Acier à roulement JIS SUJ3: Propriétés, Applications & Guide de fabrication

Si vous travaillez dans des secteurs comme l'automobile, aérospatial, ou machinerie lourde, vous avez besoin d'un acier à roulement qui équilibre la résistance à l'usure, dureté, et la fiabilité.Acier à roulement JIS SUJ3—un alliage conforme aux normes industrielles japonaises additionné de molybdène—se distingue par sa résistance améliorée à la fatigue et ses performances à haute température. Ce guide détaille ses principales propriétés, utilisations réelles, processus de fabrication, et comment il se compare à d'autres matériaux, vous aidant à choisir le bon acier pour les applications de roulements exigeantes.

1. Propriétés matérielles de l'acier à roulement JIS SUJ3

Composition d'alliage unique de JIS SUJ3 (surtout le molybdène) le distingue des aciers à roulements standard comme JIS SUJ2. Explorons ses propriétés en détail.

1.1 Composition chimique

JIS SUJ3 suit les normes industrielles japonaises strictes (IL G4805), garantir une qualité constante pour les roulements à haute contrainte. Vous trouverez ci-dessous sa composition chimique typique:

1.2 Propriétés physiques

Ces propriétés décrivent comment JIS SUJ3 se comporte dans des conditions physiques telles que la chaleur et le magnétisme.:

• Densité: 7.85 g/cm³ (identique à la plupart des aciers carbone-chrome-molybdène)
• Point de fusion: 1,420 – 1,460 °C (2,588 – 2,660 °F)
• Conductivité thermique: 45.0 Avec(m·K) à 20 °C (température ambiante)
• Coefficient de dilatation thermique: 11.5 × 10⁻⁶/°C (depuis 20 – 100 °C)
• Propriétés magnétiques: Ferromagnétique (attire les aimants), utile pour le tri et les contrôles non destructifs.

1.3 Propriétés mécaniques

Les propriétés mécaniques définissent les performances sous contrainte du JIS SUJ3, essentielles pour les roulements durables.. Toutes les valeurs sont mesurées après traitement thermique standard (trempe et revenu):

1.4 Autres propriétés

Les propriétés exceptionnelles de JIS SUJ3 le rendent idéal pour les applications exigeantes:

• Résistance à l'usure: La haute teneur en carbone et en chrome forment des carbures durs, réduisant l'usure due au contact roulant ou glissant.
• Résistance à la fatigue: Le molybdène améliore sa capacité à résister à des millions de cycles de charge, ce qui est essentiel pour les roulements des machines à grande vitesse.
• Performances à haute température: Maintient la force jusqu'à 250 °C (482 °F), mieux que JIS SUJ2 pour les environnements chauds (par ex., moteurs automobiles).
• Trempabilité: Excellent : permet d'obtenir une dureté uniforme sur les sections épaisses, assurer des performances constantes dans les grands roulements.
• Stabilité dimensionnelle: Minimise la distorsion pendant le traitement thermique, assurer la précision des chemins de roulement et des éléments roulants.
• Résistance à la corrosion: Modéré (mieux que JIS SUJ2); a besoin de revêtements (comme le zingage) pour environnements humides ou difficiles.

2. Applications de l'acier à roulements JIS SUJ3

Les propriétés améliorées de JIS SUJ3 le rendent adapté aux roulements soumis à des contraintes plus élevées, chaleur, ou usure que les applications standards. Voici ses principales utilisations:

• Roulements: Roulements hautes performances dans les moteurs automobiles, boîtes de vitesses industrielles, et systèmes auxiliaires aérospatiaux, où la chaleur et la charge sont élevées.
• Éléments roulants: Balles, rouleaux, ou des aiguilles dans des roulements robustes (s'appuyant sur la résistance à l'usure et la ténacité de JIS SUJ3).
• Courses: Bagues intérieures et extérieures des roulements à haute contrainte (nécessitant une stabilité dimensionnelle et une résistance à la chaleur).
• Composants automobiles: Roulements dans les turbocompresseurs, systèmes de transmission, et moteurs de camions lourds – supportant des températures et un couple élevés.
• Machines industrielles: Roulements dans les boîtes de vitesses à grande vitesse, centrifugeuses, et broches de machines-outils – fonctionnant pendant de longues heures et sous de lourdes charges.
• Composants aérospatiaux: Petits roulements dans les groupes auxiliaires de puissance des avions (APU) et systèmes de trains d'atterrissage (où la fiabilité est essentielle).
• Dispositifs médicaux: Roulements de précision pour forets chirurgicaux à grande vitesse et équipements de diagnostic (grâce à sa stabilité dimensionnelle).
• Moteurs électriques: Roulements dans les grands moteurs industriels (par ex., pour usines ou centrales électriques) qui génèrent une chaleur modérée.
• Machines agricoles: Roulements dans les boîtes de vitesses des tracteurs et des moissonneuses – manipulation poussiéreuse, conditions de charge élevée.
• Équipement minier: Roulements dans les bandes transporteuses et les concasseurs : résistant à l'usure causée par les matériaux abrasifs.

3. Techniques de fabrication pour JIS SUJ3

La production de JIS SUJ3 nécessite des étapes précises pour libérer tout son potentiel. Voici le processus typique:

1. Sidérurgie:
   • JIS SUJ3 est réalisé à l'aide d'un Four à arc électrique (AEP) avec dégazage sous vide. Cela élimine les impuretés (comme le soufre et le phosphore) et assure un contrôle précis des éléments d'alliage, en particulier du molybdène, pour répondre aux normes JIS G4805.
2. Roulement:
   • Après la sidérurgie, le métal est Laminé à chaud (à 1,150 – 1,250 °C) en billettes ou en barres. Pour pièces de précision, c'est alors Laminé à froid (température ambiante) pour améliorer la finition de surface et la précision dimensionnelle (critique pour les ajustements de roulements).
3. Forgeage de précision:
   • Pièces complexes (comme des bagues de roulement personnalisées) sont forgés dans des formes presque définitives à haute température. Cela affine la structure du grain et améliore les propriétés mécaniques, essentielles à la résistance à la fatigue..
4. Traitement thermique:
   • Le traitement thermique est essentiel pour atteindre les performances de JIS SUJ3:
     • Trempe: Chauffer à 830 – 870 °C, puis refroidir rapidement dans de l'huile ou du gaz à haute pression pour durcir l'acier.
     • Trempe: Réchauffer à 160 – 220 °C (deux fois pour plus de cohérence) pour réduire la fragilité tout en conservant une dureté et une ténacité élevées.
     • Cémentation: Rarement utilisé : la teneur en alliage de JIS SUJ3 offre déjà une dureté de surface suffisante pour la plupart des roulements..
5. Usinage:
   • Traitement post-thermique, les pièces sont usinées à l'aide Affûtage (pour des surfaces ultra-lisses, réduire la friction dans les roulements) et Tournant (pour les formes cylindriques comme les chemins de roulement). Les machines CNC garantissent des tolérances serrées (±0,001 mm) pour des ajustements précis.
6. Traitement de surface:
   • Étapes facultatives pour améliorer les performances:
     • Nitruration: Ajoute une mince, couche extérieure dure pour augmenter la résistance à l'usure et à la corrosion.
     • Noircissement: Forme une couche protectrice d'oxyde pour une prévention mineure de la rouille.
     • Revêtement: Placage de zinc ou revêtements céramiques minces (comme TiN) pour environnements extrêmes (par ex., exploitation minière).
7. Contrôle de qualité:
   • Des tests rigoureux garantissent la conformité aux normes JIS:
     • Analyse chimique: Vérifier la teneur en alliage par spectrométrie.
     • Test de dureté: Vérifiez la dureté Rockwell/Vickers sur toute la pièce pour garantir l'uniformité..
     • Contrôles non destructifs: Tests par ultrasons pour les fissures internes; test de particules magnétiques pour les défauts de surface.
     • Contrôle dimensionnel: Utiliser des machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) pour vérifier les tolérances et assurer un bon ajustement.

4. Études de cas: JIS SUJ3 en action

Des exemples concrets montrent comment JIS SUJ3 résout les défis liés aux roulements hautes performances.

Étude de cas 1: Durabilité des roulements de turbocompresseur automobile

Un constructeur automobile japonais est confronté à de fréquentes pannes de roulements de turbocompresseur (après 80,000 kilomètres). Les roulements d'origine utilisés JIS SUJ2, qui ne pouvait pas gérer le turbo 220 Température de fonctionnement °C. Passage aux roulements JIS SUJ3 (avec nitruration) durée de vie prolongée des roulements 150,000 kilomètres. Cela a réduit les demandes de garantie de 70% et sauvé $300,000 annuellement.

Étude de cas 2: Fiabilité des roulements des équipements miniers

Une société minière aux prises avec des pannes de roulements de tapis roulant (chaque 4 mois) à cause de la poussière et des charges lourdes. Ils ont remplacé les roulements standard par des roulements JIS SUJ3, associé à un revêtement en céramique. Post-commutation, durée de vie des roulements augmentée à 12 mois, réduisant les temps d'arrêt pour maintenance en 80% et les coûts de remplacement par 65%.

5. JIS SUJ3 et. Autres matériaux de roulement

Comment JIS SUJ3 se compare-t-il à d'autres aciers et matériaux pour roulements courants? Le tableau ci-dessous le décompose:

Le point de vue de Yigu Technology sur JIS SUJ3

Chez Yigu Technologie, JIS SUJ3 est notre premier choix pour les clients ayant besoin de roulements capables de supporter une chaleur modérée et des charges lourdes.. Son ajout de molybdène lui confère un net avantage sur JIS SUJ2 en termes de durabilité., spécialement pour les turbocompresseurs automobiles et les équipements miniers. Nous utilisons un meulage de précision et une nitruration en option pour maximiser ses performances, ce qui fait que les roulements JIS SUJ3 durent 20 à 30 % plus longtemps que les options standard. Bien que cela coûte un peu plus cher que JIS SUJ2, sa durée de vie plus longue en fait une solution rentable pour les applications à fortes contraintes.

FAQ sur l'acier à roulement JIS SUJ3

1. Qu'est-ce qui rend JIS SUJ3 meilleur que JIS SUJ2?
   JIS SUJ3 contains molybdenum, ce qui augmente sa résistance à haute température et sa résistance à la fatigue. Cela le rend idéal pour les roulements des turbocompresseurs, machinerie lourde, ou d'autres applications où JIS SUJ2 s'userait plus rapidement.
2. JIS SUJ3 peut-il être utilisé dans des environnements humides ou corrosifs?
   Il a une résistance modérée à la corrosion. Pour les environnements humides ou riches en produits chimiques (par ex., transformation marine ou alimentaire), appliquer un traitement de surface comme le zingage ou la nitruration pour éviter la rouille et prolonger la durée de vie.
3. JIS SUJ3 est-il compatible avec les normes mondiales en matière de roulements?
   Oui : JIS SUJ3 est similaire à AISI 52100 (NOUS.) et 100Cr6 (Europe) mais avec du molybdène ajouté. Il peut être utilisé de manière interchangeable avec ces aciers dans la plupart des applications, surtout lorsqu'une résistance supplémentaire à la chaleur ou à la fatigue est nécessaire.