Шарикоподшипниковые стали

Рабочие поверхности деталей подшипников качения (кольца, ролики, шарики) испытывают большое количество

198

Раздел IV. Стали и чугуны в машиностроении

циклов высоких контактных напряжений, а вследствие про­скальзывания происходит значительное местное истирание. Поэтому к сталям для подшипников качения предъявляются требования максимального сопротивления контактной уста­лости и истиранию.

Шарикоподшипниковая сталь прежде всего должна обла­дать высокой твердостью, поэтому используют высокоуглеро­дистые стали типа инструментальной (иногда — низкоуглеро­дистые в цементованном состоянии). Они содержат около 1 % углерода. Для увеличения прокаливаемое™ их легируют хромом - 0,6-1,5 % Сг (ШХ6, ШХ9, ШХ15), а иногда до­полнительно — кремнием и марганцем (ШХ20ГС). Количест­во легирующих элементов определяется размером детали. Так, сталь ШХ6 применяют для деталей диаметром не более 10 мм, а ШХ20ГС — выше 30 мм. К таким сталям предъяв­ляют высокие требования по содержанию неметаллических включений, так как они вызывают преждевременное устало­стное разрушение. Недопустима также карбидная неоднород­ность. Электрошлаковый и вакуумно-дуговой переплав, умень­шая количество неметаллических включений (сульфидов, ок­сидов и др.), повышает долговечность подшипников. В этом случае к марке стали добавляют букву Ш, а вакуумно-дуго­вой переплав обозначают добавлением к марке букв ВД, на­пример: 1ЫХ15Ш, ШХ15ВД.

Термическая обработка шарикоподшипниковых сталей с небольшим количеством хрома состоит из закалки и низкого отпуска (до 200 °С), после чего получается твердость HRC = = 60—66. Структура должна представлять собой отпущенный очень мелкий игольчатый мартенсит.

Износостойкие стали

Износ деталей машин и аппаратов является сложным про­цессом. Типичными случаями являются обычное трение скольжения и абразивный износ. В первом случае металл на­клепывают с поверхности. Во втором случае, когда частицы металла вырываются с поверхности, износостойкость опреде­ляется твердостью и сопротивлением отрыву- Износостой­кость может быть повышена химико-термической обработ­кой.

Трафитизированная сталь. Для получения графитизи-рованной стали используют высокоуглсродистую сталь (1,5—2 % С) с повышенным содержанием кремния (1—2 %). Последний способствует графитизации цементита. Часть уг­лерода в этих сталях после графитизирующего отжига выде­ляется в виде графита. После термообработки структура ста­ли состоит из зернистого перлита с некоторым количеством мелких округлых включений графита. При неабразивном из­носе графит играет роль смазки, предотвращая сухое трение и схватывание. Кроме того, эти стали обладают антивибраци­онными свойствами.

Графитизирующую сталь с высокой твердостью HRC = 63 после закалки применяют для изготовления штампов, матриц, коленчатых валов, шаров, лопастей дробеструйных аппаратов.

Аустенитная высокомарганцовистая сталь. Наклеп метал­ла значительно увеличивает твердость, но не повышает изно­состойкость стали. Исключением служит высокомарганцовис­тая сталь с содержанием углерода порядка 1,2 % (Г13Л), ко­торая после наклепа обладает высокой износостойкостью. Буква Л означает, что сталь литая. Характерной особенностью марганцовистого аустенита является его повышенная склон­ность к наклепу.

Легированные стали для фасонного литья

Для изготовления ответственных деталей, работающих при больших нагрузках и повышенных температурах, а также в серосодержащих, нефтяных и других агрессивных средах, применяют фасонное литье из легированной и высоколегиро­ванной стали.

При выборе марки среднехромистой стали для изготовле­ния литых деталей аппаратуры и оборудования нефтеперерабатывающих заводов при переработке неагрессивных нефте­продуктов при температуре до 500 °С и слабоагрессивных сернистых нефтепродуктов при температуре до 400 °С может быть рекомендована сталь марок ЗОХМЛ и 35ХМЛ.

Фасонное литье из стали этих марок применяют для из­готовления корпусов задвижек, вентилей, редукционных кла­панов, фитингов и т. д. Отливку чаще всего подвергают двой­ной термообработке — закалке при 880 °С в воде и отпуску при 650—670 °С с охлаждением на воздухе.

Для изготовления литых элементов оборудования для пе­реработки сернистых нефтепродуктов средней агрессивности при температуре до 425 °С рекомендуется сталь Х5ТЛ, при температуре до 550 °С — сталь марок Х5МЛ и Х5ВЛ.

Отливки из стали этих марок предназначаются для высо­котемпературных элементов оборудования процесса крекин­га, перерабатывающего агрессивные высокосернистые нефти.

Фасонное литье из легированной стали применяют также для изготовления деталей газо- и нефтепромыслового обору­дования и инструмента. В табл. 14.6 приведены сведения о назначении литых высоколегированных сталей.

Таблица 14.6