Термическая обработка деталей подшипников из сталей

типа ШХ (ШХ15, ШХ15СГ, ШХ20СГ)

Предварительная термическая обработка поковок – смягчающий сфероидизирующий отжиг, при котором обеспечивается растворение определенной части карбидной фазы в аустените и образование зернистого перлита. Сталь со структурой зернистого перлита обеспечивает хорошую производительность резания и качество обрабатываемой поверхности при обработке заготовок на станках–автоматах. Однородный мелкозернистый перлит является оптимальной исходной структурой для последующей закалки, т.к. глобулярная форма и равномерное распределение карбидов наилучшим образом соответствует оптимальному по прочности и вязкости структурному состоянию стали после закалки (мелкие карбидные глобули равномерно распределенные в мартенсите). Твердость после отжига сталей ШХ15, ШХ4 находится в пределах НВ179-207, а сталей ШХ15СГ и ШХ20СГ НВ 179-217.

Готовые детали подшипников подвергают ступенчатой или изотермической закалке от 850–900 °С. Выбор такой температуры нагрева обусловлен, с одной стороны, необходимостью растворить карбиды хрома в аустените, а с другой – не допустить чрезмерного роста зерна аустенита. Кроме того, повышение температуры закалки приводит к существенному снижению мартенситной точки М_н и, как следствие этого, к образованию остаточного аустенита, что для подшипниковых сталей нежелательно.

В настоящее время применяется как закалка в одном охладителе, так и ступенчатая или изотермическая закалка с выдержкой в области образования нижнего бейнита при 210–240 °C. Для марганецсодержащих сталей изотермическую закалку не применяют из-за чрезмерно высокой устойчивости переохлажденного аустенита в бейнитной области. Весьма перспективно применение для закалки деталей подшипников индукционного нагрева. Это увеличивает производительность и экономичность термических агрегатов, а также позволяет получить полностью закаленный поверхностный слой с сохранением высокой вязкости сердцевины. Твердость поверхности при любом способе закалки должна быть на уровне HRC 60–66.

Окончательной операцией термической обработки подшипниковых сталей является низкотемпературный отпуск, цель которого уменьшение закалочных напряжений. Благодаря ему достигается повышение вязкости (за счет уменьшения тетрагональности мартенсита и внутренних напряжений), размерная и структурная стабильность деталей. Отпуск деталей подшипников из стали ШХ15 осуществляют при 150–165 ºС, а из сталей ШХ15СГ и ШХ20СГ – при 165–175 ºС. После окончательной термообработки твердость колец и роликов из стали ШХ15 должна быть в пределах HRC 61–65, а из стали ШХ15СГ – в пределах HRC 60–64. Микроструктура представляет собой скрытокристаллический мартенсит отпуска и равномерно распределенные глобулярные избыточные карбиды хрома. Содержание остаточного аустенита должно быть минимальным.

Вопросы для самоконтроля

1. Каковы условия работы деталей подшипников?

2. Какие требования предъявляются к подшипниковым сталям?

3. С какой целью проводят рафинирующие переплавы при производстве подшипниковых сталей?

4. Как классифицируются подшипниковые стали?

5. Каковы принципы легирования, роль легирующих элементов и области применения подшипниковых сталей общего назначения?

6. Какие стали применяются в качестве материала для изготовления теплостойких и коррозионностойких подшипников? Каковы принципы их легирования и термообработка?

7. Какой предварительной и окончательной термообработке подвергаются детали подшипников из сталей типа ШХ?