8.2.4.3. Конструкционные (машиностроительные) улучшаемые легированные стали

Многие детали машин (коленчатые валы, валы, оси, штоки, шатуны, ответственные детали турбин и компрессорных машин и др.) изготовляют из среднеуглеродистых сталей (0,3—0,5 % С) и подвергают закалке и высокому отпуску (улучшение). Стали закаливаются от 820—880°С (в зависимости от состава) в масле (крупные детали охлаждают в воде) и проходят отпуск при 550—680°С. После такой обработки структура стали — сорбит. Стали должны иметь высокий предел текучести, малую чувствительность к концентраторам напряжений, в изделиях, работающих при многократно прилагаемых нагрузках, высокий предел выносливости и достаточный запас вязкости. Кроме того, улучшаемые стали должны обладать хорошей прокаливаемостью и малой чувствительностью к отпускной хрупкости. К этим сталям относятся 30Х, 40ХФА, 40ХГТР, 30ХГС, 30ХН3А и др.

8.2.4.4. Шарикоподшипниковые стали

Подшипники качения являются ответственными дета­лями многих машин (станков, автомобилей, тракторов, вагонов электродвигателей и др.), определяющих их точность и производи­тельность.

Подшипники качения работают в условиях качения шариков (или роликов) по наружному и внутреннему кольцам. Наиболее часто причиной отказа подшипников являются 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 высокоуглеродистую хроми­стую сталь ШХ15 (0,95—1,05 % С и 1,3—1,65 % Сr), а больших сечений — хромомарганцевокремнистую сталь ШХ15СГ (0,95— 1,05 % С, 0,9—1,2 % Сr, 0,4—0,65 % Si и 1,3—1,65 % Мn), прокаливающуюся на большую глубину. Стали обладают высо­кой твердостью, износостойкостью и сопротивлением контактной усталости. К сталям предъявляют высокие требования по содер­жанию неметаллических включений, так как они вызывают пре­ждевременное усталостное разрушение. Недопустима также кар­бидная неоднородность.

Стали изготовляют в виде прутков, труб и проволоки. Для горячей штамповки стали поставляются без отжига, для холодной механической обработ­ки — в отожженном состоянии. После отжига стали получают однородную структуру мелкозернистого перлита с мелкими вклю­чениями вторичных карбидов. Такая структура обеспечивает удовлетворительную обрабатываемость резанием и достаточную пластичность при холодной штамповке шариков и роликов. Кольца, шарики и ролики проходят закалку в масле (30—60°С) от 840— 860°С и отпуск при 150—170°С. Перед отпуском для уменьше­ния количества остаточного аустенита детали подшипника охлаж­даются до температуры не выше 20—25°С. Это повышает стабиль­ность их размеров. Для подшипников, которые должны иметь особо высокую стабильность размеров, иногда применяют обра­ботку холодом при -70-80°С.

Для получения оптимального сочетания прочности и кон­тактной выносливости кольца и ролики подшипников должны иметь после закалки и отпуска твердость 61—65 HRС для стали ШХ15 и 60—64 НRС для стали ШХ15СГ, а шарики —62—66 HRС.