Високоміцні сталі

Підшипникові сталі

Підшипникові сталі повинні володіти високою твердістю, зносостійкістю і високою межею утомленості, оскільки в процесі експлуатації деталі підшипника сприймають значні знакозмінні навантаження. У цих сталях повинен забезпечуватися рівномірний розподіл карбідів, відсутність неметалічних включень та інших концентраторів напруг, що викликають утворення тріщин металу.

Маркіруються підшипникові сталі буквами ШХ і числом, що вказує на вміст хрому в десятих частках відсотка. Вміст вуглецю в підшипникових сталях складає 0,95…1,15%, сірки – менше 0,020%, фосфору – менше 0,027%.

Сталь ШХ15 призначена для виготовлення деталей підшипників з поперечним перетином 10…20 мм, а додатково леговані марганцем і кремнієм ШХ15СГ і ШХ20СГ – для деталей, що прогартовуються на глибину понад 30 мм.

Деталі підшипників піддають гартуванню від температур 820…850^оС і низькому відпуску при 150…170^оС. Після гартування в структурі може міститися до 15% залишкового аустеніту, перетворення якого може викликати зміну розмірів деталей підшипників. Для зменшення кількості залишкового аустеніту прецизійні підшипники піддають обробці холодом при -70…-80^оС. Остаточно оброблена підшипникова сталь має мартенситу з включеннями дрібних карбідів і високу твердість до 64НRC.

Деталі великогабаритних роликових підшипників діаметром 0.5…2 м виготовляють із сталей 12ХН3А, 12Х2Н4А, піддаючи їх цементації на велику глибину (3…6 мм).

Для підшипників, що працюють в агресивних середовищах, застосовують корозійностійку хромисту сталь 95Х18.

Високоміцними називаються сталі, що мають межу міцності s_в > 1550МПа і володіють необхідною в'язкістю для експлуатації в умовах динамічних навантажень.

Легуючі елементи затримують процеси знеміцнення при відпуску і, якщо сталь містить підвищену кількість хрому, молібдену, вольфраму, ванадію, то її твердість не знижується до температур відпуску 500…550^оС. Наприклад, сталь 30Х5МСФА після термічної обробки має межу міцності s_у = 1800 МПа, s_0,2 = 1600 МПа, КСU = 50 Дж/см2.

Для отримання міцності до 1800-2200 МПа використовуються мартенситно-старіючі сталі із змістом вуглецю менше 0,03%, в яких при гартуванні утворюється практично безвуглецевий мартенсит, з якого при відпуску 500°С виділяються інтерметалидні фази Ni₃М, які зміцнюють сталь. Такими сталями є Н18К8МЗ, 03Н18К9М5Т, Н18К12М5Т, механічні властивості яких характеризуються наступними значеннями: s_у = 1800 МПа, d = 15%; y = 55%. Необхідно відзначити, що безпосередньо після гартування мартенситно-старіючі сталі володіють невисокою міцністю і дуже високою пластичністю, що дозволяє здійснювати деформацію, обробку різанням та інші технологічні операції.

Розроблені також високоміцні сталі, відомі як «трип-сталі», в яких після гартування з 1000…1100^оС утворюється аустенітна структура, оскільки температура початку мартенситного перетворення лежить нижче 0°С. Після гартування здійснюється деформація (60…80%, при 400…500°С), в процесі якої, у зв'язку із зниженням вмісту вуглецю і легуючих елементів в аустеніті, відбувається підвищення точки М_D. У процесі експлуатації в результаті пластичної деформації аустенітний стан перетворюється на високоміцний мартенситний. У трип-сталях зміст вуглецю на порядок вище, ніж в мартенситно-старіючих сталях (30Х9Н8М4Г2С2 і 25Н25М4Г1). Механічні властивості трип-сталей: s_у = 1500…1700 МПа; s_0,2 = 1400…1550 МПа; d = 50…60%. Характерним для цих сталей є високе значення в'язкості руйнування К_1С і межі витривалості s_-1, проте спостерігається анізотропія властивостей деформованого металу. При однаковій міцності трип-сталі пластичніше мартенситно-старіючих, але їх широкому упровадженню перешкоджає необхідність використовування могутнього устаткування для деформації.

Дата добавления: 2014-01-07