Требования к подшипниковым сталям и пути обеспечения необходимых свойств

Требование к материалу	Требование к свойствам и структуре	Способ обеспечения требуемых свойств
Высокая статическая грузоподъемность (контактное напряже­ние до 2000–3000 МПа)	высокая твердость сквозная прокаливаемость	- использование заэвтектоидных сталей с высоким содержанием углерода (1–1,5 %); - легирование Cr, Mn, Si
Высокая контактная выносливость	отсутствие неметаллических включений; цементит сферической формы (для исключения скалывания); поверхностная твердость	- высокое качество выплавки (ЭШП, ВДП) - сфероидизирующий отжиг - большое количество карбидов, до 15–18 %
Размерная стабильность	отсутствие остаточного аустенита	обработка холодом

Прокаливаемость сталей увеличивается по мере повышения концентрации легирующих элементов. Так, сталь ШХ15 предназначена для изготовления шариковых подшипников поперечным сечением 10 – 20 мм; более легированные стали ШХ15СГ, ШХ20СГ – для деталей диаметром свыше 30 мм.

Термообработка подшипниковых сталей является типичной для заэвтектоидных сталей и осуществляется в несколько этапов (табл.3.9). После неполной закалки, обработки холодом и низкого отпуска стали имеют структуру низкоотпущенного мартенсита с частицами зернистого цементита и обладают высокой твердостью 61 – 65.

Для подшипников, работающих в особых условиях, применяют специальные стали.

Железнодорожные роликовые подшипники испытывают динамические нагрузки. К ним нельзя применять сквозную закалку. Для этих деталей разработана сталь с пониженной прокаливаемостью – ШХ4. Детали из этой стали подвергают закалке ТВЧ, после которой получают твердый поверхностный слой, глубиной 2–3 мм и вязкую сердцевину.

Для крупногабаритных роликовых подшипников диаметром до 2 м применяют цементуемые низкоуглеродистые легированные стали (18ХГТ, 20ХНМА и др.). При этом твердость сердцевины составляет не менее 35–45 HRC, что предотвращает продавливания цементованного слоя при контактных нагрузках во время эксплуатации.

Таблица3.9.

Термическая обработка подшипниковых сталей типа шх

Вид термообработки	Назначение	Структура и фазовый состав
Сфероидизирующий отжиг (предварительная термообработка)	Получение частиц цементита сферической формы (требования № 2)	П + Цсф
Закалка от 820–900ºС	Получение мартенситной структуры по сечению детали (требования № 1)	М + Аост + Цсф
Обработка холодом при -70–80ºС (используется для преци­ионных подшипников)	Устранение остаточного аустенита (требования № 3)	М + Цсф
Низкий отпуск при 170–200ºС	Получение высокой твердости и контактной выносливости (требования № 1,2)	Мотп + Цсф

Для подшипников, работающих в агрессивных средах, применяют коррозионно-стойкую высокохромистую сталь 95Х18.