Шарикоподшипниковая сталь: общие сведения

Ниже представлены общие сведения о шарикоподшипниковых сталях, написанные техническим языком, подходящим для студенческого конспекта или ответа на зачете. Шарикоподшипниковые стали: общие сведения Шарикоподшипниковые стали — это группа высокоуглеродистых легированных сталей, предназначенных для изготовления деталей, работающих в условиях высоких циклических контактных нагрузок. К таким деталям относятся кольца, шарики и ролики подшипников качения. 1. Особенности химического состава Главным требованием к этим сталям является высокая чистота и однородность. — Углерод \(C\): содержание обычно поддерживается на уровне около \(1\%\). Это необходимо для получения высокой твердости и образования карбидов. — Хром \(Cr\): основной легирующий элемент (обычно от \(0,4\%\) до \(1,65\%\)). Он увеличивает прокаливаемость и обеспечивает равномерное распределение твердых карбидов по всему сечению детали. — Ограничение примесей: содержание серы \(S\), фосфора \(P\) и неметаллических включений (оксидов, сульфидов) строго регламентировано. Любое включение в зоне контакта может стать очагом усталостного разрушения. 2. Требования к свойствам Детали подшипников работают при огромных удельных давлениях, достигающих \(2000 - 4000 МПа\). Поэтому сталь должна обладать: — Максимальной твердостью (обычно \(61 - 65 HRC\)). — Высоким сопротивлением контактной усталости (предотвращение появления «питтинга» — выкрашивания металла). — Износостойкостью. — Размерной стабильностью (детали не должны менять геометрию со временем). 3. Маркировка В отечественной практике данные стали маркируются буквой «Ш» (шарикоподшипниковая). Следующая за ней буква «Х» указывает на наличие хрома, а цифра — на его содержание в десятых долях процента. Примеры: — ШХ4: содержание хрома около \(0,4\%\). — ШХ15: содержание хрома около \(1,5\%\). — ШХ15СГ: дополнительно легирована кремнием \(Si\) и марганцем \(Mn\) для повышения прокаливаемости в крупных деталях. 4. Особенности термообработки Для получения рабочих свойств стали проходят сложный цикл: — Сфероидизирующий отжиг для получения структуры зернистого перлита (улучшает обрабатываемость). — Закалка (обычно в масле) для получения мелкоигольчатого мартенсита. — Обязательный низкий отпуск (\(150 - 170 ^\circ C\)) для снятия внутренних напряжений. — Иногда применяется обработка холодом для уменьшения количества остаточного аустенита, что важно для стабилизации размеров прецизионных подшипников. 5. Применение Помимо прямого назначения (подшипники), эти стали широко используются в общем машиностроении для изготовления деталей, требующих высокой поверхностной твердости: кулачков, копиров, плунжеров, нагнетательных клапанов и измерительного инструмента. Российские предприятия производят широкую номенклатуру этих сталей, обеспечивая нужды как тяжелого машиностроения, так и оборонно-промышленного комплекса.