Подшипниковая сталь


 


Владельцы патента RU 2452790:

Общество с ограниченной ответственностью "Северсталь-Проект" (ООО "Северсталь-Проект") (RU)

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составу стали, используемой для изготовления деталей подшипников, работающих в условиях воздействия высоких контактных нагрузок. Сталь содержит углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, серу, фосфор, молибден, ниобий, ванадий, кислород, железо и неизбежные примеси при следующем соотношении, мас.%: углерод 0,6-0,95, кремний 0,35-0,7, марганец 0,9-1,5, хром 0,5-1,1, никель не более 0,25, медь не более 0,25, сера не более 0,020, фосфор не более 0,025, молибден 0,001-0,05, ниобий 0,001-0,15, ванадий 0,001-0,25, кислород не более 0,002, железо и неизбежные примеси остальное. Повышаются механические свойства стали, в частности поперечная пластичность, за счет уменьшения уровня карбидной неоднородности стали. 1 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокоуглеродистым сталям, используемым для изготовления деталей подшипников, работающих в условиях воздействия высоких контактных нагрузок.

Подшипниковая сталь для изготовления деталей подшипников, работающих в условиях воздействия высоких контактных нагрузок, должна обладать высокой прочностью и износостойкостью, а также обладать удовлетворительной поперечной пластичностью.

Известна сталь для производства деталей подшипников, содержащая, мас.%:

углерод 0,85-1,05, хром 17,0-19,0, кремний 0,1-1,0, марганец 0,1-1,0, церий 0,005-0,1, кальций 0,005-0,1, иттрий 0,005-0,1, железо - остальное [1].

Данная сталь обладает удовлетворительной прочностью и износостойкостью, но при этом характеризуется наличием значительного количества избыточных карбидов, образующих, так называемую, карбидную неоднородность. Это снижает поперечную пластичность стали, вследствие чего она становится склонной к повышенному трещинообразованию. Также данная сталь характеризуется высокой себестоимостью ее производства, из-за содержания в ней церия и иттрия, а также высокого содержания хрома.

Наиболее близкой по своему химическому составу и свойствам к предлагаемой стали является сталь [2], принятая в качестве прототипа и содержащая, мас.%: углерод 0,60-1,50; кремний 0,05-1,20; марганец 0,20-1,50; хром 0,50-2,50; никель не более 0,20; медь не более 0,20; сера не более 0,02; фосфор не более 0,03; молибден не более 0,10; алюминий 0,01-0,03; железо и неизбежные примеси - остальное.

Данная сталь обладает удовлетворительной прочностью и износостойкостью, но при этом, так же как и аналог [1], характеризуется наличием значительного количества избыточных карбидов, что снижает поперечную пластичность стали.

Технический результат изобретения - повышение механических свойств стали, в частности поперечной пластичности, за счет уменьшения уровня карбидной неоднородности стали.

Для достижения технического результата сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, серу, фосфор, молибден, дополнительно содержит ниобий и ванадий при следующем соотношении элементов, мас.%: углерод 0,6-0,95; кремний 0,35-0,7; марганец 0,9-1,5; хром 0,5-1,1; никель не более 0,25; медь не более 0,25; сера не более 0,020; фосфор не более 0,025; молибден 0,001-0,05; ниобий 0,001-0,15; ванадий 0,001-0,25; железо и неизбежные примеси остальное, в том числе кислород не более 0,002.

Углерод в стали предложенного состава определяет ее прочность и износостойкость. Снижение содержания углерода менее 0,6% приводит к падению прочности ниже допустимого уровня. Увеличение содержания углерода сверх 0,95% приводит к возрастанию уровня карбидной неоднородности, что ухудшает механические свойства стали.

Кремний упрочняет сталь. При содержании кремния менее 0,35% прочность стали недостаточна. Увеличение содержания кремния более 0,7% приводит к повышению склонности стали к трещинообразованию.

Марганец и хром увеличивают прочность и износостойкость стали. При содержании марганца менее 0,9% и хрома менее 0,5% требуемый эффект достигнут не будет. Увеличение марганца и хрома более 1,5 и 1,1% соответственно приводит к возрастанию уровня карбидной неоднородности стали, что в свою очередь способствует снижению ее поперечной пластичности.

Никель увеличивает ударную вязкость и прокаливаемость стали, но содержание его в количестве более 0,25% экономически нецелесообразно.

Увеличение содержания меди в шарикоподшипниковой стали ведет к увеличению образования поверхностных трещин и надрывов во время механической обработки. Поэтому содержание меди в стали должно быть не более 0,25%.

С увеличением содержания серы в стали повышается склонность стали к красноломкости, а также снижается устойчивость против истирания и усталостного разрушения. В связи с этим содержание серы в стали не должно превышать 0,020%.

Фосфор увеличивает склонность стали к образованию крупнозернистой структуры при нагреве, повышает ее хрупкость и уменьшает прочность на изгиб. В связи с этим содержание фосфора в металле не должно превышать 0,025%.

Введение молибдена, ниобия и ванадия в сталь способствует формированию мелкозернистой структуры, что повышает вязкость и прочность стали. При содержании данных элементов менее 0,001% каждого указанный эффект достигнут не будет. Увеличение содержания ниобия, ванадия и молибдена более заявляемых диапазонов не приводит к дальнейшему улучшению механических свойств стали, а лишь увеличивает затраты на легирующие материалы.

С увеличением содержания кислорода снижается вязкость и пластичность стали, а также растет содержание неметаллических включений. Для снижения негативного влияния кислорода его содержание в стали не должно превышать 0,002%.

Изобретение поясняется результатами экспериментов. В таблице 1 приведены химические составы сталей с различным содержанием легирующих элементов и примесей, а также параметры данных сталей.

Как следует из таблицы 1, стали предложенного состава (составы 1-3) характеризуются меньшей карбидной неоднородностью, вследствие чего будут обладать лучшими механическими свойствами, в частности поперечной пластичностью.

Таким образом, предложенная подшипниковая сталь обладает улучшенным комплексом механических свойств, что позволяет ее использовать для изготовления деталей подшипников, работающих в условиях воздействия высоких контактных нагрузок.

Литература

1. Патент РФ №2167215, МПК C22C 38/18, 1999.

2. Заявка JP 2004-190127 A, МПК C22C 38/44, 2004.

Подшипниковая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, серу, фосфор, молибден, кислород, железо и неизбежные примеси, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит ниобий и ванадий при следующем соотношении элементов, мас.%:

углерод 0,6-0,95
кремний 0,35-0,7
марганец 0,9-1,5
хром 0,5-1,1
никель не более 0,25
медь не более 0,25
сера не более 0,020
фосфор не более 0,025
молибден 0,001-0,05
ниобий 0,001-0,15
ванадий 0,001-0,25
кислород не более 0,002
железо и неизбежные примеси остальное


 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к низколегированной стали повышенной коррозионной стойкости и хладостойкости, применяемой для различного оборудования, в том числе для нефтяных резервуаров, электросварных труб повышенной коррозионной стойкости, используемых для строительства трубопроводов, транспортирующих агрессивные в коррозионном отношении жидкости, в частности водные среды, содержащие ионы хлора, сероводород, углекислый газ, механические примеси и другие компоненты.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к созданию теплостойких сталей для подшипников, работающих при температуре до 500°С и используемых, например, для авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) и редукторов вертолетов.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при производстве широких горячекатаных полос толщиной 10÷16 мм, преимущественно из трубных марок стали категории прочности К56.

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к производству штрипса для магистральных подводных трубопроводов диаметром до 1420 мм, класса прочности Х70, толщиной до 40 мм.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к мартенситной нержавеющей стали для сварных конструкций, стойкой к коррозионному растрескиванию под напряжением.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к низколегированным сталям, используемым для изготовления сварных нефте- и газопроводных труб, пригодных к эксплуатации в условиях Крайнего Севера.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству толстолистового проката из обладающей улучшенной свариваемостью высокопрочной стали для корабле- и судостроения, топливно-энергетического комплекса, транспортного и тяжелого машиностроения.
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к стали, используемой для изготовления железнодорожных рельсов, предназначенных для высокоскоростного движения.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к разработке составов легированных мартенситных сталей, используемых для изготовления медицинского инструмента.
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству стали для железнодорожных рельсов. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным сплавам, используемым при производстве систем нагревателей подземных углеводородсодержащих пластов

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве толстолистового проката из стали высокой прочности и улучшенной свариваемости для применения в судостроении, топливно-энергетическом комплексе, транспортном и тяжелом машиностроении, мостостроении и других отраслях промышленности

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к получению листового проката из броневой стали, применяемой для противопульной защиты легкобронированных машин

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при производстве широких горячекатаных листов из стали класса прочности К56 для изготовления электросварных прямошовных труб сейсмостойкого исполнения С2 для магистральных нефтепроводов

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению нефтегазопромысловой бесшовной трубы из мартенситной нержавеющей стали, обладающей прочностью с пределом текучести YS на уровне 95 кфунт/кв.дюйм (665-758 МПа) и повышенной низкотемпературной ударной прочностью

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к прокатному производству низколегированных сталей различных классов прочности, и может быть использовано для производства готовых листов, используемых в качестве исходной заготовки для прямошовных электросварных труб большого диаметра

Изобретение относится к области металлургии, в частности стальному листу для производства магистральной трубы и способу изготовления стального листа
Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству трубных заготовок

Изобретение относится к области металлургии

Изобретение относится к области металлургии, а именно к ролику для поддержки и транспортировки горячего материала, в частности полученной непрерывной разливкой стальной заготовки на рольганге или в установке непрерывной разливки. Ролик содержит корпус, состоящий из оболочки ролика из основного материала из стали, содержащей до 0,45 мас.% углерода, и изнашиваемого слоя, нанесенного на основной материал однопроходной наплавкой с использованием присадочного сварочного материала. Изнашиваемый слой, по меньшей мере в наружной, включающей поверхность оболочки ролика области, имеет следующий состав, мас.%: от 12,5 до 14,0 Сr, от 0,10 до 0,18 Nb, от 3,4 до 4,5 Ni, от 0,6 до 1,0 Мо, 0,12 N, 0,7 Si, от 0,6 до 1,2 Мn, от 0,06 до 0,14 С, не более 0,025 S, не более 0,025 Р, остальное Fe и примеси. Диапазон разброса значений содержания каждого легирующего элемента составляет ±5%. Увеличивается срок службы изнашиваемого слоя и, как следствие, ролика, повышается износоустойчивость при снижении затрат на наплавку. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх