Валы. Сталь для подшипников марка


    ШХ15

    Характеристика материала.Сталь ШХ15

    Марка Сталь ШХ-15
    Заменитель сталь ШХ9,сталь ШХ12,сталь ШХ15СГ
    Классификация Сталь конструкционная подшипниковая
    Прочие обозначения  
    Иностранные аналоги  
    Применение шарики диаметром до 150 мм, ролики диаметром до 23 мм, кольца подшипников с толщиной стенки до 14 мм, втулки плунжеров, плунжеры, нагнетательные клапаны, корпуса распылителей, ролики толкателей и другие детали, от которых требуется высокая твердость, износостойкость и контактная прочность.
    Вид поставки
    Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 801-78, ГОСТ 2590-88 ГОСТ 2591-88
    Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78
    Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77
    Полоса ГОСТ 103-76
    Проволока ГОСТ 4727-83

    Химическийсостав

    Химический элемент %
    Кремний (Si) 0.17-0.37
    Медь (Cu), не более 0.25
    Марганец (Mn) 0.20-0.40
    Никель (Ni), не более 0.30
    Фосфор (P), не более 0.027
    Хром (Cr) 1.30-1.65
    Сера (S), не более 0.020
    Шарико-подшипниковая качественная конструкционная сталь изготовляется согласно ГОСТ 801-79.Прочие марки шарико-подшипниковой конструкционной стали: ШХ4, ШХ15СГ, 8Х4В9Ф2-Ш, ШХ20СГ, 11Х18М-ШДВ обозначении марок конструкционной стали буквы и цифры означают : Ш - подшипниковая; Х - легированная хромом; цифра - содержание хрома, СГ - легированная кремнием и марганцем.

    Механическиесвойства

    Термообработка, состояние поставки Сечение, мм σ0,2, МПа σB, МПа δ5, % Ψ, % KCU, Дж/м2 HB HRCэ
    Отжиг 800 °С, печь до 730 °С, затем до 650 °С со скоростью 10-20 град/ч, воздух.    370-410  590-410  15-25  35-55  44 179-207  
    Закалка 810 °С, вода до 200 °С, затем масло. Отпуск 150 °С, воздух.  30-60  1670  1670      5   62-65 

    Механическиесвойствавзависимостиоттемпературыотпуска

    t отпуска, °С σ0,2, МПа σB, МПа d5, % δ4, % KCU, Дж/м2 HB HRCэ
    Закалка 840 °С, масло.
    200  1960-2200  2160-2550          61-63 
    300  1670-1760  2300-2450          56-58 
    400  1270-1370  1810-1910          50-52 
    450  1180-1270  1620-1710          46-48 
    Закалка 860 °С, масло.
    400    1570      15  480   
    500  1030  1270  34  20  400   
    550  900  1080  36  24  360   
    600  780  930  10  40  34  325   
    650  690  780  16  48  54  280   

    Механическиесвойствавзависимостиоттемпературыиспытания

    t испытания, °C s0,2, МПа sB, МПа d5, % y, % KCU, Дж/м2
    Нагрев при 1150 °С и охлаждение до температур испытаний
    800   130 35 43  
    900   88 43 50  
    1000   59 42 50  
    1100   39 40 50  
    Образец диаметром 6 мм и длиной 30 мм, деформированный и отожженный. Скорость деформирования 16 мм/мин. Скорость деформации 0,009 1/с
    1000 32 42 61 100  
    1050 28 48 62 100  
    1100 20 29 72 100  
    1150 17 25 61 100  
    1200 18 22 76 100  
    Закалка 830 °С, масло. Отпуск 150 °С, 1,5 ч
    25   2550     88
    -25   2650     69
    -40   2600     64

    Технологическиесвойства

    Температура ковки Начала 1150, конца 800. Сечения до 250 мм охлаждаются на воздухе, 251-350 мм - в яме.
    Свариваемость способ сварки - КТС.
    Обрабатываемость резанием В горячекатаном состоянии при НВ 202 и sB = 740 МПа K тв.спл. = 0.90, K б.ст. = 0.36.
    Склонность к отпускной способности склонна
    Флокеночувствительность чувствительна
    Шлифуемость хорошая.

    Температуракритическихточек

    Критическая точка Mn Ar1 Ar3 Ac1 Ac3
    °С 210 700 713 724 900

    Пределвыносливости

    s-1, МПа n sB, МПа s0,2, МПа Термообработка, состояние стали
     333  1Е+6     НВ 192. Отжиг. 
     804  1Е+6     НВ 616. Закалка 830 С. Отпуск 150 С, масло. 
     652  1Е+6  2160  1670 НВ 582-67

    Прокаливаемость

    Расстояние от торца, мм / HRC э
     1.5  3  4.5  6  9  12  15  18  24  33
     65,5-68,5  63-68  58,5-67,5  51,5-67  40-64  38-54  38-48,5  38-47  33-41,5
    Кол-во мартенсита, % Крит.диам. в воде, мм Крит.диам. в масле, мм Крит. твердость, HRCэ
    50  28-60  9-37  57 
    90  20-54  6-30  62 

    Физическиесвойства

    Температура испытания, °С 20  100  200  300  400  500  600  700  800  900 
    Модуль нормальной упругости, Е, ГПа 211                   
    Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа 80                   
    Плотность, pn, кг/см3 7812  7790  7750  7720  7680  7640         
    Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С)     40    37  32         
    Уд. электросопротивление (p, НОм · м)   390  470  520             
    Температура испытания, °С 20- 100  20- 200  20- 300  20- 400  20- 500  20- 600  20- 700  20- 800  20- 900  20- 1000 
    Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С) 11.9  15.1  15.5  15.6  15.7           

    Теплостойкость, красностойкость

    Теплостойкость

    Температура, °С Время, ч Твердость, HRCэ
    150-160  1  63

    Обозначения:

    Механические свойства
    - Предел кратковременной прочности , [МПа]
    sT - Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
    d5 - Относительное удлинение при разрыве , [ % ]
    y - Относительное сужение , [ % ]
    KCU - Ударная вязкость , [ кДж / м2]
    HB - Твердость по Бринеллю , [МПа]
    Физические свойства :
    T - Температура, при которой получены данные свойства , [Град]
    E - Модуль упругости первого рода , [МПа]
    a - Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ) , [1/Град]
    l - Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)]
    r - Плотность материала , [кг/м3]
    C - Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)]
    R - Удельное электросопротивление, [Ом·м]
    Свариваемость
    без ограничений - сварка производится без подогрева и без последующей термообработки
    ограниченно свариваемая - сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке
    трудносвариваемая - для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки - отжиг

    s-stal.ru

    Шарикоподшипниковые стали

    (ШХ6, ШХ9, ШХ15) применяют для изготовления шариков и роликов подшипников. По химическому составу (ГОСТ 801—60) и структуре эти стали относятся к классу инструментальных сталей. Они содержат около 1% Сu 0,6—1,5% Сr Для деталей размером до 10 мм применяют сталь ШХ6 (1,05—1,15% С и 0,4—0,7% Сr), а для деталей размером более 18 мм — сталь ШХ15 (0,95—1,05% С и 1,3—1,65% Сr). Термическая обработка шарикоподшипниковых сталей с небольшим содержанием хрома заключается и закалке и низком отпуске (до 200°С), в результате чего обеспечивается твердость HВ 600—660.

    Графитизированную сталь (высокоуглеродистую, содержащую 1,5—2% С и до 2% Сr) используют для изготовления поршневых колец, поршней, коленчатых валов и других фасонных отливок, работающих в условиях трения. Графитизированная сталь содержит в структуре ферритоцементитную смесь и графит. Количество графита может значительно меняться в зависимости от режима термической обработки и содержания углерода. Графитизированная сталь после закалки сочетает свойства закаленной стали и серого чугуна. Графит в такой стали играет роль смазки.

    Высокомарганцовистую сталь Г13Л, содержащую 1,2% С и 13% Мn, применяют для изготовления железнодорожных крестовин, звеньев гусениц и т. п. Эта сталь обладает максимальной износостойкостью, когда имеет однофазную структуру аустенита, что обеспечивается закалкой (1000-1100°С) при охлаждении на воздухе. Охлажденная сталь имеет низкую твердость (НВ 200), после закаленного наклепа ее твердость повышается до НВ 600.

    Антифрикционные сплавы

    Антифрикционные сплавы предназначены для повышения долговечности трущихся поверхностей машин и механизмов. Трение происходит в подшипниках скольжения между валом и вкладышем подшипника. Поэтому для вкладыша подшипника подбирают такой материал, который предохраняет вал от износа, сам минимально изнашивается, создает условия для оптимальной смазки и уменьшает коэффициент трения. Исходя из этих требований, антифрикционный материал представляет собой сочетания достаточно прочной и пластичной основы, в которой имеются опорные (твердые) включения. При трении пластичная основа частично изнашивается, а вал опирается на твердые включения. В этом случае трение происходит не по всей поверхности подшипника, а смазка удерживается в изнашивающихся местах пластичной основы.

    Антифрикционными сплавами служат сплавы на основе олова, свинца, меди или алюминия, обладающие специальными антифрикционными свойствами. Антифрикционные свойства сплавов проявляются при трении в подшипниках скольжения. Это, в первую очередь, низкий коэффициент трения, хорошая прирабатываемость к сопрягаемой детали, высокая теплопроводность, способность удерживать смазку и др. Из антифрикционных сплавов наиболее широко применяют баббит, бронзу, алюминиевые сплавы, чугун и металлокерамические материалы.

    Антифрикционные сплавы хорошо прирабатываются в парах трения благодаря мягкой основе — олову, свинцу или алюминию. Более твердые металлы (цинк, медь, сурьма), вкрапленные в мягкую основу, способны выдерживать большие нагрузки. После приработки и частичной деформации мягкой основы в ней образуются углубления, способные удерживать смазку, необходимую для нормальной работы пары.

    Баббиты — антифрикционные материалы на основе олова или свинца. Их применяют для заливки вкладышей подшипников скольжения, работающих при больших окружных скоростях и при переменных и ударных нагрузках. По химическому составу баббиты классифицируют на три группы: оловянные (Б83, Б88). оловянно-свинцовые (БС6. Б16) и свинцовые (БК2, БКА). Последние не имеют в своем составе олова.

    Лучшими антифрикционными свойствами обладают оловянные баббиты. Микроструктура оловянносурьмяномедного баббита Б83 состоит из мягкой основы, представляющей собой твердый раствор на базе олова.

    Баббиты на основе свинца имеют несколько худшие антифрикционные свойства, чем оловянные, но они дешевле и менее дефицитны. Свинцовые баббиты применяют в подшипниках, работающих в легких условиях. В марках баббитов цифра показывает содержание олова.

    Расшифровка: БС6 содержит по 6% олова и сурьмы, остальное — свинец.

    Для оловянных и оловянно-фосфористых бронз характерны высокие антифрикционные свойства: низкий коэффициент трения, небольшой износ, высокая теплопроводность, что позволяет подшипникам, изготовленным из этих материалов, работать при высоких окружных скоростях и нагрузках.

    Алюминиевые бронзы, используемые в качестве подшипниковых сплавов, отличаются большой износостойкостью, но могут вызвать по­вышенный износ вала. Их применяют вместо оловянных и свинцовых баббитов и свинцовых бронз.

    Свинцовые бронзы в качестве подшипниковых сплавов могут работать в условиях ударной нагрузки.

    Латуни по антифрикционным свойствам уступают бронзам. Их используют для подшипников, работающих при малых скоростях и уме­ренных нагрузках.

    Из-за дефицитности олова и свинца применяют сплавы на менее дефицитной основе. Алюминиевые сплавы обладают хорошими антифрикционными свойствами, высокой теплопроводностью, хорошей коррозионной стойкостью в масляных средах и достаточно хорошими механическими и технологическими свойствами. Их применяют в виде тонкого слоя, нанесенного на стальное основание, т. е. в виде биметаллического материала. В зависимости от химического состава раз­личают две группы сплавов.

    1. Сплавы алюминия с сурьмой, медью и другими элементами, которые образуют твердые фазы в мягкой алюминиевой основе. Наибольшее распространение получил сплав АСМ, содержащий сурьму (до 6,5%) и магний (0,3— 0,7%). Этот сплав хорошо работает при высоких нагрузках и больших скоростях в условиях жидкостного трения, его широко применяют для изготовления вкладышей подшипников коленчатого вала двигателей тракторов и авто мобилей.

    2. Сплавы алюминия с оловом и медью, например АО20-1 (20% олова и до 1,2% меди) А09-2 (9% олова и 2% меди). Они хорошо работают в условиях сухого и полужидкого трения и по антифрикционным свойствам близки к баббитам. Их используют для производства подшипников в автомобилестроении, транспортном общем машиностроении.

    Для работы в подшипниковых узлах трения применяют специальные антифрикционные чугуны. Изготовляют три типа антифрикционного чугуна: серый с пластинчатым графитом, высокопрочный с шаровидным графитом и ковкий с хлопьевидным графитом. Антифрционный чугун идет на изготовление червячных зубчатых колес, направляющих для ползунов т. п. деталей машин, работающих в условиях трения.

    studfiles.net

    Валы

    Основными условиями, которым должна отвечать конструкция вала, являются достаточная прочность; жесткость, обеспечивающая нормальную работу зацеплений и подшипников; технологичность конструкции и экономия материала.

    В качестве материала для валов используют углеродистые и легированные стали. Основные марки сталей для валов приведены в табл.

    Марка стали Диаметр заготовки, мм Твердость, HB не менее σB МПа σT МПа ΤT МПа σ-1 МПа Τ-1 МПа Ψσ ΨΤ ГОСТ Качество поверхности в зависимости от назначения
    Ст. 5 пс3 Ст. 5 сп3 ВСт. 5 пс2 ВСт. 5 сп2 До 20 > 20 до 40 > 40 до 100 > 100 500...640 290 280 270 260 170 170 160 160 (0,4...0,5) σB (0,2...0,3) σB 0000 0000 380—71 Три группы качества
    Сталь 45(45-2)(45—3) Свыше 5 229* 197 610 360 210 270 150 0,1 0,05 1050—74 То же
    40Х 40ХН Свыше 5 217229 1000 800 480 450 250 0,15 0,1 4543—71 Две группы качества
    12ХН3А Любого диаметра 217 950 700 420 420 240 0,15 0,1
    18ХГТ То же 217 1000 900 1300 540 450 250 0,15
    30ХГТ » 229 1500 1300 780 670 380 0,15 0,1
    Примечание. * Без термообработки; ГОСТ 380—71 — сталь углеродистая обыкновенного качества; ГОСТ 1050—74—сталь углеродиста конструкционная; ГОСТ 4543—71 - сталь легированная конструкционная

    Неответственные валы или валы, габариты которых не играют существенной роли, изготовляют из стали Ст. 5. Для более ответственных валов, в том числе и большинства валов редукторов общего назначения, применяют стали 45, 50, 40X подвергнутые термическому улучшению (закалка с высоким отпуском). Для ответственных тяжело нагруженных валов, которые должны иметь небольшие габариты, применяют легированные стали 40ХН, 30ХГС и др. Термообработка — улучшение, закалка ТВЧ. Наконец, для весьма ответственных валов, работающих в подшипниках скольжения, используют также цементируемые стали — 20Х, 20ХН, 12ХН3А, 18ХГТ и т. д.

    metiz-bearing.ru