Si vous avez besoin d'un matériau à haute tenue, composants soumis à de fortes contraintes, comme les roulements, engrenages, or automotive transmission parts—EN31 52100 acier à roulement est un premier choix. Renowned for itsexcellente résistance à l'usure ethaute résistance à la fatigue, il résout le problème des courtes durées de vie des composants dans les applications exigeantes. Ce guide détaille ses principales caractéristiques, utilisations réelles, et comment il surpasse les alternatives, afin que vous puissiez construire des bâtiments durables, long-lasting products.
1. Core Material Properties of EN31 52100 Acier à roulement
EN31 52100 is a high-carbon chromium bearing steel—its chemistry and heat treatment are tailored to deliver the hardness and toughness needed for rolling or sliding components. Vous trouverez ci-dessous une répartition détaillée:
1.1 Composition chimique
Its tight chemical controls ensure consistent performance. Typiquecomposition chimique comprend:
- Carbone (C): 0.95–1,10% (critique pour obtenir une dureté élevée après traitement thermique)
- Chrome (Cr): 1.30–1,60% (augmente la trempabilité, résistance à l'usure, et résistance à la fatigue)
- Manganèse (Mn): 0.25–0,45% (improves hardenability and prevents brittleness)
- Silicium (Et): 0.15–0,35% (strengthens the matrix and enhances heat treatment response)
- Phosphore (P.): ≤0,025% (minimized to avoid cold brittleness and reduce fatigue crack risk)
- Soufre (S): ≤0,025% (kept low to maintain toughness and avoid machining defects)
- Autres éléments d'alliage: Trace amounts of nickel or molybdenum (dans des qualités personnalisées) to further enhance toughness.
1.2 Propriétés physiques
These traits are consistent across EN31 52100 grades—essential for design and manufacturing calculations:
| Propriété physique | Valeur typique |
|---|---|
| Densité | 7.81 g/cm³ |
| Point de fusion | 1420–1460°C |
| Conductivité thermique | 42 Avec(m·K) (20°C) |
| Coefficient de dilatation thermique | 11.5 × 10⁻⁶/°C (20–100°C) |
| Résistivité électrique | 0.20 Ω·mm²/m (20°C) |
1.3 Propriétés mécaniques
EN31 52100’s mechanical performance shines after heat treatment (trempe et revenu). Voici comment il se compare à un acier au carbone commun (1045):
| Propriété mécanique | EN31 52100 Acier à roulement (Trempé & Tempéré) | 1045 Acier au carbone (Trempé & Tempéré) |
|---|---|---|
| Résistance à la traction | 1800–2200 MPa | 800–1000 MPa |
| Limite d'élasticité | 1500–1800 MPa | 600–750 MPa |
| Dureté | 58–62 HRC (Rockwell C.) | 28–32 HRC (Rockwell C.) |
| Résistance aux chocs | 15–25 J (Charpy encoche en V, 20°C) | 40–50 J (Charpy encoche en V, 20°C) |
| Élongation | 5–8% | 15–20% |
| Résistance à la fatigue | 600–700 MPa (10⁷ cycles) | 300–350 MPa (10⁷ cycles) |
Points saillants:
- Résistance à l'usure: Its high hardness (58–62 HRC) makes it 3–4x more wear-resistant than 1045 steel—ideal for bearings and gears.
- Résistance à la fatigue: Outperforms carbon steel by 80–130%, ainsi les composants tels que les arbres ou les roulements à rouleaux durent plus longtemps sous des contraintes répétées.
- Tradeoff note: Il a une ductilité inférieure à celle de l'acier au carbone, but this is acceptable for applications where wear and fatigue resistance matter most.
1.4 Autres propriétés
- Excellente résistance à l'usure: Chromium forms hard carbides that resist abrasion—critical for rolling bearings or gears.
- Bonne résistance à la corrosion: Mieux que l'acier au carbone ordinaire; chromium adds a thin oxide layer that slows rusting (can be enhanced with plating).
- Résistance à haute température: Maintains hardness and strength up to 200°C—suitable for automotive engine or industrial machinery components.
- Soudabilité: Modéré (nécessite un préchauffage à 200-300°C pour éviter les fissures; post-weld heat treatment is recommended for full toughness).
- Formabilité: Best shaped via forging or cold rolling (le formage à chaud est plus facile que le formage à froid en raison de sa teneur élevée en carbone).
2. Key Applications of EN31 52100 Acier à roulement
EN31 52100’s combination of wear resistance and fatigue strength makes it indispensable across industries. Voici ses principales utilisations, associé à des études de cas réels:
2.1 Roulements (Demande principale)
It’s the gold standard for bearing components, where low friction and long life are critical:
- Roulements à billes: Bagues et billes intérieures/extérieures (utilisé dans les moteurs électriques, pompes, et roues automobiles).
- Roulements à rouleaux: Cylinders or tapered rollers (for heavy-duty machinery like construction equipment).
- Paliers de butée: Plates and rollers (handles axial loads in gearboxes or turbines).
Étude de cas: A bearing manufacturer switched from 1045 steel to EN31 52100 for electric motor ball bearings. The EN31 52100 bearings lasted 5x longer (depuis 2,000 à 10,000 heures d'ouverture) and reduced friction-related energy loss by 8%—a major benefit for energy-efficient motors.
2.2 Automobile
Automotive relies on it for high-stress, composants à forte usure:
- Composants du moteur: Arbres à cames, poussoirs de soupape, and timing gears (résister à l'usure due au contact constant métal sur métal).
- Composants de transmission: Gear teeth and shafts (couple de poignée et changements de vitesse répétés).
- Composants de direction: Tie rod ends and steering knuckles (withstand road vibrations and stress).
2.3 Machines industrielles
Industrial equipment uses it for durable, pièces nécessitant peu d'entretien:
- Engrenages: Dents d'engrenage de haute précision (dans les convoyeurs, mélangeurs, et machines-outils).
- Arbres: Drive shafts and spindle shafts (resist bending and wear).
- Pièces de machines: Guide rails and sliding blocks (for CNC machines or presses).
2.4 Aérospatial & Chemin de fer
- Aérospatial: Roulements de moteurs d'avion et composants de trains d'atterrissage (must withstand extreme stress and temperature changes).
- Chemin de fer: Roues de chemin de fer (résister à l'usure due au contact avec la piste) et essieux (handle heavy loads and vibration).
Étude de cas: A railway manufacturer used EN31 52100 for freight train axles. The axles lasted 3x longer than those made from HSLA steel (depuis 500,000 à 1.5 millions de kilomètres) and reduced maintenance costs by 40%—critical for long-haul freight operations.
3. Manufacturing Techniques for EN31 52100 Acier à roulement
EN31 52100 requires precise manufacturing and heat treatment to unlock its full potential. Voici comment il est produit:
3.1 Processus de fabrication de l'acier
- Four à arc électrique (AEP): Most common for EN31 52100. Fait fondre la ferraille, puis ajoute du chrome, manganèse, et autres alliages pour répondre aux spécifications chimiques. L'EAF garantit un contrôle strict des impuretés (critique pour les performances des roulements).
- Four à oxygène de base (BOF): Utilisé pour la production à grande échelle. Souffle de l'oxygène dans le fer en fusion pour réduire le carbone, puis ajoute des alliages. Less common for EN31 52100 due to stricter impurity requirements.
3.2 Traitement thermique
Le traitement thermique est l'étape la plus critique, sans cela, EN31 52100 won’t achieve its signature hardness:
- Trempe et revenu: Processus standard. Chauffer l'acier à 830-860°C (austénitisant), quench in oil or water to harden (forms martensite), puis tempérer à 150-200°C. Cela permet d'atteindre une dureté de 58 à 62 HRC tout en réduisant la fragilité.
- Cémentation (facultatif): Pour les pièces nécessitant une surface dure et un noyau résistant (par ex., dents d'engrenage). Chauffer à 900-950°C dans une atmosphère riche en carbone, éteindre, puis tempère. Crée une couche de surface dure de 0,5 à 1 mm (60+ CRH) with a tough core.
- Nitruration (facultatif): Améliore la dureté de la surface et la résistance à la corrosion. Chauffer à 500-550°C sous atmosphère d'azote. Forme une mince (5–15 μm) couche dure (70+ CRH) ideal for bearings or shafts.
3.3 Processus de formage
EN31 52100 is shaped using processes that accommodate its high carbon content:
- Laminage à chaud: Chauffe l'acier à 1 100-1 200°C et le roule en barres, tiges, ou des feuilles (utilisé pour les ébauches de roulements ou les stocks d'engrenages).
- Laminage à froid: Roule à température ambiante pour créer des formes précises (par ex., bagues de roulement) avec des surfaces lisses.
- Forgeage: Chauffe l'acier et le martèle/le presse pour lui donner des formes complexes (par ex., composants de train d'atterrissage ou grands arbres).
- Extrusion: Pousse l'acier chauffé à travers une matrice pour créer de longues, formes uniformes (par ex., rails de guidage).
- Estampillage: Utilisé pour mince, pièces simples (par ex., petites rondelles de roulement) après ramollissement par recuit.
3.4 Traitement de surface
Surface treatments enhance durability and performance:
- Placage: Chromage (adds corrosion resistance and reduces friction for bearings).
- Revêtement: Nitrure de titane (Étain) revêtement (plus dur que l'acier; used for cutting tools or high-wear gears).
- Grenaillage de précontrainte: Blasts surface with small metal balls (crée une contrainte de compression, improving fatigue resistance).
- Polissage: Crée une surface lisse (reduces friction in bearings and improves precision).
4. How EN31 52100 Bearing Steel Compares to Other Materials
Choosing EN31 52100 means understanding its advantages over alternatives. Voici une comparaison claire:
| Catégorie de matériau | Points de comparaison clés |
|---|---|
| Autres aciers pour roulements (par ex., SUJ2, 440C) | – contre. SUJ2: EN31 52100 is nearly identical (SUJ2 is the Japanese standard for 52100); no major performance differences. – contre. 440C acier à roulement inoxydable: 440C a une meilleure résistance à la corrosion mais une résistance à la fatigue inférieure (500–550 contre. 600–700 MPa); EN31 52100 est 20% moins cher. – Idéal pour: EN31 52100 for general bearing use; 440C pour les environnements humides/corrosifs. |
| Aciers au carbone (par ex., 1045) | – Force: EN31 52100 is 125–175% stronger (traction 1 800–2 200 contre. 800–1000 MPa). – Résistance à l'usure: 3–4x mieux (58–62 contre. 28–32 HRC). – Coût: EN31 52100 is ~50% more expensive but lasts 3–5x longer. |
| Aciers fortement alliés (par ex., AISI 4340) | – Dureté: 4340 est plus dur (40–60 contre. 15–25 J d’énergie d’impact) mais moins résistant à l'usure. – Résistance à l'usure: EN31 52100 is 2x better. – Coût: EN31 52100 is ~30% cheaper (mieux pour les pièces axées sur l'usure). |
| Aciers inoxydables (par ex., 304) | – Résistance à la corrosion: 304 c'est mieux (pas de rouille dans les environnements humides). – Solidité/Résistance à l'usure: EN31 52100 is 2–3x stronger and more wear-resistant. – Coût: EN31 52100 is ~20% cheaper (idéal pour sécher, applications à forte usure). |
| Alliages d'aluminium (par ex., 7075) | – Poids: 7075 est 3x plus léger; EN31 52100 est 2x plus fort. – Résistance à l'usure: EN31 52100 is 5–10x better (critique pour les roulements). – Coût: EN31 52100 is ~10% cheaper (mieux pour le stress élevé, pièces à forte usure). |
5. Yigu Technology’s Perspective on EN31 52100 Acier à roulement
Chez Yigu Technologie, nous voyonsEN31 52100 acier à roulement as a reliable workhorse for high-wear, composants soumis à de fortes contraintes. C'est notre principale recommandation pour les roulements, pièces de transmission automobile, and industrial gears—solving clients’ pain points of frequent component replacement and high maintenance costs. Pour les fabricants de roulements, its consistent hardness and fatigue resistance ensure long product life; pour les clients automobiles, it boosts durability in engine and steering parts. Bien qu'il ait une ductilité inférieure à celle de l'acier au carbone, its wear and fatigue benefits far outweigh this for most industrial applications. We often pair it with shot peening or chromium plating to further enhance performance.
FAQ About EN31 52100 Acier à roulement
- Can EN31 52100 be used for high-temperature applications (par ex., moteurs d'avion)?
Oui, c'est résistance à haute température lets it perform reliably up to 200°C. For temperatures above 200°C, we recommend custom grades with added molybdenum (enhances heat resistance) or pairing it with a heat-resistant coating. - Is EN31 52100 difficile à usiner?
It’s harder to machine than low-carbon steels due to its high hardness (58–62 HRC). For machining, use carbide tools (instead of high-speed steel) and anneal the steel first (softens it to 20–25 HRC) si possible. Post-machining heat treatment will restore its full hardness. - What’s the typical lead time for EN31 52100 bars or bearing blanks?
Standard hot-rolled bars take 2–3 weeks. Cold-rolled bars or bearing blanks (with polishing) prendre 3 à 4 semaines. Qualités personnalisées (par ex., nitrided or carburized parts) take 4–6 weeks due to extra heat treatment steps.