1.3 Виды термической обработки

1.3.1 Цементация

Цементация используется для стали 20Х2Н4А.

После заданной (длительной) выдержки в шахтной печи при температуре цементации (930 – 950 °С) изделия охлаждают в масле до 200 – 300 °С (чтобы при охлаждении не происходило образования мартенсита). Затем изделия переносят в печь, нагретую до 550 °С, для проведения первой ступени высокого отпуска и выдерживают 8 – 12 часов. Затем температуру отпуска повышают до 630 °С, и детали выдерживают 8 – 12 часов, охлаждают на воздухе. Цель высокого отпуска – наиболее полное разложение аустенита, сохранившегося (свыше 90%) в цементованном слое после неполного охлаждения с температуры цементации, на феррито – цементитную смесь.

Затем шары помещают в шахтную печь для закалки. Температура нагрева 790 – 810 °С, время выдержки 2 – 3,5 часа. Охлаждают шары в масле до полного охлаждения. После промывки производят отпуск закаленных шаров при 160 – 170 °С с выдержкой 12 часов и охлаждением на воздухе. После закалки и отпуска твердость поверхности HRC 58 – 62, сердцевины HRC 30 – 45. Микроструктура поверхностного слоя – скрыто – или мелкоигольчатый мартенсит и карбиды. После шлифования проводят дополнительный отпуск при 130 – 140 °С в

1.3.2 Термическая обработка для стали шх15

В процессе получения стали нужной твердости ее подвергают отжигу и закалке.

Процедура отжига на твердость порядка НВ 190 обеспечивает обрабатываемость полуфабрикатов резанием и штампуемость деталей в холодном состоянии. Закалка шариков подшипника осуществляется в масле при температурах 840 – 860 °C. Перед отпуском детали охлаждают до 20 – 25 °C для обеспечения стабильности их работы (за счет уменьшения количества остаточного аустенита). Отпуск стали проводят при 150 – 170 °C в течение 1 – 2 часов [10].

1.4 Выводы из литературного обзора

Для изготовления подшипников, работающих при нормальных температурах материал для шариков подшипников качения должен обладать следующими важными свойствами: высокой твердостью, чтобы сопротивляться износу (не менее HRC 63), высокой прочностью и ударной вязкостью, чтобы сопротивляться разрушению и хорошей теплостойкостью (не менее 70 °С)

Сравнивая физико – механические свойства сталей и твердых сплавов, наиболее целесообразно использование стали ШХ15 т.к. по своим физико – механическим свойствам данная сталь превосходит другие, применяемые для изготовления деталей подшипника.

Сталь ШХ15 содержит химические элементы: кремний 0,17 – 0,37 %, медь не более 0,25 %, марганец 0,20 – 0,40 %, никель не более 0,30% , фосфор не более 0,027 %, хром 1,30 – 1,65%, сера не более 0,020%.

Для стали характерно:  предел текучести (условный) σ _0,2 = 370 – 410 МПа, временное сопротивление σ _B = 590 – 730 МПа, относительное удлинение после разрыва  = 15 – 25% , относительное сужение после разрыва  = 35 – 55% , твердость HB 179 – 207, модуль нормальной упругости Е=211 ГПа, теплостойкость 150 – 160 °С, хорошая шлифуемость. Диаметр шариков должен быть до 150 мм.

Получаемые шарики должны соответствовать требованиям ГОСТ 3722 Материалы. Твердость колец и тел качения [9].