Износостойкая (аустенитная) сталь

Шарикоподшипниковые стали

Кольца, ролики и шарики работают в условиях, которые требуют от стали высокой твердости, износостойкости и сопротивляемости контактной усталости.

В качестве шарикоподшипниковой стали используют высокоуглеродистые (заэвтектоидные) хромистые стали (табл. 4), а для больших сечений – хромомарганцевокремнистую сталь, прокаливающуюся на большую глубину.

Таблица 4

Химический состав (%) и назначение шарикоподшипниковой стали

Марка стали	С	Мn	Si	Сr	Шарики	Ролики
диаметр, мм
ШХ6 ШХ9 ШХ15 ШХ15СГ	1,05 - 1,15 1,0 - 1,1 0,95 - 1,05 0,95 - 1,05	0,2 - 0,4 0,2 - 0,4 0,2 - 0,4 0,9 - 1,2	0,17 - 0,37 0,17 - 0,37 0,17 - 0,37 0,4 - 0,65	0,4 - 0,7 0,9 - 1,2 1,3 - 1,65 1,3 - 1,65	До 13,5 13,5-22,5 >22,5 -	До 10 10-15 15-30 >30

Примечание. Кольца с толщиной стенки до 12 мм изготовляют из стали ШХ15, большей толщины – из стали ШХ15СГ.

К сталям этого класса предъявляют высокие требования по содержанию неметаллических включений, так как, попадая в поверхностный рабочий слой, они становятся концентраторами напряжений, вызывая преждевременное усталостное разрушение. Недопустима также карбидная неоднородность. Стали после отжига должны иметь однородную структуру мелкозернистого перлита с мелкими включениями вторичных карбидов. Твердость в этом состоянии НВ 187 – 207, что обеспечивает достаточно хорошую обрабатываемость резанием. Кольца, шарики и ролики после закалки в масле при 830 – 860°С (для стали ШХ15) и 810 – 850°С (для стали ШХ15ГС) и низкого отпуска при 150 – 200°С должны иметь твердость HRC 61 – 66. Для более полного снятия напряжений выдержка при отпуске 2,5—6 ч.

Крупногабаритные кольца и ролики изготовляют из цемен­туемой хромоникелевой стали 20Х2Н4А. После цементации при 940 – 970°С на глубину 5 – 10мм указанные детали подшипников подвергают высокому отпуску при 550°С в течение 8ч и затем при 630°С в течение 8ч для устранения остаточного аустенита. Закалку проводят при 800°С в масле, а затем низкотемпературный отпуск при 160°С.

Для подшипников, работающих в агрессивных средах, применяют нержавеющую сталь 95X18 (0,9 – 1,0% С и 17 – 18,5% Сr).

Для деталей, работающих на износ в условиях абразивного трения и высоких давлений и ударов (например, для траков некоторых гусеничных машин, щек дробилок, черпаков землечерпальных машин, крестовин железнодорожных и трамвайных путей и т. д.), применяют высокомарганцевую литую аустенитную сталь Г13Л, содержащую 0,9 – 1,3% С и 11,5 – 14,5% Мn.

Структура этой стали после литья состоит из аустенита и избыточных карбидов (Fe, Mn)₃C, выделяющихся по границам зерен, что снижает прочность и вязкость стали. Поэтому литые изделия закаливают с нагревом до 1100°С и с охлаждением в воде. При таком нагреве растворяются карбиды, и сталь после закалки приобретает более устойчивую аустенитную структуру. Она обладает следующими механическими свойствами: s_в = 80 – 90 кгс/мм², s_0,2 =31 – 35 кгс/мм², d = 25 – 15%, y = 30 – 20%, НВ 180 – 220. Из этих данных видно, что сталь с аустенитной структурой характеризуется низким пределом текучести, составляющим примерно одну треть от предела прочности. Сталь типа Г13Л сильно упрочняется под действием холодной деформации. Поэтому если эксплуатация детали протекает в условиях значительных давлений и ударных нагрузок, то твердость стали повышается в результате наклепа и превращения аустенита в мартенсит, что увеличивает сопротивление износу. По этой причине сталь Г13Л плохо обрабатывается резанием. Если же во время работы сталь испытывает только абразивный износ и отсутствуют значительные давления, вызывающие наклеп, то не наблюдается повышенная износостойкость, так как при этом не развивается мартенситное превращение.

Дата добавления: 2014-12-23