При изготовлении шариковых подшипников качения в наши дни используют множество материалов с разными свойствами. Их химический состав определяет многие важные свойства опор. Поэтому при выборе деталей для применения в сложных условиях важно обращать внимание на состав сплава. Каждый его компонент играет особую роль в качестве изделия.
Углерод в подшипниковых сталях отвечает за их высокую прочность. Максимальных значений это свойство получает после термической обработки детали. Нужно особо отметить, что специфика подшипниковых сталей предусматривает небольшие отклонения в содержании этого элемента. Но если углерод определяет общую твердость сплава, то хром – твердость внутренних слоев. Это связано с влиянием хрома на глубину прокаливаемости изделия при термической обработке. Чем массивнее деталь, тем выше в ней содержание хрома. В современных подшипниковых сталях доля этого металла может колебаться в широком диапазоне от 0,4 до 1,65 %. При большей концентрации не удается сохранять однородность сплава, поэтому более 1,65% хрома в подшипниковой индустрии не используют.
Еще одна добавка, увеличивающая твердость стали – это марганец. Он повышает стойкость подшипника к истиранию, но его содержание всегда строго ограничено. Марганец повышает зернистость при нагревании детали и при термической обработке есть вероятность нежелательного изменения структуры подшипниковой стали. Предел для подшипниковых сталей – 0,4% Mn. Похожее свойство имеет и кремний. Он также является сильным раскислителем и снижает вязкость материала. В сплавах, применяемых в машиностроении, содержание кремния допускается до 0,35 %.
Есть немало других химических элементов, вредных для сплавов. К ним относятся фосфор, кислород, никель, олово, мышьяк, медь, азот и водород. Все они присутствуют в разных сталях, но их содержание должно быть строго лимитировано. Особенно негативное действие на качество подшипника оказывает фосфор. Из-за него сталь становится хрупкой и менее прочной на изгиб. Также повышенное содержание фосфора приводит к появлению такого брака, как закалочные трещины.
Азот, мышьяк, олово и свинец – снижают свойство сплава сопротивляться выкрашиванию, что особенно вредит шариковым подшипникам качения, работающим с большими нагрузками. Повышение содержания никеля увеличивает антикоррозионные свойства стали, но при этом снижает твердость.
Химический состав материала подшипника – серьезный предмет для изучения. Благодаря знаниям о компонентах сплава, можно, изменяя концентрацию элементов, получать изделия с самыми разными свойствами.