1. Требования и классификация

Стали для подшипников по назначению составляют особую группу конструкционных сталей, но по составу и свойствам они близки к инструментальным сталям.

JU IUU I3U IUU ^ Q 2 If

Число Оксидод более 0.03мм ц ппгп

"hPPffl

Рис. 104. Зависимость долговечности подшипников от степени загрязненности ста­ли оксидами размером более 30 мкм (Л. О. Урус)

Рнс. 105. Зависимость контактной выносливости от содержания водорода в под­шипниковых сталях:

1 — 11Х18М; 2 — ШХ-15 (Одзава)

К особенностям характера работы подшипников относят­ся высокие локальные нагрузки, и, как следствие этого, чрезвычайно высокие требования к чистоте стали по неме­таллическим включениям, карбидной неоднородности и др. Основные требования, которые должны обеспечить подшип­никовые стали:

1. Высокая статическая грузоподъемность — предельная нагрузка, при которой остаточные деформации в зоне контакта не превышают 0,01 % от диаметра шарика или ролика. Необходимая статическая грузоподъемность — а она должна быть весьма значительна, поскольку давления в области контакта при работе подшипника доходят до 2000—4000 МПа, достигается применением в качестве ма­териала для подшипников заэвтектоидных легированных хромом сталей, обработанных на высокую твердость.

2. Высокое сопротивление контактной усталости. Эта характеристика чрезвычайно сильно зависит от наличия металлургических дефектов различного рода, особенно сульфидных и оксидных включений, а также водорода, по­скольку подшипниковые стали флокеночувствительны. На рис. 104 приведена зависимость долговечности подшипни­ков от количества оксидов в одном и том же сечении, а на рис. 105 — зависимость контактной выносливости от содер­жания водорода в подшипниковых сталях.

При производстве подшипниковых сталей применению рафинирую­щих переплавов уделяется особое внимание. Рафинирующие переплавы позволяют значительно снизить загрязненность стали неметаллическими включениями, что, естественно, удорожает сталь. Если принять за 100 % содержание включений в стали ШХ15 открытой выплавки, то для ста­ли, обработанной синтетическим шлаком (ШХ15Ш), оно составляет 45%, для той же стали вакуумно-дуговой выплавки (ШХ15ВД) 35 %, а для стали, обработаииой шлаком и дополнительно переплавленной ва – куумио-дуговым способом (ШХ15ШД), 25%. При этом оставшиеся вклю­чения более равномерно распределяются в объеме слитка, уменьшается и средний размер включений.

Не менее вредным фактором, с точки зрения контактной усталости, является карбидная неоднородность (карбидная сетка, строчечные вклю­чения карбидов и т. п.). Способ устранения этого дефекта заключается в проведении оптимальной пластической и термической обработки.

3. Износостойкость, в том числе абразивная, достигает­ся введением сталь —^ 1,0 % С и 1,5% Cr. Влияние хрома на износостойкость определяется тем, что он увеличивает количество карбидной фазы и меняет качественно ее состав, позволяя получать твердые специальные карбиды.

4. Высокое сопротивление малым пластическим дефор­мациям. Это требование наиболее актуально для подшип­ников точных приборов.

5. Размерная стабильность. В зависимости от размеров и класса точности подшипников изменения размеров при эксплуатации не должны превышать IO-4—IO-5 мм/мм. Размерная стабильность зависит от содержания остаточно­го аустенита в стали. При увеличении количества остаточ­ного аустенита размерная стабильность ухудшается, так как остаточный аустенит является нестабильной структур­ной составляющей и при высоких нагрузках может превра-

Таблица 18. Состав и области применения подшипниковых сталей

Содержание основных

Марка стали

С

Si

Mtl

ШХ15

ШХ15СГ

ШХ20СГ

95X18-Ш

11Х18М

8Х4М4В2Ф1Ш

0,95—1,05 0,95—1,05 0,95—1,05 0,9—1,1 1,1—1,2 0,75—0,85

0,17—0,37 0,40—0,65 0,55—0,85 0,8 0,53—0,93 0,40

0,20—0,40 0,90—1,20 1,40—1,70

0,7 0,5—1,0 0,40

8Х4В9Ф2Ш

0,70—0,80

0,25

0,25

Примечание. Как правило, во всех сталях содержание Ps^O,030 %,

Щаться в мартенсит, что сопровождается объемными изме­нениями.

Подшипниковые стали обычно классифицируются по условиям работы: различают стали общего применения, ис­пользуемые для изготовления деталей подшипников (колец, шариков, роликов), работающих при температурах —604- —-300 0C в неагрессивных средах, и стали специального на­значения, предназначенные для изготовления теплостойких и коррозионностойких подшипников. Составы сталей для подшипников общего назначения регламентируются ГОСТ 801—78, а подшипников специального назначения — соот­ветствующими ТУ. В табл. 18 приведены составы некоторых подшипниковых сталей.