книги из ГПНТБ / Производство шарикоподшипниковой стали М. И. Колосов, А. И. Строганов, И. Я. Айзеншток. 1960- 21 Мб

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ

Специальные подшипниковые стали в промышленном масшта­ бе производятся с конца XIX века [1, 2]; в СССР — с 1931 г. [4—6]. За это время появилась обширная отечественная и зару­ бежная литература, накопился большой заводской опыт по про­ изводству и контролю качества подшипниковых сталей. Назре­

ла необходимость обобщить и систематизировать накопленный материал, тем более, что служба и стойкость подшипников в зна­ чительной степени определяются качеством исходного металла.

Вкниге преимущественно освещены вопросы производства и контроля высокоуглеродистой хромистой подшипниковой стали, классифицируемой ГОСТ как шарикоподшипниковая сталь

(ШХ6—ШХ15).

Книга состоит из двух частей.

Впервой части излагаются требования, предъявляемые к под­ шипниковой стали, рассматриваются вопросы строения слитка, методы определения в стали неметаллических включений. Осо­ бенно подробно рассмотрены возможные источники загрязнения

стали включениями, так как знание этого позволит с большим

основанием выбирать технологию получения чистой стали.

Во второй части книги в главах 7—11 описывается техноло­

гия изготовления подшипниковой стали в различных сталепла­ вильных агрегатах, а также сравнивается качество получаемой стали. Известно, что процесс раскисления в значительной мере определяет качество стали. Поэтому в главе 6 коротко изло­ жены теоретические основы раскисления стали.

Последние главы посвящены изложению технологии прокат­ ки, описанию возможных дефектов и методов контроля качества

подшипниковой стали.

В книге не затрагиваются вопросы технологии обработки ста­ ли на подшипниковых заводах, так как этот вопрос является са­

мостоятельной областью.

6 Предисловие

Авторы выражают глубокую благодарность инж. Н. В. Кейсу,

докт. техн, наук И. Н. Голикову, инженерам А. М. Хижниченко,

Д. Б. Рояк, Т. М. Малиновской, Л. Д. Коссовскому, Н. Е. Мысиной, Н. К- Ипатову, Н. С. Девченко, Д. Г. Жукову и В. Ф. Ису­ пову, а также коллективам сталеплавильщиков Челябинского, Сталинградского, Златоустовского заводов, Серовского и Куз­ нецкого металлургических комбинатов, опыт которых по призводству шарикоподшипниковой стали был использован авторами.

Главы 2, 10, 12 и 14 написаны М. И. Колосовым, главы 1, 3—6,

9, 11 и 13 — А. И. Строгановым, главы 7 и 8 — И. Я. Айзенштоком.

Назначение и состав подшипниковой стали

В процесе работы элементы подшипника находятся под воз­ действием высоких знакопеременных напряжений, достигающих в местах контакта 300—500 кг'/мм2 [7]. В подшипниках, работаю­ щих с большим числом оборотов, например приборных, появ­ ляются значительные центробежные силы. Так, при внутреннем диаметре подшипника 5 мм и внешнем—16 мм каждый шарик

испытывает следующую дополнительную нагрузку от действия центробежных сил [8].

Нагревание шариков при работе усиливает возникающие на­

пряжения.

Кроме упругих деформаций, в зоне контакта уже при малых нагрузках появляется остаточная деформация. Многократное по­ вторение деформации приводит к упрочнению (наклепу). В ре­ зультате потери металлом упругих и вязких свойств появляются

и быстро развиваются усталостные трещины, которые в конечном счете приводят к выкрошиванию рабочих слоев элементов под­

шипника.

При относительных перемещениях деталей подшипника, осо­ бенно сопровождающихся вибрацией, интенсивно изнашиваются дорожки колец и сами тела качения. Продукты износа усиливают истирание. Истирание обычно захватывает слой глубиной 0,002—0,02 мм. Естественно, в случае коррозии подшипника исти­ рание усиливается. В частности, следует иметь в виду, что кор­ розия может быть вызвана электротоками при сварочных рабо­ тах [9]. Хотя элементы подшипника работают в условиях, близ­

ких к условиям сухого трения, однако на истирание оказывает большое влияние и смазывающая среда. Так, например, при об­

катывании образцов радиусом 7,5 мм из закаленной и отпущен­

ной стали марки ШХ15 между двумя цилиндрическими кольца­

ми при контактной нагрузке в 430 кг/мм2 и скорости вращения

следует из приведенных данных, значительно увеличивает износ.

На долговечность службы подшипника самое большое влия­

ние оказывает точность его изготовления.

Очевидно, что к сталям, предназначенным для изготовления

деталей подшипника, следует предъявлять особо строгие тре­ бования.

важным является обеспечение однородной структуры и постоян­ ства химического состава металла. Это важно также с точки зре­ ния правильного осуществления технологических процессов в ус­ ловиях массового производства. Присутствие в стали крупных скоплений карбидов, обладающих большой твердостью, шлако­ вых включений, волосовин, трещин и других местных нарушений

сплошности металла вызывает концентрацию напряжений на этих участках, приводящую к преждевременному выходу из

строя подшипника.

Конфигурация элементов подшипника довольно сложная и поэтому подшипниковый металл должен обладать хорошей обра­ батываемостью при резании, а также достаточной пластичностью при штамповке.

Авиационная, химическая, судостроительная и другие отрас­

ли промышленности в отдельных случаях предъявляют дополни­ тельные требования (жаропрочность, коррозиеустойчивость

и др.).

Химический состав стали

Примеси, присутствующие в стали, оказывают разнообраз­ ные влияния на ее свойства.

Углерод является важнейшим элементом, определяющим структуру и все основные свойства подшипниковой стали. Под­ шипниковые стали могут быть низко- и высокоуглеродистые с со­

держанием углерода соответственно 0,10—0,20% и 0,95—1,15%.

Низкоуглеродистые стали подвергают цементации.

Марганец, частично растворяясь в феррите, упрочняет 'его,

иодновременно увеличивает прокаливаемость стали. В процессе выплавки марганец способствует десульфурации стали, образуя с серой плохо растворимый в металле сульфид марганца (MnS),

итем самым снижает вредное влияние серы на качество стали [10]. Однако при высоком содержании марганца повышается чув­ ствительность высокоуглеродистых сталей к перегреву и склон­

ность к образованию трещин [11]. Поэтому в высокоуглеродистых подшипниковых сталях содержание марганца составляет обычно 0,20—0,40%, а в малоуглеродистых и высокоуглероди­ стых сталях, предназначенных для изготовления толстых элемен­ тов подшипников, — до 1,2%.

Кремний повышает твердость и упругость стали, но, так же, как и марганец, увеличивает чувствительность высокоуглероди­ стых сталей к перегреву и склонность к закалочным трещинам.

Содержание кремния в подшипниковой стали остается в тех же

пределах, что и для обычной углеродистой стали, т. е. 0,15—