Высокоуглеродистая легированная сталь для подшипников марки ASTM A295 для автомобильных применений

Холоднотянутая прецизионная бесшовная подшипниковая труба ASTM A295 изготавливается из высокоуглеродистой стали подшипникового качества, предназначенной для антифрикционных подшипниковых компонентов, подвергающихся повторяющимся контактным нагрузкам и высоким циклическим нагрузкам. Для автомобильных подшипников основным сортом является 52100, поскольку его состав с примерно 1,0% углерода и 1,35-1,60% хрома обеспечивает необходимую прокаливаемость, износостойкость, размерную стабильность и усталостную прочность для колец подшипников и аналогичных прецизионных компонентов.

В отличие от обычных спецификаций для механических труб, ASTM A295 уделяет особое внимание металлургической чистоте, рейтингу включений, мелкозернистой структуре, контролю обезуглероживания, состоянию карбидов и сфероидизированной отожженной микроструктуре. Эти требования важны, когда холоднотянутая бесшовная труба впоследствии обрабатывается на кольца автомобильных подшипников и подвергается термообработке до высокой твердости.

ASTM A295 не устанавливает единого универсального диапазона наружных диаметров, толщин стенок или длин для подшипниковых труб. Физические размеры и форма согласовываются между производителем и заказчиком. Это важно для закупки прецизионных автомобильных подшипниковых труб, поэтому требования к размерам должны быть четко указаны в заказе на поставку.

ASTM A295 контролирует неметаллические включения, поскольку оксидные, сульфидные и силикатные включения могут стать точками зарождения усталостных трещин при контактных нагрузках.

Стандартные требования к рейтингу включений:

Для пяти составов ASTM A295, показанных ниже, содержание кислорода ограничено максимум 0,0015%. Низкое содержание кислорода особенно важно для усталостной прочности подшипников, поскольку оксидные включения являются критическим фактором чистоты для подшипниковой стали.

Сталь ASTM A295 должна быть способна развивать мелкое зерно излома примерно ASTM № 8 при закалке от нормальных температур аустенитизации, не превышающих 843°C.

Мелкозернистая структура способствует более равномерной закалке и помогает уменьшить локальные микроструктурные вариации в прецизионных подшипниковых компонентах.

Для холоднотянутых отожженных труб ASTM A295 устанавливает максимально допустимое обезуглероживание или поверхностные дефекты на сторону в зависимости от размера трубы.

Контроль обезуглероживания особенно важен для колец подшипников, поскольку чрезмерная потеря углерода у поверхности может привести к неравномерной твердости после термообработки и потребовать дополнительного припуска на механическую обработку.

При указании отжига ASTM A295 требует полностью сфероидизированную микроструктуру.

Для стали 52100 содержание пластинчатых включений не должно превышать LC1. Пределы приемлемости размера карбидов и карбидной сетки должны быть согласованы между заказчиком и производителем в зависимости от размера компонента и применения.

Сфероидизирующий отжиг улучшает обрабатываемость перед точением, сверлением, шлифованием и окончательной закалкой колец подшипников.

ASTM A295 устанавливает максимальную твердость в зависимости от состояния продукта:

Для малых сечений, где испытание по Роквеллу B непрактично, максимальная прочность на растяжение составляет 760 МПа.

Общая проблема при закупке заключается в том, имеет ли труба, описанная просто как "52100", достаточную чистоту для работы в условиях качения.

Только химический состав не определяет качество подшипника. ASTM A295 дополнительно требует макротравления и оценки микровключений. Для закупок, требующих более строгого контроля чистоты, в заказе на поставку могут быть указаны дополнительные требования к инспекции.

Это позволяет основывать заказы на подшипниковые трубы на измеримых металлургических критериях, а не только на обозначении марки.

Производители автомобильных подшипников часто обрабатывают заготовки труб перед окончательной закалкой. Чрезмерное обезуглероживание может потребовать более глубокого удаления материала и снизить производственный выход.

ASTM A295 устанавливает определенные максимальные пределы обезуглероживания и поверхностных дефектов в зависимости от размера трубы и условий обработки. Требуемое состояние, припуск на механическую обработку и метод инспекции могут быть установлены до производства.

Для прецизионных колец подшипников в спецификации закупки должен быть указан припуск на готовый компонент, а не только номинальные размеры трубы.

Подшипниковую сталь с содержанием углерода около 1% может быть трудно обрабатывать, если морфология карбидов не контролируется должным образом.

При заказе отожженного материала по ASTM A295 сталь должна иметь полностью сфероидизированную структуру. Размер карбидов, карбидная сетка и содержание пластинчатых включений могут быть оценены в соответствии с применимыми требованиями к микроструктуре подшипниковой стали.

Это обеспечивает более контролируемое начальное состояние для токарной обработки с ЧПУ автомобильных колец подшипников и снижает вариативность перед окончательной термообработкой.

Холоднотянутая бесшовная подшипниковая труба ASTM A295 52100 может использоваться в качестве трубчатой заготовки для изготовления наружных колец ступичных подшипников автомобилей.

Труба нарезается на заготовки колец, обрабатывается на токарном станке с ЧПУ до размеров, близких к конечным, подвергается термообработке и последующему прецизионному шлифованию. Использование трубчатой заготовки может уменьшить количество материала, которое необходимо удалить из отверстия, по сравнению с обработкой того же кольца из сплошного круглого прутка.

Для этого применения наиболее важными параметрами закупки являются чистота стали, глубина обезуглероживания, состояние карбидов, размерная стабильность, прямолинейность и припуск на механическую обработку.