Стальная полоса ШХ15: конструкционные характеристики подшипниковой стали
Стальная полоса ШХ15 — сортовой прокат из подшипниковой стали, выплавляемой по ГОСТ 801-78. Марка относится к высокоуглеродистым легированным сталям: массовая доля углерода — 0,95–1,05 %, хрома — 1,30–1,65 %. Именно хром обеспечивает требуемую прокаливаемость и формирование карбидной фазы, от которой зависит контактная выносливость готовых деталей. Полоса поставляется в горячекатаном, кованом или холоднотянутом состоянии с нормированной макроструктурой и твёрдостью.
Ключевое отличие полосы ШХ15 от листа или прутка того же состава — геометрия сечения. Прямоугольный профиль с отношением ширины к толщине от 3:1 до 20:1 позволяет получать заготовки под штамповку колец, сепараторов и роликов с минимальным припуском на механическую обработку. Прокат проходит контроль по неметаллическим включениям (сульфиды, оксиды, нитриды) и карбидной неоднородности — параметрам, напрямую влияющим на усталостную долговечность подшипника.
Сортамент и режимы поставки
- Горячекатаная полоса толщиной 4–60 мм, шириной 20–200 мм, длина мерная или немерная.
- Холоднотянутая (калиброванная) полоса толщиной 2–12 мм с полем допуска h9–h11.
- Кованая полоса повышенного сечения для крупногабаритных заготовок.
- Термообработанное состояние: отжиг на зернистый перлит, твёрдость 179–207 HB.
- Полоса с нормированной прокаливаемостью по полосе и по сечению.
Технические параметры
| Параметр | Значение | Условие контроля | Норматив | Влияние на изделие |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля углерода | 0,95–1,05 % | ковшовая проба | ГОСТ 801-78 | твёрдость после закалки |
| Массовая доля хрома | 1,30–1,65 % | спектральный анализ | ГОСТ 801-78 | прокаливаемость |
| Твёрдость после отжига | 179–207 HB | по Бринеллю | ГОСТ 801-78 | обрабатываемость резанием |
| Твёрдость после закалки | 61–65 HRC | закалка 830–850 C, отпуск 150–160 C | ГОСТ 801-78 | контактная выносливость |
| Карбидная неоднородность | не более 3 балла | металлография | ГОСТ 801-78 | износостойкость дорожек |
| Неметаллические включения | оксиды 2,5 балла | шлиф микрошлифа | ГОСТ 1778-70 | усталостная долговечность |
Технология переработки
Полосу ШХ15 раскраивают на заготовки под горячую штамповку колец на горизонтально-ковочных машинах, либо подвергают токарной обработке на автоматах продольного точения. Перед штамповкой заготовку нагревают до 1050–1100 C в индукционных или камерных печах. После формообразования кольца проходят закалку в масле с температуры 830–850 C и низкий отпуск при 150–160 C, что даёт мартенситную структуру с равномерно распределёнными карбидами.
Для холодной высадки роликов и сепараторов применяют сфероидизирующий отжиг, снижающий твёрдость и повышающий пластичность. При обработке на станках с ЧПУ важно учитывать склонность стали к образованию наростов из-за высокой твёрдости карбидной фазы — рекомендуется твёрдосплавный инструмент с износостойким покрытием.
Области применения
- Кольца и тела качения подшипников качения общего и специального назначения.
- Ролики и втулки цепных передач, шарниров и подвесок.
- Плунжеры, золотники и прецизионные пары гидравлических систем.
- Направляющие и износостойкие планки металлорежущих станков.
- Детали топливной аппаратуры дизельных двигателей.
- Заготовки для штампового и мерительного инструмента.
Приёмка и контроль качества
Партия полосы сопровождается сертификатом качества с указанием плавки, химического состава, твёрдости, результатов контроля макро- и микроструктуры. Дополнительно проводят ультразвуковой контроль на внутренние дефекты и проверку геометрии: кривизна, скручивание, косина реза. Для ответственных подшипниковых производств заказывают полосу с ограничением по содержанию кислорода и водорода, что снижает вероятность образования флокенов и оксидных скоплений.
Вопросы и ответы
Чем полоса ШХ15 отличается от прутка той же марки?
Полоса имеет прямоугольное сечение с развитой поверхностью, что ускоряет нагрев под штамповку и снижает отход при раскрое заготовок под кольца. Пруток применяют преимущественно для точения, полосу — для штамповки и высадки.
Какая твёрдость у полосы ШХ15 в состоянии поставки?
После отжига твёрдость составляет 179–207 HB. Это обеспечивает обрабатываемость резанием и достаточную пластичность при холодной деформации.
До какой температуры нагревают полосу ШХ15 перед штамповкой?
Нагрев под горячую штамповку ведут до 1050–1100 C. Превышение температуры вызывает рост зерна и пережог, снижающий ударную вязкость.
Нормируется ли в полосе ШХ15 карбидная неоднородность?
Да, по ГОСТ 801-78 карбидная неоднородность ограничивается, как правило, не более 3 балла. Повышенная неоднородность снижает контактную выносливость дорожек качения.
