y el proceso de refinación de la fabricación de acero.
Acciones de GCr15 frente a 52100 frente a 100Cr6el mismo principio fundamental de fatiga: el acero limpio es la base de una larga vida útil de los rodamientos.
¿Por qué fallan los rodamientos GCr15 incluso cuando la dureza de la superficie cumple con las especificaciones?
La fatiga por contacto rodante es un mecanismo de falla del subsuelo. El esfuerzo cortante máximo ocurre debajo de la superficie de contacto y no en la superficie misma. Si una inclusión frágil se encuentra dentro de esta zona de alto estrés, actúa como un generador de estrés. Se forma una pequeña microfisura en el límite de inclusión, se expande ciclo tras ciclo y finalmente atraviesa la superficie de la pista de rodadura en forma de desconchado.
Esta es la razón por la que las normas sobre acero para rodamientos imponen requisitos estrictos en cuanto a la limpieza del acero. El acero para rodamientos calificado no solo cumple con los requisitos químicos; debe mantener las inclusiones no metálicas nocivas bajo control de tamaño, cantidad y distribución.
¿Cómo acortan la vida útil de los rodamientos las distintas inclusiones no metálicas?
Inclusiones de óxido
Las inclusiones de óxido como alúmina, espinelas y silicatos son duras y quebradizas. No pueden deformarse junto con la matriz de acero circundante bajo carga de rodadura. La tensión se concentra en el límite de la inclusión, lo que provoca desunión o agrietamiento. Las partículas de óxido grandes agrupadas son el tipo más peligroso para la fatiga de los rodamientos.
Inclusiones de sulfuro
Las inclusiones de sulfuro de manganeso (MnS) tienen mejor ductilidad y pueden deformarse moderadamente durante la laminación. Aun así, crean anisotropía material. Cuando están alineados desfavorablemente con respecto a la dirección de laminación, los sulfuros aún pueden convertirse en puntos de inicio de grietas.
Inclusiones de nitruro de titanio (TiN)
Las inclusiones de TiN son duras, angulares y quebradizas. Un control deficiente del titanio durante la fusión puede producir partículas grandes de TiN. Crean puntos de concentración de tensión agudos y es muy probable que desencadenen grietas tempranas por fatiga en el subsuelo.
¿Cómo mejoran la desgasificación al vacío, AOD, VAR y ESR la limpieza del GCr15?
La limpieza se determina durante la fabricación de acero, no durante el laminado en caliente o el procesamiento de barras.
- AOD (descarburación con oxígeno y argón): Un proceso de refinación en cuchara para el ajuste del carbono y el control del oxígeno.
- Desgasificación al vacío: Elimina el hidrógeno, el nitrógeno y el oxígeno disueltos del acero fundido. Los niveles más bajos de oxígeno reducen directamente el volumen de inclusiones de óxido.
- VAR (Refusión por arco al vacío) & ESR (Refusión de electroescoria): Tecnologías de refundición secundaria para acero para rodamientos de primera calidad. Reducen aún más las inclusiones y mejoran la homogeneidad del lingote.
Nuestra base de producción integrada ejecuta flujos de trabajo de refinación al vacío y fusión secundaria para estabilizar el contenido de oxígeno y los niveles de inclusión para GCr15 de alta limpieza. Nuestro objetivo no es simplemente superar los umbrales estándar, sino mantener un rendimiento de limpieza constante de un calor a otro.
¿Qué estándares de calificación de inclusión deberían aparecer en un MTC GCr15?
Un certificado de prueba de fábrica válido para acero para rodamientos críticos debe incluir las clasificaciones de inclusión, no solo la química y la dureza. Los estándares de inspección comunes incluyen:
| Estándar | Método de inspección | Tipos de inclusión clasificados |
|---|---|---|
| ASTM E45 | Clasificación microscópica | Sulfuros (A), Aluminatos (B), Silicatos (C), Óxidos Globulares (D) |
| DIN 50602 | método K | Inclusiones de óxido |
| ISO 4967 | método microscópico | Inclusiones no metálicas |
| GB/T 10561 | estándar chino | Inclusiones no metálicas |
La MTC debe indicar claramente qué estándar se aplicó y los resultados finales de la calificación. Si su certificado solo cubre el contenido de carbono, cromo y la dureza, es insuficiente para componentes de rodamientos de alta resistencia.
¿Por qué las clasificaciones de inclusión microscópicas no pueden reemplazar las pruebas ultrasónicas (UT)?
La inspección microscópica de inclusiones comprueba pequeñas inclusiones en secciones pulidas muestreadas. Sin embargo, el muestreo no puede capturar grandes macrodefectos aislados distribuidos aleatoriamente dentro de la barra.
Las pruebas ultrasónicas (UT) detectan macroinclusiones, porosidad y grietas internas en todo el volumen de las barras de acero para rodamientos. Para GCr15 de alta limpieza, normalmente se especifica UT junto con la evaluación de inclusión microscópica. Una barra que supera los límites de inclusión microscópica aún puede contener una macroinclusión grande capaz de provocar una falla prematura por fatiga.
Todos los estándares de inspección, frecuencia de sonda y límites de aceptación deben confirmarse y acordarse antes de la producción y el envío.
4 reglas para especificar GCr15 de alta limpieza en su orden de compra
- Coloque los requisitos de índice de inclusión y contenido de oxígeno directamente en su orden de compra. No confíe en el nombre del grado GCr15 como su único requisito de calidad.
- Confirme la ruta de refinación. La desgasificación al vacío y la refundición secundaria no son opcionales para aplicaciones de rodamientos críticas.
- Organizar inspección ultrasónica para barras de gran diámetro. Las clasificaciones microscópicas no pueden detectar macroinclusiones peligrosas.
- Haga coincidir el número de calor marcado en la barra de acero con los datos impresos en el MTC. Los resultados de las pruebas de limpieza solo son válidos para ese calor específico.
Si necesita definir límites de oxígeno, clases de clasificación de inclusión y criterios de aceptación de UT para su compra de GCr15, envíe su plano o especificación técnica. Podemos suministrar barras redondas GCr15 de alta limpieza con MTC completo y documentación de prueba desde nuestra base de producción.
Preguntas frecuentes
P: ¿Por qué es importante el contenido de oxígeno para el acero para rodamientos GCr15?
R: El oxígeno se combina con el aluminio y otros elementos para formar inclusiones de óxido. Un menor contenido de oxígeno significa menos inclusiones de óxido y una mejor vida a la fatiga.
P: ¿Cuál es la diferencia entre AOD y VAR para acero para rodamientos?
R: AOD es un proceso de refinación primario. VAR es un proceso de refundición secundario utilizado para grados de limpieza premium. VAR generalmente produce un contenido de inclusión más bajo.
P: ¿Se puede aceptar un certificado GCr15 sin calificación de inclusión?
R: No. Para aplicaciones de rodamientos críticas, el MTC debe informar la clasificación de inclusión utilizando un método reconocido como ASTM E45 o DIN 50602.
P: ¿Cuál es la diferencia entre inclusiones microscópicas y macroinclusiones?
R: Las inclusiones microscópicas se evalúan mediante metalografía. Las macroinclusiones son lo suficientemente grandes como para ser detectadas mediante pruebas ultrasónicas y pueden causar fallas tempranas por fatiga.
P: ¿Las pruebas ultrasónicas reemplazan la clasificación de inclusión?
R: No. UT detecta defectos individuales grandes. La calificación de inclusión evalúa la población general de inclusiones microscópicas. Ambos son necesarios para acero para rodamientos de alta limpieza.