Из какой стали делают подшипники

Шарикоподшипниковые стали

Шарикоподшипниковые стали изготовляются согласно ГОСТ 801-78.

ГОСТ 801-78 – стандарт распространяется на горячекатаную диаметром или толщиной до 250 мм включительно, калиброванную сталь и сталь со специальной отделкой поверхности (с волочением или без волочения), предназначенную для изготовления колец, шариков и роликов подшипников. Подшипниковая сталь должна изготовляться в электродуговых печах с вакуумированием, без вакуумирования (по согласованию с потребителем), кислых мартеновских печах или методом электрошлакового переплава. В части норм химического состава настоящий стандарт распространяется также на слитки, слябы, трубы, листы, поковки, подкат и проволоку.

Шарикоподшипниковые стали ГОСТ 801-78 сталь ШХ15, ШХ15СГ, ШХ4, ШХ20СГ

В обозначении марок шарикоподшипниковой стали буквы и цифры означают:

Ш в начале марки – подшипниковая
Х – легированная хромом
4, 15, 20 – массовая доля хрома (0,4 %; 1,5 %; 2,0 %)
СГ – легированная кремнием и марганцем
Ш в конце марки – полученная методом электрошлакового переплава
В в конце марки – изготовленная вакуумированием.

Подшипниковая сталь изготовляется круглого, квадратного и прямоугольного сечений в прутках, полосах и мотках.

Горячекатаная и калиброванная подшипниковая сталь по требованиям к качеству поверхности в зависимо­сти от дальнейшей обработки подразделяется на группы:

ОХ – для холодной механической обработки (обточка, фрезерование, выточка и др.)
ОГ – для горячей обработки давлением
ХВ – для холодной высадки
ХШ – для холодной штамповки
По состоянию материала:
без термической обработки
термически обработанная (отожженная) – О.

Сортамент шарикоподшипниковой стали:

  • Круг горячекатаный ГОСТ 2590-88
  • Квадрат горячекатаный ГОСТ 2591-88
  • Полоса горячекатаная ГОСТ 103-76
  • Круг калиброванный ГОСТ 7417-75
  • Круг со специальной отделкой поверхности ГОСТ 14955-77

Подшипниковая сталь горячекатаная, диаметр прутков, мм 8; 9; 10; 11; 12; 13; 14; 15; 16; 17; 18; 19; 20; 21; 22; 23; 24; 25; 26; 27; 28; 29; 30; 31; 33; 35; 38; 40; 42; 45; 48; 50; 55; 60; 65; 70; 75; 80; 85; 90; 95; 100; 105; 110; 115; 120; 130; 140; 150; 160; 170; 180; 190; 200; 210; 220; 230; 240; 250

Подшипниковая сталь калиброванная и со специальной отделкой поверхности, диаметр прутков, мм 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 6,5; 7,0; 8,0; 9,0; 10,0; 11,0; 12,0; 13,0; 14,0; 15,0; 16,0; 17,0; 18,0; 19,0; 20,0; 21,0; 22,0; 23,0; 24,0; 25,0; 26,0; 27,0; 28,0; 29,0; 30,0; 31,0; 32,0; 33,0; 34,0; 35,0; 36,0; 37,0; 38,0; 39,0; 40,0; 41,0; 42,0; 44,0; 45,0; 46,0; 48,0; 49,0; 50,0

Назначение шарикоподшипниковой стали:

Подшипниковые стали применяются для изготовления деталей, работающих под воздействием сосредоточенного и переменного напряжений, возникающих в зоне контакта шариков и роликов с беговыми дорожками колец подшипников качения. Стали для подшипников.

Заменители некоторых марок стали:

Сталь ШХ15 – ШХ9, ШХ12, ШХ15СГ;
Сталь ШХ15СГ – ХВГ, ШХ15, ХС, ХВСГ.

Свариваемость широкоподшипниковой стали:

сваривается способом КТС

В наличии на складе круг ШХ15, круг ШХ15СГ, круг ШХ20СГ (подшипниковые стали ГОСТ 801-78).

  • 8(343) 288-50-80
  • info@gkstal.ru

© 2007 – 2017 ООО Группа Компаний “СТАЛЬ”
Продажа металлопроката оптом и в розницу

Подшипниковая сталь

Это высококачественная износостойкая сталь, способная сопротивляться большим контактным нагрузкам. Повышенная концентрация углерода обеспечивает подшипниковым сталям высокую твердость и износостойкость, а наличие хрома увеличивает глубину прокаливания. В системе маркировки конструкционных легированных сталей подшипниковые стали составляют исключение: маркировка начинается с буквы «Ш», а цифра, стоящая после «Х», указывает на концентрацию хрома в десятых долях процента. Например, ШХ6, ШХ15СГ. Чем выше концентрация хрома, тем крупнее можно изготавливать подшипники. К недостаткам подшипниковых сталей следует отнести пониженную обрабатываемость резанием.

Это стали, идущие для изготовления любых подшипников качения: шариковых, роликовых и игольчатых. Они, прежде всего, должны обладать высокой сопротивляемостью контактной усталости, высокой износостойкостью и твёрдостью. Кроме этого, подшипниковые стали должны легко закаливаться (обладать низкой критической скоростью закалки). Исходя из этих требований, к сталям этой группы следует отнести заэвтектоидные стали, легированные хромом.

К этим сталям предъявляют и ряд требований, связанных с их металлургическим производством, касающихся в первую очередь количества неметаллических включений.

Для получения высоких прочностных и эксплуатационных характеристик подшипниковые стали подвергают закалке в масле и отпуску при температуре 150-200 °С. Назначая режимы закалки, следует помнить, что эвтектоидная точка у сталей типа «ШХ» смещена несколько влево. Например, для стали марки ШХ15 она соответствует концентрации углерода, равной 0,7 %. Типовые режимы термообработки сталей типа «ШХ» представлены в таблице

Типовые режимы термообработки

Микроструктура стали ШХ15

Стали марок ШХ6 и ШХ9 идут для изготовления шариков и роликов подшипников. Для изготовления колец шарико- и роликоподшипников со стенками толщиной до 15-20 мм рекомендуется сталь ШХ15, т.к. она обладает большей твердостью, большей износостойкостью. При изготовлении колец с толщиной стенки более 20-30 мм рекомендуется использовать сталь марки ШХ15СГ. Из всех подшипниковых сталей она обладает наибольшей прокаливаемостью. В случае изготовления очень крупных подшипников (диаметром от 0,5 до 2 м) следует использовать низкоуглеродистые цементуемые стали, например, 20Х2Н4А. Это объясняется тем, что высокоуглеродистые стали типа «ШХ» обладают пониженной обрабатываемостью резанием и требуют высоких угловых скоростей при резании. В этом случае появляется опасность того, что опоры шпинделя металлорежущего станка могут не выдержать действующих нагрузок. Низкоуглеродистые стали обладают лучшей обрабатываемостью резанием и позволяют проводить обработку при меньших угловых скоростях. Однако низкоуглеродистые стали являются сравнительно мягкими сталями, а закалка их оказывается невозможной из-за очень высокой критической скорости закалки. Поэтому после изготовления колец из таких сталей они подвергаются цементации на глубину до 8 мм с последующей закалкой и последующим низким отпуском. После такой термообработки кольца структура его поверхности состоит из отпущенного мартенсита и карбидов, а структура сердцевины – из малоуглеродистого мартенсита. Для подшипников, работающих в агрессивных средах (например, в пресной или морской воде, в растворах азотной кислоты и органических кислотах), рекомендуют использовать коррозионно-стойкую хромистую сталь марки 95Х18.

В случае, когда подшипники в процессе своей работы нагреваются до 400-500 °С, для их изготовления рекомендуют использовать быстрорежущие стали, например, Р9, но с пониженным содержанием углерода и ванадия. Это вызвано необходимостью уменьшения склонности к карбидной ликвации. Термообработку таких сталей проводят по обычным режимам, предусмотренным для быстрорежущих сталей.

Лом подшипников

Спрос на подшипники наблюдается в различных отраслях промышленности, на бытовом уровне. Даже пункты приема вторичных металлов не обходят это изделие своим вниманием. Действительно, подшипники, в зависимости от модели, отличаются содержанием разнообразных металлов, сплавов:

  • сталь;
  • бронза;
  • латунь;
  • баббит.

Поэтому сдавать подшипники на лом, можно достаточно выгодно, по ценам, сравнимым со стоимостью отходов цветных металлов.

Источник качественной легированной стали

Ценность подшипников, завалявшихся в гараже еще с союзных времен, обуславливается качеством металла. Под лом цельных конструкций или их частей из легированной стали отводится отдельная категория 3Б3.

Лом подшипников, скопившийся на производстве

Как правило, основные узлы изделия: шарики, кольца и ролики; изготовлены из шарикоподшипниковой стали, номенклатура марок которой достаточно широка — ШХ15, ШХ15СГ, ШХ20СГ, ШХ4, ШХ6, ШХ9 и т.д. Конкретный вид металла выбирается на основе эксплуатационных характеристик. Высокоуглеродистые марки стали характерны следующим подшипникам:

  1. Эксплуатируемым при стандартных условиях. Изделие содержит сталь легированную хромом, с добавками марганца, кремния молибдена (марки ШХ4, ШХ15 и ШХ20СГ).
  2. Работающим под предельной нагрузкой, включая агрессивные среды или высокотемпературный режим. Используется теплостойкий, а также коррозионно-устойчивый металл. Применяемые в таких подшипниках марки стали, выплавлены по технологии электрошлакового или вакуумно-дугового переплава, например 95Х18-Ш и 11Х18М-ШД, соответственно.

Реже конструкция может содержать стали с низким содержанием углерода, поскольку такой металл существенно уступает по уровню твердости.

Определить на глаз тип стали изделия можно исходя из его размеров: для более крупных узлов, тел качения используется легированный металл с повышенной концентрацией кремния и марганца. Детали крупногабаритных видов обычно изготавливаются из марки ШХ20СГ. Специальная сталь ШХ4, применяется внутри железнодорожных подшипников качения. Эта марка отличается регламентированной прокаливаемостью.

Сплавы цветных металлов на основе олова и свинца

Специальные антифрикционные сплавы Баббиты, чье замысловатое название взято от фамилии их разработчика, предназначены непосредственно для применения внутри подшипников. Металл заливается или напыляется по корпусу вкладыша изделия.

Вкладыш подшипника с баббитовой наплавкой

Основу этого подшипникового сплава составляют олово и свинец, тогда как, присадками выступают другие цветные металлы: медь, никель, кадмий, натрий, магний и прочие.

Менее ценные, как вторичный металл, баббиты на основе свинца интенсивно используются для заливки подшипников дизельных двигателей, прокатных станков, что связано с их более высокой рабочей температурой по сравнению с антифрикционным сплавом на основе олова. В основном это марка марки Б16, хотя встречаются и другие разновидности, например БН, БКА или БК2Ш.

Подшипники подвижного состава железнодорожного транспорта содержат свинцово-калиевый баббит. Напротив свинцово-цинковый сплав СОС6 применяется в конструкциях, эксплуатируемых при высоком давлении и температуре, например автомобильные дизельные двигатели. Стандартные условия работы, при давлении на уровне до 15 МПа, приемлемы для подшипников, залитых баббитом с высоким содержанием олова, — сплава, наиболее ценного в пунктах приема вторичного металла.

Медные сплавы

Рассматривая металлическое изделие в качестве лома, особое внимание следует уделить подшипникам скольжения. Их основные узлы: втулки, пружины и вкладыши; часто изготавливаются из медного сплава – литейной оловянной бронзы. Альтернативно, фасонные отливки подшипников нередко изготавливаются из алюминиевой бронзы, не содержащей олова.

Последние годы на смену медному сплаву для изготовления втулок скольжения приходят неметаллические материалы: фторопласт, капролон. Однако, полностью вытеснить бронзу, несмотря на удобство монтажа, они не могут, поскольку сильно уступают в долговечности.

Часть корпуса подшипника скольжения

Альтернативным металлическим материалом для изготовления втулок скольжения выступает латунь. Этот медный сплав нашел более универсальное применение в узлах данного вида изделий. Латунь используют, как замену стали, при изготовлении сепараторов для подшипников качения.

Особенности сдачи специализированного лома

Ситуация на рынке сдачи подшипников неоднозначная. В качестве отходов сдаются как отслужившие ресурс изделия, так и новые «китайские образцы». Приобретаются неликвиды или продукция длительного складского хранения. Изделия принимаются целиком, а также отдельными узлами. Естественно, основным фактором, определяющим стоимость лома, остается тип металла. Изделия, изготовленные из медных сплавов, баббитов, превосходят по стоимости стальные подшипники.

Из какой стали делают подшипники

Конструкционная подшипниковая сталь содержит около 1 % С и 1,5 % Cr. Подшипники качения работают преимущественно на сжатие и растяжение с многократным нагружением каждого участка рабочей поверхности. Так как это нагружение происходит на небольшой поверхности – точечно, на этой поверхности в момент нагружения возникают большие контактные напряжения. После большого количества циклов нагружения они приводят к усталостному разрушению подшипника. Для подшипниковой стали большое значение имеет её чистота по неметаллическим включениям. Присутствие в стали крупных (более 10 – 15 мкм) оксидных включений и их строчек уменьшает стойкость стали против усталостного разрушения и понижает долговечность подшипников. Поэтому, одним из критериев оценки качества подшипниковой стали, а также возможности ее использования или отбраковки, является балл, характеризующий размеры оксидных включений. Достижение низкого балла по включениям, то есть отсутствия включений, величина которых превышает допустимые значения, является одной из главных задач при производстве подшипниковой стали.

Рисунок – Зависимость долговечности подшипников (В10) от метода производства и содержания в ней кислорода: 1 – дуговая сталеплавильная печь; 2 – дуговая сталеплавильная печь с эркерным выпуском (ЭВ); 3 – вакуумно-дуговой переплав.

В течение десятков лет подшипниковую сталь выплавляли в дуговых сталеплавильных печах, при этом не удавалось добиться достаточной долговечности подшипников. Значительно увеличить срок эксплуатации подшипников позволило освоение внепечной вакуумной обработки подшипниковой стали, которая в результате вакуумно-углеродного раскисления обеспечивает высокую чистоту металла по оксидным включениям. К настоящему времени использование вакуумной обработки и непрерывной разливки стали с защитой струи металла от вторичного окисления позволило увеличить количество циклов работы подшипников в 10 раз (рисунок). При этом долговечность подшипников из стали, полученной с использованием такой технологии, не уступает долговечности подшипников из стали, подвергнутой вакуумно-дуговому переплаву. Применение внепечной обработки позволило производить подшипниковую сталь не только в дуговых сталеплавильных печах, но и в кислородных конвертерах с получением металла одинакового качества. Ввиду трудностей, связанных с необходимостью легирования металла хромом в ковше, в настоящее время подшипниковую сталь выплавляют преимущественно в дуговых сталеплавильных печах. Плавку в дуговой печи ведут по обычной технологии с коротким окислительным периодом после расплавления. Ранние присадки извести и железной руды в периоде плавления, а также скачивание шлака и наводка нового в конце периода плавления и в начале окислительного периода должны обеспечить достаточно низкое содержание фосфора в металле при высоком содержании углерода. Легирование хромом производят присадками феррохрома в печь перед выпуском плавки. Для уменьшения угара хрома перед присадкой феррохрома производят предварительное раскисление ванны присадкой ферросилиция из расчета получения в металле не более 0,1 % кремния. Низкое содержание кремния и легирование хромом не понижают эффективность вакуумно-углеродного раскисления стали при последующей вакуумной обработке, которая в настоящее время является обязательной операцией при производстве подшипниковой стали. При высоком содержании серы в стали после выплавки ее в дуговой сталеплавильной печи в ковше кроме вакуумирования, проводят также десульфурацию металла высокоосновным восстановительным шлаком. Однако, к подшипниковой стали не всегда предъявляют высокие требования по содержанию серы. Согласно данным ряда исследований наличие в металле до 0,025 % серы даже несколько повышает долговечность подшипников, так как образование на поверхности оксидных включений сульфидной оболочки уменьшает вероятность образования трещин. Следует также отметить, что для изготовления колец и тел качения подшипников, иногда используют коррозионностойкую сталь. Для деталей коррозионностойких жаростойких подшипников, работающих в интервале температур до 350—400 °С, обеспечивающих необходимую стабильность размеров, оптимальные механические свойства и удовлетворительную коррозионную стойкость, обычно применяется следующий режим термической обработки: предварительный нагрев до 850° С, окончательный нагрев до 1070-1090 °С, охлаждение в масле, а затем замедленное охлаждение до -70…80 °С и двухкратный отпуск при 400° (с выдержкой 3 часа и 2 часа соответственно). Для изготовления колец и тел качения шарикоподшипников и роликоподшипников в специальных случаях применяются коррозионностойкие стали, относящиеся к разряду упрочняющихся при помощи холодной пластической деформации и дисперсионного твердения.

Источник: На основе обзора литературных данных по подшипниковым сталям.

Читать еще:  Электрохимическая полировка нержавеющей стали
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector