Подшипниковая сталь

Союз СоветскинСоциапнстнчесннкРеспублин ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 89970 О(23) Приоритет 3 Ьеудеретваиай квинтет СССР ае делен нэееретений н втерьпнйОпубликовано 23,01,82 Бюллетень3 Дата опубликования описания 26 01 82(088.8) М. И. Синельников, А. Н. Самсонов, А. Г. Спектор, ф В. Чернявская,В, Я, Канун, .Е. И. Мошкевич, Э. А, Ситникова, Ю. 1 Мезенцев,В, И. Пономарев, Ю. В. Футорянский, М, П. Кондратев,Б, А. Лившиц и Э. С. АнзинаУкраинский научно-исследовательский институт сп альных сталей,сплавов и ферросплавов(54) ПОДШИПНИКОВАЯ СтДДЬ 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 ШХ 15 13, содержащая углерод, хром, кремний, марганец, железо при следующем соотношении компонентов, вес, %:Углерод О, 95-1, 05 Хром . 1,30-1,65 Кремний О, 17-0,37Марганец0,20-0,40 Железо Остальное Подшипники, изготовленные из атой стат 5 ли, способны работать при температуре до 150 С и при толщине деталей не более 10 мм вследствие. низкой прокаливаеаости стали.Наиболее близкой к изобретению по20 технической сущности является подшипниковая сталь 21, содержащая углерод, кром, кремний, марганец, молибден, железо при следующем соотношении компонентов, вес. %:Углерод О, 75-0, 92Хром до 2Кремний 0,6-0,8Марганец до 1Молибден 0,5-1,1Железо ОстальноеПрименение такой стали обеспечивает изготовление подшипников, способных работать при температуре до 250 С. Однако для получения необходимой прокаливвемости 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 аустенитв,для разложения которого требуется либо обработка холодом, либоо отпуск при температуре не менее 350 С: В последнем случае твердость стали снижается до 57,5-58 НРС, что соот 8 Э 9700ветствует пониженным значениям контактной выносливости и теплостойкости под 40 шипников.Бель изобретения - повышение теплостойкости и прокаливаемости,5Эта цель достигается тем, что подшипниковая сталь, содержащая углерод,марганец, кремний, хром, молибден ижелезо, дополнительно содержит церийи бор при следующем соотношении компонентов, вес, %:Углерод О, 95-1,05Марганец О, 10,4Кремний 0,65-0,85Хром 1,3-1,6515Молибден 0,9-1,4Берий 0,001-0, 1Бор 0,00 1-0,003Железо ОстальноеНаличие 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, что5способствует повышению прокаливаемостистали и изотропности механических свойств,Кроме того, церий затрудняет диффузиюуглерода в мартенситной матрице и, вследствие этого, замедляет образование карбидов, повышая устойчивость стали против отпуска, то есть повьпцает ее теплостойкость. Эффективность церия приэтом сохраняется в примерно равнойстепени при добавке его в сталь в количестве от 0,001 до О, 1 А.о 35При меньшем, чем 0,001% содержаниицерия не происходит измельчения аустенитного зерна и очищения границ зеренот вредных примесей.При большем, чем 0,1% содержанияцерия сталь загрязняется включениямицерия, которые снижают ее прокаливаемость и теплостойкость.Бор существенно повышает прокали 45ваемость 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, Таккак образование перлита начинается пограницам зерен, оно может задерживаться находящимися здесь атомами бора.Этим объясняется влияние малых присадок бора, Особенно сильно влияет наповышение прокаливаемости совместноелегирование 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 необходимыхсвойств стали является 0,001-0,003%,Повышение прокаливаемости позволяетпонизить температуру нагрева под закалку деталей подшипников, снизить за счетэтого содержание в стали остаточногоаустенита и повысить размерную стабильность.При меньшем, чем 0,001% содержаниибора не проявляется его влияние на прокаливаемость стали,При большем, чем 0,003% содержаниибора сильно снижаются пластическиесвойства металла при горячей обработкедавлением, и, вследствие этого, уменьшается выход годного.Исследованием было установлено, чтомарганец, присутствующий в стали, содержащей в среднем 1% углерода и добавкикремния и молибдена, является нежелательным, так как препятствует разложению остаточного аустенита при отпуске,и для его разложения, необходимого длястабилизации размеров, требуется весьмавысокий отпуск, сильно снижающий твердость деталей подшипников,Сочетание малого содеожания аустенита и высокой теплостойкости в сталяхтакого 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 приО 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 приведен 1 в табл, 1.Свойства известной и предлагаемой сталей представлены в табл. 2. Предлагаемая подшипниковая сталь,по сравнению с известной содержит повышенное количество углерода и ограниченное до 0,4% содержание марганца,Повышенное содержание углерода увеличивает количество избыточных карбидовв стали, что приводит к повышению ееизносоустойчивости и контактной выносливостии,Кроме того, она хорошо деф орм пруе тся при повышенных температурах.6Таблица 1 899700 Компоненты, вес. % Плавка в . Ге 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 0,10 0,003 Остальное Таб ли ца 2 Свойства стали Сталь Твердость, Прокаливаемость, Долговечность, чНКСмм0 61 374 Известная Предлагаемая 1 102 640 60 96 39 60,5 613 113 676 61 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 Тю - долговечность, отвечаюшая 10% и 50% вероятности выхода подшипников из строя),формула изобретения Составитель Л, Суязова Редактор В, Данко Техред Л, Пекарь Корректор А. ДзяткоЗаказ 12092/37 Тираж 656 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-З 5, Раущская набд. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Подшипниковая сталь, содержашая углерод, марганец, кремний, хром, моли- З 5 бден и железо, о т л и ч а ю ш а я с я тем, что, с целью повышения теплостойкости и прокаливаемости, она дополнительно содержит церий и бор при следующем соотношении компонентов, вес. %: 40Углерод О, 95-1,05Марганец 0,1-0,4 Кремний 0,65-0,85Хром 1,3-1,65М олибден 0,9-1,411 ерий 0,00 1-1,4Бор О, 00 1-0, 003Железо Ос тальноеИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Сталь ШХ 15, ГОСТ 5960 - 51.2, Патент Англии1029206,кл. С 7 А, 1969.