Главная Новости ЗАКАЗАТЬ подшипники Наш адрес Фотогалерея ЗАКАЗАТЬ ЗВОНОК Техническая информация
Главная  ⁄  Техническая информация  ⁄  Материалы подшипников  ⁄  Материалы подшипников

Материалы подшипников

 Материалы

   Подшипники качения применяют в разнообразных условиях: при отрицательных и положительных температурах; в нейтральных и агрессивных средах (морская вода, кислоты). В связи с этим детали подшипников изготавливают из различных материалов. Ниже приведены сведения только о наиболее распространенных

   Подавляющее большинство колец и тел качения подшипников, предназначенных для работы в неагрессивных средах при температуре менее +120°С (иногда более высоких), изготавливают из высокоуглеродных хромистых сталей, химический состав которых приведен в табл.1. Наиболее распространенной из них является сталь ШХ15. Из этой стали изготавливают шарики всех размеров, кольца толщиной менее 10 мм и ролики диаметром до 22 мм. Ее аналогами являются: 100Cr6 - в Германии, SKF-3 - в Швеции, 52100 - в США, SUJ2 - в Японии. Для колец подшипников толщиной менее 30 мм и роликов диаметром более 22 мм применяют сталь ШХ15СГ. По сравнению со сталью ШХ15 она (для повышения прокаливаемости) содержит несколько больше кремния и марганца. Для колец толщиной более 30 мм применяют сталь ШХ20СГ, которая содержит еще большее количество этих элементов, а для колец железнодорожных подшипников, подвергающихся индукционной закалке, - сталь ШХ4.

   В процессе выплавки в сталь со шлаками и из футеровки попадают неметаллические включения. Вблизи крупных включений, особенно глобулярных оксидов, а также нитридов, в процессе работы подшипников зарождаются усталостные микротрещины, которые, сливаясь, проводят к выкрашиванию частиц металла. При различной степени металлургической загрязненности стали в допустимых стандартом пределах средняя долговечность партии подшипников может колебаться ориентировочно до 5 раз.

   Для подшипников к которым предъявляются повышенные требования по долговечности и надежности, применяют стали подвергнутые специальным переплавам, уменьшающим содержание неметаллических включений (ШХ15-Ш), а также двойной переплав: электрошлаковый и вакуумно-дуговой (ШХ15-ШД).

 

Табл.1. Химический состав хромистых подшипниковых сталей типа ШХ (ГОСТ 801), %

Марка C Si Mn Cr S P Ni Cu Ni+Cu
Не более
ШХ15 0,95÷1,05 0,17÷0,37 0,20÷0,40 1,30÷1,65 0,02 0,027 0,30 0,25 0,50
ШХ15СГ 0,95÷1,05 0,40÷0,65 0,90÷1,20 1,30÷1,65 0,02 0,027 0,30 0,25 0,50
ШХ20СГ 0,90÷1,00 0,55÷0,85 1,40÷1,70 1,40÷1,70 0,02 0,027 0,30 0,25 0,50
ШХ4 0,95÷1,05 0,15÷0,30 0,15÷0,30 0,35÷0,50 0,02 0,027 0,30 0,25 0,50

 

   Кроме сталей типа ШХ для колец и тел качения используют также цементуемые стали, которые после химико-термической обработки имеют твердый поверхностный слой (59 ... 66 HRCэ) и более мягкую сердцевину (около 36 HRCэ). Кольца роликовых подшипников - из стали 20Х2Н4А, а штампованные кольца роликовых игольчатых подшипников из сталей 15Г1, 15Х, 08, 10. Химический состав некоторых из перечисленных цементуемых сталей приведен в табл.2. Твердость поверхности деталей подшипников из наиболее часто применяемых сталей приведена в табл.3.

 

Табл.2. Химический состав сталей для деталей подшипников, подвергающихся химико-термической обработке, %

Марка C Si Mn Cr Ni Mo
15Г1 0.12÷0.19 0.17÷0.37 0.70÷1.00 - - -
18ХГТ 0.15÷1.21 0.17÷0.37 0.90÷1.20 0.90÷1.20 - -
20Х2Н4А 0.16÷1.22 0.17÷0.37 0.30÷0.60 1.25÷1.65 3.25÷3.65 -

 

Табл.3. Твердость колец и роликов HRCэ , из сталей наиболее часто применяемых марок (ГОСТ 520), работающих при температуре до 100°С

Марка Кольца с толщиной стенки до 35 мм и ролики диаметром до 55 мм. Кольца с толщиной свыше 35 мм и ролики диаметром свыше 55 мм.
ШХ4 61 ÷ 64
ШХ15, ШХ15-Ш, ШХ15-В 62 ÷ 66 59 ÷ 63

ШХ15СГ, ШХ15СГ-В, ШХ15СГ-Ш,

ШХ20СГ

61 ÷ 65
15Г1 58 ÷ 62
18ХГТ 62 ÷ 66 59 ÷ 63
20Х2Н4А 59 ÷ 66

   Кольца подшипников, предназначенных для поворотных опор кранов, экскаваторов и некоторых других механизмов, получают обычно из низколегированных сталей с содержанием углерода 0,45 - 0,55%, например из стали 55ХФА. Рабочую поверхность закаливают после нагрева ТВЧ (иногда пламенной горелкой). Детали подшипников, предназначенных для работы в агрессивных средах, изготавливают из коррозийно-стойких сталей (табл.4.) В России кольца и тела качения средних и крупных размеров производят из стали 95Х18-Ш, приборные подшипники - из стали 11ОХ18М-ШД. Твердость колец и тел качения из коррозийнно-стойких сталей обычно близка к 55 ÷ 61 HRCэ. Подшипники из этих сталей могут использоваться при температурах до 350°С. Для колец и тел качения теплопрочных подшипников используется сталь 8Х4В9Ф2-Ш или 8Х4М4В2Ф1-Ш, которая содержит меньшее количество дефицитного вольфрама, но обладает лучшими механическими свойствами, чем сталь 8Х4В9Ф2-Ш и более технологична в термообработке. Подшипники из сталей могут использоваться при температуре до 500°С. Химический состав некоторых теплопрочных подшипниковых сталей дан в табл.5. Твердость колец и тел качения теплопрочных подшипников обычно составляет 60 ÷ 65 HRCэ.

 

Табл.4. Химический состав коррозийно-стойких подшипниковых сталей, %

Страна Марка C Cr Mo V Si Mn Ni
Россия 95Х18-Ш 0,90÷1,00 17,0÷19,0 - - Менее 0,80 Менее 0,70 -
110Х18М-ШД 1,10÷1,20 16,5÷18,0 0,50÷0,80 - 0,53÷0,93 0,50÷1,00 -
США 440С 0,95÷1,20 16,0÷18,0 Менее 0,75 - Менее 1,00 Менее 1,00 -
440СМ 0,95÷1,20 13,0÷14,5 3,80÷4,50 - - - -
Германия

Х45Cr 13 0,42÷0,50 12,5÷14,5 - - - Не более 1,0 -
X102CrMo 17 0,95÷1,10 16,0÷18,0 0,35÷0,75 - Не более 1,00 Не более 1,00 Не более 0,50
X90CrMoV 18 0,85÷0,95 17,0÷19,0 0,90÷1,30 0,07 ..0,12 - - -

 

Табл.5. Химический состав теплопрочных подшипниковых сталей, %

Страна Марка C Cr Mo W V
Россия 8Х4В9Ф2-Ш 0,70÷0,80 4,00÷4,60 Менее 0,30 8,5÷9,5 1,40÷1,70
8Х4М4В2Ф1-Ш 0,75÷0,85 3,90÷4,40 3,90÷4,40 1,5÷2,0 0,90÷1,20
США М50 0,77÷0,85 3,75÷4,25 4,00÷4,50 - 0,90÷1,10
Германия 80MoCrV 42 16 0.77÷0.85 3.75÷4.25 4.00÷4.50 - 0.90÷1.10
82WMoCrV 6 5 4 0.78÷0.86 3.80÷4.50 4.70÷5.20 6.0÷6.7 1.70÷2.00
X75 WCrV 18 4 1 0.70÷0.78 3.80÷4.50 Менее 0,60 17,5÷18,5 1,00÷1,20

 

   Все большее распространение получают подшипники с шариками из нитрида кремния Si3N4. Этот материал обладает значительно более высокой, чем применяемые стали, теплопрочностью и контактной долговечностью. Плотность нитрида кремния составляет около 3,2/см3 (закаленной стали ШХ15 7,8 г/см3. Благодаря этому при высокой частоте вращения развиваются меньшие центробежные силы. Коэффициенттрения пары нитрид кремния-сталь меньше, чем пары сталь- сталь. Поэтому тепловыделение при работе таких подшипников меньше, чем стальных. Подшипники с шариками из нитрида кремния находят применение в высокоскоростных узлах. 

   Штампованные сепараторы подшипников общего применения изготовляют главным образом из низкоуглеродистых сталей 08кп, 08пс, 10кп, 10пс, реже из латуней ЛС 63 и ЛС 59-1, а коррозийно-стойких и теплопрочных подшипников - из сталей 12Х18Н9, 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т. Массивные сепараторы получают из труб, прутков и штампованных заготовок. Наиболее употребимыми материалами являются: латуни ЛС 59-1, ЛС 59-1Л, сталь 30, бронзы БрАЖМц 10-3-1-5 и БрАЖН 10-4-4, алюминиевые сплавы Д 1, Д 6, АК 4, текстолит. Значительное количество высокотехнологичных с хорошими звукопоглощающими свойствами сепараторов получают литьем из термопластов. Заклепки и распорки сепараторов. изготавливают главным образом из сталей 15 и 20.

   К подшипниковым материалам для колец и тел качения предъявляют жесткие требования по металлургической загрязненности, наличию дефектов, структурной неоднородности и др. Детали машин, несущие одновременно функции наружного или внутреннего колец подшипников, рекомендуется изготавливать из подшипниковых сталей.