Износостойкие стали

Шарикоподшипниковые стали

Подшипники качения являются ответственными деталями многих маши, определяющих их точность и производительность. Наиболее частой причиной отказа подшипников является излом, разрушение тел качения и рабочих поверхностей колец, а также усталостное выкрашивание рабочих поверхностей элементов подшипника
Для изготовления тел качения и подшипниковых колец небольших сечений обычно используют хромистую сталь ШХ15, а больших сечений ЩХ15СГ, прокаливающуюся на большую глубину.
Стали обладают высокой твердостью, износостойкостью и сопротивление контактной усталости. Большие требования к неметаллическим включениям, недопустима также карбидная неоднородность. Стали изготовляют в виде прутков, труб и проволоки. для горячей штамповки стали поставляют без отжига, для холодной механической обработки - в отожженном состоянии. после отжига стали получают однородную структуру мелкозернистого перлита с мелкими включениями вторичных карбидов. Кольца, шарики и ролики проходят закалку в масле (30-60⁰С) от 840-860⁰С и отпуск при 150-170⁰С. Перед отпуском для уменьшения количества остаточного аустенита детали подшипника охлаждают до температуры не выше 20 -25⁰С. Это повышает стабильность размеров. Для подшипников, которые должны иметь особо высокую стабильность размеров, иногда применяют обработку холодом при -70 - -80⁰С.
Для получения оптимального сочетания прочности и контактной выносливости кольца и ролики подшипников должны иметь после закалки и отпуска твердость 61-65 HRC для стали ШХ15 и 60-64 HRC для стали ЩХ15СГ, а шарики - 62 -66 HRC.
Для изготовления деталей подшипников качения, работающих пи высоких динамических нагрузках. применяют цементуемые стали 20Х2Н4А и 18ХГТ. После цементации стали 20Х2Н4А твердость на поверхности достигает 58-62 HRC, а в сердцевине 35-45 HRC, а для стали 18ХГТ - 61-65 HRC на поверхности.
В последние годы разработан и внедрен в массовое производство процесс объемо-поверхностной закалки колец тяжело нагруженных роликовых подшипников для букс железнодорожных вагонов (ШХ4). После такой обработки
твердость на поверхности 60-63 HRC, а в сердцевине - 35-40 HRC. Кольца роликовых подшипников, обработанные таким способом, имеет высокие показатели конструктивной прочности.

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 110Г13Л.
Структура этой стали после литья состоит из аустенита и избыточных карбидов (Fe,Mn)₃C, выделяющихся по границам зерен, что снижает прочность и вязкость стали. В связи с этим литые изделия закаливаются с нагревом до 1100⁰С и охлаждаются в воде. При таком нагреве растворяются карбиды, и сталь после закалки приобретает более устойчивую аустенитную структуру.

Таблица 31

Механические свойства стали 110Г13Л

sB, МПа	s0,2, МПа	d,%	y,%	НВ
800-1000	250-350	35-45	40-50	180-220

Сталь с аустенитной структурой характеризуется низким пределом текучести и сильно упрочняется под действием холодной деформации.
Сталь 110Г13Л обладает высокой износостойкостью только при ударных нагрузках, когда происходит деформационное упрочнение аустенита с образованием e- мартенсита с ГПУ-решеткой. При небольших ударных нагрузках износостойкость стали невелика.
При повышенном одержании фосфора сталь 110Г13Л хладноломкая, поэтому ее содержание должно быть ограничено (менее 0,02-0,03 %), особенно при использовании стали в северных районах.
Высокой стойкостью при циклическом контактно-ударном нагружении и ударно-абразивном изнашивании обладает литая сталь 60Х5Г10Л, претерпевающая при эксплуатации мартенситное превращение.
Для изготовления лопастей гидротурбин и гидронасосов судовых гребных винтов и других деталей, работающих в условиях изнашивания при кавитационной эрозии, применяют стали с нестабильным аустенитом (30Х10Г10, 0Х14АГ12, 0Х14Г12М), испытывающим при эксплуатации частичное мартенситное (g®e мартенсит) превращение.
В процессе работы изделий, подверженных кавитационной эрозии, деформация и разрушение поверхностных слоев приводят к тому, что на поверхности под действием гидравлических ударов образуется новый слой мартенсита, обладающий высокой прочностью. Многократное повторение этого процесса объясняет высокую стойкость сталей с метастабильным аустенитом.

Дата добавления: 2014-01-07