Подшипниковая сталь

(45) Дата опубликов я описания 07.05.81. 72) Авторы изобретения Р. В. Яценко,Л. Н, Шульгина Е. А, Островская,Украинский нау специальных ста и Загорск научно-исследо технологическ прин, Я. И. Спекгор,В. С. Левитин,ова и В. С. Кропачательский институтв и ферросплавовсесоюз ногоконструкторскота подшипниковойсти Д. П, Доли Г, А. Хасин С. И, Щипун(71) Заявитель чно-исследов лей, сплаво ий филиал В вательского ого институ омышленно(54) ПОДШИПНИКОВАЯ С носится к черной метали, к металлургии сталей, для подшипников качеИзобр гии, в казна ение астнос нных пред ния. И11 Х 18 М, содержащая естна стал вес. %:Углерод 1,1 - 1,25 Хром 16,0 - 19,0 Молибден 0,3 - 0,8 Ванадий 0,1 - 0,3Марганец 0,5 в 1,0Никель 0,1 -0,3 Кремний До 0,37, Железо Остальное 1) Эта сталь, обладая достаточной коррозионной стойкостью, имеет низкую твердость, теплопрочность, ударную вязкость, изотропность механических свойств и контактную выносливость.Целью изобретения является повышение твердости, теплопрочности, ударной вязкости, контактной выносливосги и изотроппости механических свойств.Поставленная цель достигается тем, что предлагаемая подшипниковая сталь дополнительно содержит иттрий при следующем соотношении компонентов, вес. ",с;Углерод 0,40 - 0,6 Хром 15,00. - 19,5Молибден 0,5 - 1,50 Кремний 0,50 - 1,00Марганец 0,50 - 1,00Иттрий 0,02 - 0,20Железо Остальное.5 Иттрий способствует измельчению дендритной структуры и эквтектических карбидов, повышает теплостойкость, пластичность, ударную вязкость. улучшает обрабатываемость стали.10 Из общего количества (более 40 плавок) для проведения лабораторных испытаний были отобраны плавки, химический состав которых приведен в табл. 1,После выплавки металл подвергался15 кузнечному пределу на профиль круг 28"мм, нормализации, отжигу по режиму: температура нагрева 870 С, выдержка 3 ч, охлаждение со скоростью 50/ч до 730 С, выдержка в течение 3 ч, далее - охлаждение20 с печью,Твердость после отжига всех исследованных плавок находилась в пределах НВ == 192 246 кгс/см,Из полученных прутков производилось25 изготовление образцов для проведения лабораторных испытаний, а также деталейподшипников для сравнительных стендовыхиспытаний.Образцы и детали подшипников всех исзО следованных составов подвергались нитроТа блиаСодержание элементов, вес, оо Сталь Мп Мо Гс Сг Предлагаемая13 Известная0,490,651,010,80 0,5 1 0,76 1,49 0,70 Остальное То жсТепло. проч. ность, оС (тем- пература началаразупроч.не.ния) Удар. ная вяз.кость ак,кгс м Контакт. ная носле. вость, мли. цикл. на рас стоя.нип 0,1 мм от по верх- ности Сталь серд.певина с) Предлагаемая1 2 3 Известная 11 иача. ла 0,81 0,88 0,83 0,79 390 465 420 360 57 6110,5 58 52 3,7 3,5 50 г 5 г 4 57 179 187 182 127)прозтопоп 50 цементации при 970 С в атмосфере диссоциированного триэтаноламина в течение 4 ч и последующей окончательшй термической обработке по режиму: закалка в масло от температуры 10701080 С, обработка холодом при температуре - (70 80 С) в течение 1 ч и отпуск при 400 420 С в течение 5 ч.После термической обработки по описанному выше режиму проведено испытание образцов, результаты испытаний приведены в табл. 2. В табл. 2 приведена средняя твердость сердцевины образцов после испытаний па ударную вязкость, а также средняя твердость на глубине 0,1 м от поверхности образцов после испытаний на ударную вязкость. Твердость определялась на приборе типа ТП при нагрузке 5 кгс с последующим переводом в НЕС.В табл. 2 дана ударная вязкость цилиндрических образцов без надреза диаметром 8 мм и длиной 60 мм, определенная па копре Шапри при расстоянии между опорами 40 мм. На каждый состав испытывалось по 6 образцов, па каждом из которых после испытаний определялась твердость сердцевины и на глубине 0,1 мм от поверхности (по 5 измерений на образец). В табл. 2 приведена теплопрочность, определенная по температурс начала иптен спвного разупрочнения металла. Испытывались цилиндрические образцы (по 24 шт на.состав) диаметром 14 мм и высотой 10 мм па машина.с ЦСТ. Образец плоским торцем контактировал с шариком пз твердого сплава 307 в течение 5 ч под нагрузкой 427 кгс при определенной заданной температуре, Нагрузка прикладывалась после достигсепия температуры испытания. После снятия нагрузки и охлаждения измерялся 25 диаметр пластического отпе гатка шарикана образце. По результатам измерений для каждого состава строился график в осях: по вертикали - диаметр отпечатка, мм по горизонтали - температура испытаний, 30 СПо перелому на построенных кривыхопределялась температура начала интенсивного разупрочнения (область развитой контактной ползучести), характеризуощего теплопрочность металла.Контактная выносливость определяласьна машинах типа МКВ-К на сферических образцах по моменту начала усталостного выкрашивания при контакт ных напряжениях и,= 475 кгс/мм. Сферический образец контактировал с диском из стали ШХ 5 (1-1 ГС = 663). 11 а какдый состав испытывалось не менее 30 образцов.Коэффициент изотропности механическихких свойств т), представляет безразмерное отношение предела прочности продольных образцов (опр.) к пределу прочностипоперечных образцов (оп.). Пределы прочности определялись на образцах карсетной формы длиной 21 мм и диаметром минимального сечения 2,3 мм.55 На каждый состав испытывалось по 12 образцов, из которых 6 изготавливались вдоль оси прутка и 6 - поперек.Помимо испытаний образцов были проведены сравнительные стендовые испыта ния подшипников типа 10060951 ОТ, изготовленных из предлагаемой стали 50 Х 18 М и известной стали 11 Х 18 М, детали которых прошли идентичную термическую обработку, описанную выше.65 Условия испытаний следующие:Подшипниковая сталь, содержащая углерод, хром, молибден, кремний, марганец, 5 отличающаяся тем, что, с целью повышения твердости, теплопрочности, ударной вязкости, изотропности механических свойств и контактной выносливости, она дополнительно содержит иттрий при следу 1 о 1 цем соотношении компонентов, вес, %: Углерод Хром Молибден 15 КремнийМарганец Иттрий Железо Т аблица 3 Материал деталей подшипников11 Х 18 М 50 Х 18 М Источники информации,принятые во внимание при экспертизе20 Средняянаработка, иИзнос нашариках, мкм 2696 6168 1. ТУ 14-1-631 - 73, сталь 11 Х 8 М,0,1 0,2 Составитель Л, СуязоваТехред И. Заболотнова Редактор И, Гохфельд Корректор А. Степанова Заказ 375 Подписное Тираж 694 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Загорская типография Упрполиграфиздата Мособлпсполкома 5Стенды типа С 97.00.000-22Частота трехфазного тока 1000 гцЧастота вращения ротора 6000 об/минОсевая нагрузка 3,0 кгсРадиальная нагрузка 1,0 кгсСмазка ВНИИНП - 228, 30 мг в подшипникСреда - ВакуумТемпература +120 СИспытывались по 10 подшипников из стали 50 Х 18 М и стали11 Х 18 М.Результаты испытаний приведены в табл. 3. 0,40 - 0,60 15,00 - 19,50 0,50 - 1,500,5 - 1 0,5 - 1 0,02 - 0,20 Остальное,