(54) ПОДШИПНИКОВАЯ СТАЛЬ
Изобретение относитс к металлургии в частности к стал м, и может быть применено при изготовлении, например, подшипников качени , работающих при повьпиенных температурах до 250°С. Известна подшипниковы сталь ШХ15 ll , содержаща углерод, хром, кремний , марганец, железо при следующем соотношении компонентов, %: УглеродО,95-1,О5 Хром,1,30-1,65 КремнийО,17-О,37 МартанецО,2О-О,4О ЖелезоОстальное Подшипники, изготовленные из этой с ли, способны работать при температуре до 150 С и при толщине деталей не бо лее 10 мм вследствие/низкой прокаливае viocTH стали. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности вл етс подшипникова сталь 21 , содержаща углеро хром, кремний, марганец, молибден, железо при следующем соотношении компонентов , вес. %: УглеродО,75-О,92 Хромдо 2 Кремний0,6-О,8 Марганецдо 1 - Молибден0,5-1,1 ЖелезоОстальное Применение такой стали обеспечивает изготовление подшипников, способных работать при температуре до 25О°С. Однако дл получени необходимой прокаливаемости детали крупногабаритных теплостойких подшипников из такой стали должны нагреватьс под закалку до высоких температур (890-900°С). Кроме усложнени термической обработки это вызывает образование при закалке большого количества остаточного аустенита, дл разложени которого требуетс либо обработка холодом, пибо отпуск при температуре не менее 350°С; В последнем случае твердость стали снижаетс до 57,5-58 HRC, что соответствует пониженным значени м контак ной выносливости и теплостойкости подшипников . Цепь изобретени - повышение тепло стойкости и прокаливаемоети. Эта цель достигаетс тем, что подшипнкк .ова сталь, содержаща углерод, марганец, кремний, хром, молибден и железо, дополнительно содержит церий и бор при следующем соотношении компонентов , вес, %: Углерод0,95-1,05 Марганец0,1-0,4 КремнийО,65-О,85 Хром1,3-1,65 Молибден0,9-1,4 Церий0,ОО1-О,1 Бор0,001-0,003 ЖелезоОстальное Наличие в стали цери и бора повышает ее прокаливаемоеть и теплостойкос Введение в сталь цери приводит к измельчению аустенитного зерна и очищению границ зерен от вредных примесей, в частности от серы и кислорода, что способствует повышению прокаливаемое т стали и изотропности механических свой Кроме того, церий затрудн ет диффузию углерода в мартенситной матрице и, всл ствие этого, замедл ет образование кар бидов, повыша устойчивость стали против отпуска, то есть повьпиает ее теплостойкость . Эффективность цери при этом сохран етс в примерно равной степени при добавке его в сталь в ко- Л1гчестве от 0,001 до 0,1%. При меньшем, чем 0,001% содержан цери не происходит измельчени аустенитного зерна и очищени границ зерен от вредных примесей. При большем, чем 0,1% содержани цери сталь загр зн етс включени ми цери , которые снижают ее прокаливаемость и теплостойкость. Бор существенно повьпнает прокалиEtaeMOCTb стали. Механизм его воздейст ви на прокаливаемое ть состоит в том, что облада относительно большим атом FfbiM радиусом он располагаетс в аусте нсите предпочтительно в дефектных местах решетки и по границам зерен. Так как образование перлита начинаетс по границам зерен, оно может задерживать с наход щимис здесь атомами бора. Этим объ сн етс вли ние малых приеадок бора. Особенно сильно вли ет на повышение поокаливаемости совместное легирование стали бором и молибденом Предельна растворимость бора в стали при обычных температурах закалки составл ет около 0,ОО06%. Однако, учитыва частичную его трату на соединение с кислородом, достаточным количеством бора дл получени необходимых свойств стали вл етс 0,ОО1-О,003%. Повышение прокаливаемости позвол ет понизить температуру нагрева под закалку деталей подшипников, снизить за счет этого содержание в стали остаточного аустенита и повысить размерную стабильность . При меньшем, чем 0,ОО1% содержании бора не про вл етс его вли ние на прокаливаемость стали. При большем, чем 0,003% содержании бора сильно снижаютс пластические свойства металла при гор чей обработке давлением, и, вследствие этого, уменьшаетс выход годного. Исследованием было установлено, что марганец, присутствующий в стали, содержащей в среднем 1% углерода и добавки кремни и молибдена, вл етс нежелательным , так как преп тствует разложению остаточного аустенита при отпуске, и дл его разложени , необходимого дл стабилизации размеров, требуетс весьма высокий отпуск, сильно снижающий твердость деталей подшипников. Сочетание малого содержани аустенита и высокой теплостойкости в стал х такого типа можно получить только при содержании кремни и марганца в пределах 0,65-0,85% кремни и 0,1-0,4% марганца. Оптимальна термообработка предлагаемой стали состоит в закалке при 850-860°С и отпуске при 300°С в течение 3 ч. Слитки предлагаемой подшипниковой стали выплавл ют в промышленной открытой индукционной печи. Химический состав опытных плавок стали приведен в табл. 1. Свойства известной и предлагаемой сталей представлены в табл. 2. Предлагаема подшипникова сталь, по сравнению с известной содержит повышенное количество углерода и ограниченное до 0,4% содержание марганца. Повышенное содержание углерода увеличивает количество избыточных карбидов в стали, что приводит к повьшюнию ее износоустойчивости и контактной выносливости . Кроме того, она хорошо деформируетс при повышенных температурах. Примечани