Подшипниковая сталь

Подшипниковая сталь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советсиин

Социапнстичесннк

Республни

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii899700

{6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Занвлено08.05.80 (2)) 2921988/22 02 (51) М. Кл.

С 22 С 38/32 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Ввуавретеенюй кее1нтет

СССР ае деаеи нэебретений н втерьпнй

Опубликовано 23.01 82 Бюллетень ¹ 3

Дата опубликования описания 26 01 82 (53) УДК 669.14. .018.26-194 (088.8) М. И. Синельников, А. Н. Самсонов, А. Г. Спектор, ф В. Чернявская, В. Я. Капун, .Е. И. Мошкевич, Э. А. Ситникова, Ю. I7 Мезенцев, B. И. Пономарев, Ю. В. Футорянский, М. П. Кондратьев, 1

Б. А. Лившиц и Э. С. Анзина

Украинский научно-исследовательский институт сп альных сталей, сплавов и ферросплавов (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) ПОДШИПНИКОВАЯ CTAAb

Изобретение относится к металлургии, в частности к сталям, и может быть применено при изготовлении, например, подшипников качения, работающих при повышенных температурах до 250 С.

Известна подшипниковыя сталь ШХ15

f,11, содержащая углерод, хром, кремний, марганец, железо при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Углерод О, 95-1, 05

Хром . 1,30-1,65

Кремний О, 17-0,37

Марганец 0,20-0,40

Железо Остальное

Подшипники, изготовленные из атой ста15 ли, способны работать при температуре до 150 С и при толщине деталей не более 10 мм вследствие.- низкой прокаливаеаости стали.

Наиболее близкой к изобретению по

20 технической сущности является подшипниковая сталь L2l содержащая углерод, кром, кремний, марганец, молибден, же\ лезо при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Углерод О, 75-0, 92

Хром до 2

Кремний 0,6-0,8

Марганец до 1

Молибден 0,5-1, 1

Железо Остальное

Применение такой стали обеспечивает изготовление подшипников, способных работать при температуре до 250 С.

Однако для получения необходимой прокалнваемости детали крупногабаритных теплостойких подшипников из такой стали должны нагреваться под закалку до высоких температур (890-900 С).

Кроме усложнения термической обработки ато вызывает образование при закалке большого количества остаточного аустенита,для разложения которого требуется либо обработка холодом, либо о отпуск при температуре не менее 350 С:

В последнем случае твердость стали снижается до 57,5-58 НРС, что соот8 Э9700 ветствует пониженным значениям контактной выносливости и теплостойкости подшипников.

Бель изобретения - повышение теплостойкости и прокаливаемости.

Эта цель достигается тем, что подшипниковая сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, молибден и железо, дополнительно содержит церий и бор при следующем соотношении ком- ð понентов, вес. %:

Углерод О, 95-1,05

Марганец 0,1«0,4

Кремний 0,65-0,85

Хром 1,3-1,65

М олибден 0,9-1,4

Берий 0,001-0, 1

Бор 0,00 1-0,003

Железо Остальное

Наличие в стали церия и бора повышает ее прокаливаемость и теплостойкость.

Введение в сталь церия приводит к измельчению аустенитного зерна и очищению границ зерен от вредных примесей, в частности от серы и кислорода, что !

5 способствует повышению прокаливаемости стали и изотропности механических свойств.

Кроме того, церий затрудняет диффузию углерода в мартенситной матрице и, вследствие этого, замедляет образование карбидов, повышая устойчивость стали против отпуска, то есть повышает ее теплостойкость. Эффективность церия при этом сохраняется в примерно равной степени при добавке его в сталь в количестве от 0,001 до О, 1А. о 35

При меньшем, чем 0,001% содержании церия не происходит измельчения аустенитного зерна и очищения границ зерен от вредных примесей.

При большем, чем О, 1% содержания церия сталь загрязняется включениями церия, которые снижают ее прокаливаемость и теплостойкость.

Бор существенно повышает прокали45 ваемость стали. Механизм его воздеиствия на прокаливаемость состоит в том, что .обладая относительно большим атомным радиусом он располагается в аустените предпочтительно в дефектных местах решетки и по границам зерен. Так как образование перлита начинается по границам зерен, оно может задерживаться находящимися здесь атомами бора.

Этим объясняется влияние малых присадок бора. Особенно сильно влияет на повышение пцокаливаемости совместное легирование стали бором и молибденом.

Предельная растворимость бора в стали при обычных темпеоатурах закалки составляет около 0,0006%. Однако, учитывая частичную его трату на соединение с кислородом, достаточным количеством бора для получения необходимых свойств стали является 0,001-0,003%.

Повышение прокаливаемости позволяет понизить температуру нагрева под закалку деталей подшипников, снизить за счет этого содержание в стали остаточного аустенита и повысить размерную стабильность.

При меньшем, чем 0,001% содержании бора не проявляется его влияние на прокаливаемость стали.

При большем, чем 0,003% содержании бора сильно снижаются пластические свойства металла при горячей обработке давлением, и, вследствие этого, уменьшается выход годного.

Исследованием было установлено, что марганец, присутствующий в стали, содержащей в среднем 1% углерода и добавки кремния и молибдена, является нежелательным, так как препятствует разложению остаточного аустенита при отпуске, и для его разложения, необходимого для стабилизации размеров, требуется весьма высокий отпуск, сильно снижающий твердость деталей подшипников.

Сочетание малого содеожания аустенита и высокой теплостойкости в сталях такого типа можно получить только при содержании кремния и марганца в пределах 0,65-0,85% кремния и 0,1-0,4% марганца.

Оптимальная термообработка предлагаемой стали состоит в закалке при

О 0

850-860 С и отпуске при 300 С в течение 3 ч.

Слитки предлагаемой подшипниковой стали выплавляют в промышленной открытой индукционной печи. Химический состав опытных плавок стали приведен1 в табл. l.

Свойства известной и предлагаемой сталей представлены в табл. 2.

Предлагаемая подшипниковая сталь, по сравнению с известной содержит по> вышенное количество углерода и ограниченное до 0,4% содержание марганца.

Повышенное содержание углерода увеличивает количество избыточных карбидов в стали, что приводит к повышению ее износоустойчивости и контактной выносливос ти, Кроме того, она хорошо деформируется при повышенных температурах.

Таблица 1

899700

Компоненты, вес. %

Плавка в . - е с м„ Сч Мо Се

0,95 0,10 0,65 1,30 0,90 0,001 0,001 Остальное

1,00 0,25

1,05 О, 40

0,75 1,48 1, 15 0,05 0,002 Остальное

0,85 1,65 1,40 О, 10 0,003 Остальное

Таб ли ца 2

Свойства стали

Сталь

Твердость, Прокаливаемость, Долговечность, ч

HRC мм

<О

Т,0

58,5

374

Известная

Предлагаемая

102

640

96

60,5

613

113

676

40

П р и м е ч а н и е: Прокаливаемость стали определялась методом торцевой закалки ло ГОСТ 5657-69, долговечность-по испытаниям радиальных роликоподшипников, (Тщ и T — долговечность, отвечающая 10% и 50% вероятности выхода подшипников из строя).

Формула изобретения

Составитель Л. Суязова

Редактор В. Данко Техред Л. Пекарь Корректор А. Дзятко

Заказ 12092/37 Тираж 656 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Подшипниковая сталь, содержащая углерод, марганец, кремний, хром, моли- ÇÇ бден и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения теплостойкости и прокаливаемости, она дополнительно содержит церий и бор при следую щем соотношении компонентов, вес.%: <0

Углерод 0,95-1,05

Марганец 0,1-0,4

Кремний 0,65-0,85

Хром 1,3-1,65

N олибден 0,9-1,4

11ерий 0,00 1-1,4

Бов 0,001-0,003

Железо Ос тальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Сталь ШХ15. ГОСТ 5960 — 51.

2. Патент Англии № 1029206, кл. С 7 А, 1969.