Подшипниковая сталь

 

I»I/27582

Союэ Советскик

Сонийлистическик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Республик

Ф ч>1

> (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 15.09.78 (21) 2678454/22-02 (осударствонный комитет (51) М. К.7.3

С 22 С 38> 22 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.05.81, Ьюллетень № 17 (45) Дата опубликования описания 07.05.81.

IIII делом иэобретеннй и открытий (53) УДК 669.14.018. .25-194 (088.8) (72) Авторы изобретения

Р. В. Яценко, Д. П. Долинин, Я. И. Спектор, Л. Н. Шульгина Г. А. Хасин, В. С. Левитин, Е. А. Островская, С. И. Щипунова и В. С. Кропачев

Украинский научно-исследовательский институт . специальных сталей, сплавов и ферросплавов и Загорский филиал Всесоюзного научно-исследовательского конструкторскотехнологического института подшипниковой промышленности (71) Заявитель (54) ПОДШИПНИКОВАЯ СТАЛЪ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности, к металлургии сталей, предназначенных для подшипников качения.

Известна сталь 11Х18М, содержащая, вес. 0:

Углерод 1,1 — 1,25

Хром 16,0 — 19,0

Молибден 0,3 — 0,8

Ванадий 0,1 — 0>3

Марганец 0,5 — 1,0

Никель 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 вязкоCTH, KOHTBKTIIOH BI>IHOC 7HBOC I If H H3OTPOI7IIOсти 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- — 19,5

Молибден 0,5 — 1,50

Кремний 0,50 — 1,00

Марганец 0,50 — 1,00

Иттрий 0,02 — 0,20

Железо Остальное.

5 Иттрий способствует измельчению дендритной структуры и эквтектических карбидов, повышает теплостойкость, пластичность, ударную вязкость. улучшает обрабатываемость стали.

1о Из общего количества (более 40 плавок) для проведения лабораторных испытаний были отобраны плавки, химический состав которых приведен в табл. 1.

После выплавки металл подвергался

15 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 — охлаждение

20 с печью.

Твердость после отжига всех исследованных плавок находилась в пределах НВ =

= 192... 246 кгс/см .

Из полученных прутков производилось

25 изготовление образцов для проведения лабораторных испытаний, а также деталей подшипников для сравнительных стендовых испытаний.

Образцы и детали подшипников всех исз0 следованных составов подвергались нитроТаблица 1

Содержание элементов, вес. о<о

Сталь

Мп

Мо

Гс

Предлагаемая

2

Извести<)я (11

0,49

0,65

1,01

0,80

0,5 1

0,76

1,49

0,70

Остальное

ГО il«

»

0,02

0,08

0,20

15,1

16,9

19,5

1 7,5

0,021

0,019

0,023

0,020

0,012

0,013

0,010

0,013

0,51

0,72

1,00

0,60

0,40

0.51

0,60

1,!5

0,16

0,2

Таблица 2 с

О

О

О !!

О д"

f" <»

О <> м

О

Ж

<.

>< ж а< .Я <у

О

Тв< рдость, 1-INC

Теплопрочность, ос (температура начала разупрочпения) Ударная вязкость а,<, кгс м

Контактная выносливость, ылн. цикл. на рас

< то янин

0,1 мм от по верхности

Сталь сердцевина

Предлагаемая

2

Известная

1!1 начала

0,81

0,88

0,83

0,79

360

61

60,5

52

3,7

3,5

50 г5

54

179

187

182

127

<> прои т! > о поп

50 цементации при 970 С в атмосфере диссоциированного триэтаноламина в течение 4ч и последующей окончательной термической обработке по режиму: закалка в масло от температуры 1070 ... 1080 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 испьгганнй 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 HRC.

В табл. 2 дана ударная вязкость цилиндрических образцов без надреза диаметром

8 мм и длиной 60 мм, определенная на копре «Шапри» при расстоянии между опорами 40 мм. На каждый состав испытывалось по 6 образцов, на 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 интенсивного разупрочнення металла. Испытывались цилиндрические образцы («n 24 шт на. состав) диаметром 14 мм и высотой 10 мм

)(a машинах LICT-3. Образец плоским торцем контактировал с шариком нз твердого сплава 307 в течение 5 ч под нагрузкой

427 кгс при определенной заданной температуре. Нагрузка прикладывалась после достижения температуры испытания. После снятия нагрузки и охлаждения измерялся

25 диаметр пластического отпечатка шарика на образце. По результатам измерений для каждого состава строился график в осях: по вертикали — диаметр отпечатка, мм по горизонтали — температура испытаний, 30 (По перелому на построенных кривых определялась температура начала интенсивного разупрочнения (область развитой контактной ползучести), характернзу)ощего теплопрочность металла.

Контактная выносливость определялась на машинах типа МКВ-К на сферических образцах по моменту начала усталостного выкрашивания при контакт40 ных напряжениях <7„„<,= 475 кгс/мм . Сферический образец контактировал с диском нз стали ШХ5 (НГ С = 6! ... 63). 11а ка>кдый состав испытывалось не менее 30 образцов.

Коэффициент изотропности механических свойств q, представляет безразмерное отношение предела прочности продольных образцов (о„р„.) к пределу прочности поперечных образцов (о„„„.).

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 испыта60 ния подшипников типа 10060951ОТ, изготовленных из предлагаемой стали «50Х18М» н известной стали 11Х18М, детали которых прошли идентичную термическую обработку, описанную выше.

65 Условия испытаний следующие:

827582

Формула изобретения

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 следу1о10 1цем соотношении компонентов, вес. %:

Углерод

Хром

Молибден

15 Кремний

Марганец

Иттрий

Железо

T aoлица 3

Материал деталей подшипников

Критерий оценки

«11X)8M «50Х18М

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Средняя наработка, и

Износ на шариках, мкм

2696 6168

1. ТУ 14-1-631 — 73, сталь «11Х)8М», 0,1

0,2

2б

Составитель Л. Суязова

Техред И. Заболотнова

Редактор Я. Гохфельд

Корректор А. Степанова

Заказ 375

Подппсно.

Тираж 694

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Загорская типография Упрполиграфиздата Мособлпсполкома

Стенды типа С97.00.000-22

Частота трехфазного тока 1000 гц

Частота вращения ротора 6000 об/мин

Осевая нагрузка 3,0 кгс

Радиальная нагрузка 1,0 кгс

Смазка ВНИИНП вЂ” 228, 30 мг в подшипник

Среда — Вакуум

Температура + 120 С

Испытывались по 10 подшипников из стали «50Х18М» и стали № 11X18h!».

Результаты испытаний приведены в табл. 3.

0,40 — 0,60

15,00 — 19,50

0,50 — 1,50

0,5 — 1

0,5 — 1

0,02 — 0,20

Остальное,