Металлообрабатывающая компания

VT-METALL

Гибкий подход - железное качество

Бесплатный номер:

Офис в Москве:

Звоните, мы сейчас работаем
+7 (800) 301-99-67 +7 (499) 403-38-65
info@vt-metall.ru
Заказать звонок

VT-METALL

Металлообрабатывающая компания

Звоните, мы сейчас работаем
8 (800) 301-99-67
МЕНЮ
Подшипниковая сталь: марки и характеристики

Подшипниковая сталь

Подшипниковая сталь

Из этого материала вы узнаете:

  • Требования к подшипниковой стали
  • Виды стали для изготовления подшипников
  • Способы получения подшипниковой стали
  • Маркировка подшипниковой стали

О чем речь? Подшипниковая сталь используется для изготовления основных частей указанного узла и должна отвечать повышенным требованиям к износостойкости и прочности. Углерод – это необходимый элемент в составе сплава, количество которого во многом определяет свойства изделия.

Какой бывает? Однако в сталь добавляют и иные элементы, если условия эксплуатации подшипника особые. Например, марганец и хром для сопротивления истиранию и повышения твердости. Впрочем, некоторые включения, наоборот, портят качества стали и должны быть удалены в процессе выплавки.

Требования к подшипниковой стали

Подшипники качения при эксплуатации подвергаются интенсивным знакопеременным нагрузкам, которые создают зоны локального напряжения, нередко достигающего 500 кгс/см2. Такие воздействия приводят к деформации колец и роликов/шариков. На первый взгляд изменения формы настолько малы, что не могут навредить деталям подшипника, однако их регулярное повторение приводит со временем к растрескиванию материала.

 

Кроме того, металл, из которого изготавливают шариковые или роликовые подшипники качения, подвергается интенсивному истиранию, приводящему к постепенному ухудшению эксплуатационных характеристик. Откалывающиеся при работе микрочастицы играют роль абразива, многократно увеличивая темпы износа колец и тел качения.

Скорость и интенсивность истирания зависит от:

  • химических характеристик среды эксплуатации деталей;
  • качества сборки подшипника;
  • наличия и количества частиц абразива на кольцах, сепараторе и телах качения.

VT-metall предлагает услуги:

Активная эксплуатация подшипника может привести к выходу изделия из строя из-за износа раньше, чем к поломке приведут усталостные деформации металла. При интенсивных комбинированных воздействиях срок службы подшипников значительно уменьшается.

Поскольку работа подшипников связана с постоянным взаимным соприкосновением их деталей, критически важно в ходе изготовления максимально исключить из состава стали все посторонние включения и примеси.

Структура металла должна быть предельно однородной, ведь наличие уплотнений или зон пониженной плотности, как и любая другая неоднородность, приведет к возникновению трещин, которые в свою очередь становятся причиной не только резкого ухудшения эксплуатационных характеристик изделия, но и его преждевременного выхода из строя.

 

Учитывая особенности эксплуатации подшипников, сплавы, из которых изготавливаются их детали, отличаются высоким сопротивлением усталости металла и низкой хрупкостью. Кроме того, специфика работы этих изделий требует использования особо прочных сталей, максимально устойчивых к механическим нагрузкам и истиранию.

В качестве легирующих добавок для выплавки подшипниковых сталей используют:

  • кремний;
  • серу;
  • углерод;
  • марганец;
  • хром;
  • медь;
  • фосфор;
  • никель.

Процентное содержание перечисленных элементов в составе сплавов определяется маркой стали. К примеру, сплав, ШХ15 содержит около 1,5 % хрома (согласно ГОСТ 801-78). Во всех видах стали этой подгруппы содержание углерода составляет около 1 %.

Относительно высокая углеродистость подшипниковых типов стали позволяет достичь необходимых эксплуатационных характеристик и высокой устойчивости к износу. Кроме того, именно благодаря содержанию углерода сплав приобретает после термообработки необходимые прочностные характеристики.

Закалка и низкий отпуск обеспечивают изделиям сохранение геометрии и размеров даже при рабочих температурах свыше +100 °С. Однако, повышая стабильность металла, термическая обработка снижает его твердость.

Активная эксплуатация подшипника

Для того чтобы обеспечить максимальную твердость подшипниковых сталей и их устойчивость к истиранию, в состав сплава вводят добавки марганца и хрома.

Добавление молибдена в качестве легирующего компонента обеспечивает деталям подшипника необходимую долговечность. В большинстве своем перечисленные выше добавки обязательны, однако критически важную роль играет строгое соблюдение их концентрации. Чрезмерно высокое и очень низкое содержание присадок может отрицательно сказаться на качестве стального сплава.

Вредные примеси:

  • Медь в умеренных концентрациях способствует улучшению прочностных характеристик, но избыток этой примеси ведет к растрескиванию.
  • Фосфор принадлежит к числу вредных примесей, повышая хрупкость сплава и уменьшая сопротивляемость динамическим нагрузкам.
  • Азот, олово и мышьяк даже в сверхмалых концентрациях существенно ухудшают характеристики стали, приводя к ее крошению.
  • Никель в избыточном процентном содержании начинает заметно снижать твердость металла.
  • Сера. Мнения специалистов относительно этой примеси разнятся, однако российские сорта подшипниковых сталей содержат не более 0,15 % серы из-за ее способности снижать предел усталости.

Виды стали для изготовления подшипников

Эксплуатационные качества подшипников зависят от свойств металла, из которого изготовлены их кольца и тела вращения (шарики или ролики). Стабильность размеров деталей, предел усталости в контактных зонах и максимальная рабочая нагрузка на подшипник определяются твердостью стали. Также определенные параметры должны выдерживаться при изготовлении сепараторов, которые подвергаются серьезным нагрузкам, истиранию и нагреву.

Виды стали для изготовления подшипников

Температурные перепады, удары, влага и прочие воздействия, включая возможный контакт с агрессивными факторами, формируют особые требования к материалу, из которого изготовлены сепаратор, кольца и тела качения. Относительно редко стандартные детали подшипника защищают специальным полимерным покрытием, которое не только предохраняет их от механических воздействий и коррозии, но и обеспечивает электроизоляцию.

Также в случае, если возможно воздействие разрядов электричества, используют керамические тела вращения в металлических кольцах или полностью керамические подшипники.

Наиболее часто встречающаяся марка подшипниковой стали ШХ15, как видно из ее маркировки, содержит 1,5 % хрома и около 1 % углерода, что соответствует стандарту ISO 683-17:1999. Этот сплав – старейший и наиболее хорошо изученный. Постоянно растущие требования к эксплуатационным качествам и надежности подшипников по-прежнему позволяют этой марке занимать позицию лидера благодаря сбалансированности технологических и рабочих характеристик.

После термической обработки в структуре стали остается низкоотпущенный мартенсит и минимальное количество карбидов. Твердость металла этой марки колеблется в диапазоне от 58 до 65 единиц по шкале Роквелла.

С помощью поверхностной индукционной закалки удается дополнительно упрочнить дорожку качения, не меняя при этом свойств материала колец.

Также часто прибегают к цементации сталей, которая заключается в насыщении поверхностных слоев атомарным углеродом.

Такая обработка позволяет прибегать к посадке с серьезным натягом и эксплуатировать подшипники под тяжелыми ударными нагрузками. Практически указанные методы дополнительной обработки металла позволяют увеличить способность изделий выдерживать нагрузки, сохраняя при этом устойчивость к ударам. Поверхностный характер упрочнения позволяет сохранить необходимый максимальный уровень твердости внутренних слоев стали и распределить ударные нагрузки.

Часто подшипники из цементированного металла не выделяются в отдельный класс, так как они взаимозаменяемы обычными вариантами. У отдельных производителей на цементированную сталь указывает префикс HC или HR в маркировке.

Еще один популярный материал для изготовления подшипников – нержавеющая сталь.

Чаще всего можно встретить кольца и тела качения из высокохромистых сортов нержавеющей стали, таких как X65Cr14 по ISO 683-17:1999 и X105CrMo17 по EN 10088-1:1995. Российский вариант такого сплава маркируется как 9Х18.

Кроме того, существует ряд высоколегированных жаропрочных типов стали вроде 80 MoCrV42-16 по ISO 683-17:1999, из которых изготавливают подшипники для продолжительной эксплуатации при высокой температуре (+250 °С и выше).

Способы получения подшипниковой стали

Десятилетиями для выплавки подшипниковых сортов стали использовались дуговые сталеплавильные печи. Такая технология не давала возможности получить достаточно долговечный материал. Освоенная позже вакуумная обработка металла вне печи, заключающаяся в углеродном раскислении, дала возможность добиться серьезного увеличения срока службы деталей.

Способы получения подшипниковой стали

Подобная технология позволяет добиваться качественной очистки расплава от оксидных включений. Сегодня благодаря внепечной вакуумной обработке и непрерывной разливке стали, при которой струю жидкого металла защищают от вторичного окисления, удалось добиться десятикратного увеличения срока службы готовых изделий.

С внедрением внепечных методов температурного углеродного раскисления, помимо производства металла в дуговых печах, стала возможна выплавка подшипниковых типов стали с помощью кислородных конвертеров. Качество сплава при этом практически одинаково.

Легирование стали добавками хрома в ковшах связано с рядом технологических проблем, что стало причиной, по которой подшипниковая сталь чаще всего выплавляется с помощью дуговых сталеплавильных печей.

Традиционная технология плавки в дуговых печах подразумевает короткий окислительный период. Параллельное введение извести и рудной массы в начале плавки, удаление шлака и его наводка в конце процесса выплавки и при первичном окислении позволяют максимально очистить расплав от фосфорных примесей, сохраняя его высокую углеродистость.

Для хромирования сплава в ковш перед окончанием плавки добавляют феррохром, для снижения угара которого прибегают к предварительному раскислению, присаживая ферросилиций.

Количество добавки рассчитывают так, чтобы готовый сплав содержал одну десятую долю процента кремния и ниже. Невысокая концентрация кремния в сочетании с хромированием вполне сочетаются с последующим вакуумным раскислением, которое обязательно для технологического процесса выплавки подшипниковых типов стали.

Для того чтобы избавиться от избытка серы при плавке металла в дуговых печах, помимо вакуумной обработки, металл также подвергают десульфурации с помощью высокоосновного восстановительного шлака.

Не во всех случаях подшипниковая сталь должна отвечать высоким требованиям относительно концентрации серы в готовом металле. Некоторые специалисты указывают на то, что им удалось отметить некоторое увеличение срока службы деталей подшипников с наличием этой примеси, правда, в процентном содержании не более 0,025 %. Этот эффект объясняется тем, что сульфидная оболочка на поверхности оксидной пленки препятствует появлению трещин.

Как уже было отмечено, часто детали подшипников изготавливают из стойких к коррозии марок стали.

Коррозионно- и жаростойкие кольца и тела качения для изделий, эксплуатируемых при температурах в диапазоне от +350 до + 400 °С проходят специальную термическую обработку, которая повышает их коррозионную стойкость, оптимизирует физические характеристики и обеспечивает стабильность геометрии и размеров.

Термообработка состоит из преднагрева до +850 °С с последующим повышением температуры до значений около +1090 °С охлаждения маслом и медленного охлаждения до температуры в пределах -70…-80 °С. Заканчивают обработку двукратным отпуском при +400 °С, выдерживая металл в течение трех и двух часов.

Изготавливая детали ролико- и шарикоподшипников, в отдельных случаях прибегают к дополнительному упрочнению металла. Для такой обработки используют холодное пластическое деформирование или наклеп и дисперсионное твердение.

Маркировка подшипниковой стали

Сплавы, использующиеся для изготовления колец и тел качения, принято разделять на типы стали общего назначения (например, ШХ15), сорта для эксплуатации в агрессивных средах (к примеру, 95Х18) и для подшипников, эксплуатируемых под воздействием динамических нагрузок (18ХГТ).

Маркировка подшипниковой стали

Для последней группы характерно упрочнение поверхностных слоев с помощью цементирования на глубину от 0,8 до 3,5 мм. Также в отдельных случаях прибегают к холодному пластическому деформированию, позволяющему повысить предел усталости металла.

Для этих материалов применяется та же маркировка, что и для остальных конструкционных марок стали.

Наличие в маркировке стали, входящей в первую группу, буквы Ш указывает на шарикоподшипниковый сплав, буквой Х обозначают добавление хрома, а цифры отражают его процентное содержание.

Помимо хрома, подшипниковая марка стали может содержать добавки кремния и марганца (например, ШХ15СГ).

Если при выплавке подшипниковой стали применялись особые методы плавки, информация об этом указывается на конце маркировки через дефис, например:

  • Ш – электрошлаковый переплав (ШХ15СГ-Ш);
  • В – раскисление в вакууме вне печи;
  • ПВ – прямое восстановление.

Хорошие эксплуатационные характеристики подшипниковых типов стали позволяют, помимо использования по прямому назначению, изготавливать из них и другие виды изделий. Такие сплавы универсальны, а высокая стойкость к износу, коррозии и ударным нагрузкам обеспечивает изготовленным из них изделиям долговечность даже при эксплуатации под воздействием агрессивных сред, влаги, ударных нагрузок и перепадов температур.

В наше время широкий выбор таких сплавов позволяет подобрать оптимальный вариант для любого типа деталей.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

  • цветные металлы;
  • чугун;
  • нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

 

Экспресс расчет
стоимости заказа

Узнайте предварительную стоимость заказа,
отправив нам необходимую информацию:

Рекомендуемые статьи

Россия, Москва, 2-й Котляковский переулок, 18
Получить бесплатный чертеж

Получить бесплатный чертеж

Скачать прайс

Скачать прайс

Пересчет проекта

Пересчет проекта

Позвонить бесплатно

Позвонить бесплатно

Скачать прайс

Скачать
прайс

Написать WhatsApp

Написать WhatsApp

Заказать звонок

Узнайте предварительную стоимость заказа.
Оставьте заявку, и мы Вам перезвоним.