Stal na łożyska toczne

Obecnie najczęściej spotykana stal łożyskowa to ŁH15 i 100 Cr6, przy czym ta druga, według normy PN-EN ISO 683-17, jest odpowiednikiem pierwszej. Odpowiednie właściwości stali łożyskowych wynikają z ich składu chemicznego. Struktura stopu oparta jest na następujących pierwiastkach:

• węgiel

• chrom

• mangan

• krzem
  

Węgiel w stali łożyskowej

W stalach stopowych, znaczenie węgla jest istotne ze względu na jego wpływ na twardość materiału. W przypadku stali stopowej ilość węgla oscyluje w okolicy 1%. Zapewnia to wymaganą twardość. Dzięki powyższej właściwości stal stopowa jest odporna na ścieranie

Chrom a hartowność stali

Ważnym składnikiem stopu jest chrom w ilości ok. 1.5%. Dzięki obecności znaczących ilości chromu dochodzi do obniżenia krytycznej szybkości chłodzenia, co zwiększa hartowność stali. Co więcej, wskutek interakcji chromu z węglem dochodzi do wytworzenia twardych węglików. Nie tylko zwiększa to twardość całego stopu, ale również hamuje rozrost austenitu, niezależnie od czasu austenityzowania i wysokości temperatury. Innymi słowy, chrom odpowiada za dobrą wytrzymałość zmęczeniową oraz wysoce zadowalającą udarność stali.

Znaczenie manganu

Przy braku chromu, mangan mógłby wywoływać rozrost ziarna, jednak w stalach łożyskowych jego działanie jest wręcz odwrotne. Mangan rozpuszcza się w austenicie, przez co zwiększa się trwałość stopu. Bezpośrednio wpływa to pozytywnie na jego hartowność. Ponadto, pewna część manganu obecnego w stali łożyskowej łączy się z węglem i wytwarza węgliki, przyczyniające się do zatrzymania rozrostu ziaren austenitu. Dzięki manganowi dochodzi również do wzrostu ilości, jak również stabilności austenitu szczątkowego. Dzieje się to za sprawą obniżki temperatury dla przemiany martenzytycznej, wywoływanej bezpośrednio przez mangan. Za sprawą zwiększonej ilości austenitu szczątkowego, odkształcenia materiału po hartowaniu są nieznaczne, co umożliwia wytwarzanie nawet bardzo dużych łożysk.

Krzem – jak wpływa na własności stali łożyskowej?

Ostatnim z istotnych składników stali łożyskowej jest krzem. Krzem wpływa na martenzyt i zwiększa jego odporność na odpuszczanie. Zwykle krzem sprawia, iż dochodzi do znacznego zwiększenia rozmiarów ziaren. Jednak w przypadku stali łożyskowej tego typu działanie krzemu jest zahamowane za sprawą obecności manganu. Ponadto, mangan również zapobiega pęknięciom hartowniczym, pojawiającym się często na materiałach zawierających krzem.

Obróbka cieplna stali łożyskowej

Stal łożyskowa jest poddawana obróbce cieplnej 820 – 8400C. Następnie wykorzystuje się gorący olej, w celu ochłodzenia stopu. Ponadto, materiał poddawany jest także niskiemu odpuszczaniu, przeprowadzanemu w temperaturze 1800C. Dzięki powyższym działaniom dochodzi do wytworzenia drobnolistwowego martenzytu, a także niewielkich węglików. Twardość stali łożyskowej oscyluje w okolicy 62 HRC. Materiał posiada również bardzo dobrą wytrzymałość zmęczeniową.