Nie obowiązująca już norma PN-53/H-84041 określająca skład chemiczny oraz wytyczne dotyczące zastosowania wytwarzanych w Polsce stali łożyskowych charakteryzowała stale, z których wytwarzane są łożyska. Fakt, że norma jest już nie aktualne nie oznacza, że nie należy o niej choćby w kilku słowach wspomnieć – zwłaszcza, że w dalszym ciągu można spotkać się z oznaczeniami, które przywołana norma wprowadziła.

 

Ze względu na skład chemiczny stali, z których wytwarzane są łożyska toczne[1], można by było gatunki znajdujące się w tej grupie zaliczyć do grupy stali narzędziowych, jednak przeznaczenie i zastosowanie tych gatunków decyduje o tym, że zaliczone są one w poczet stali konstrukcyjnych. Skład chemiczny najbardziej typowych gatunków stali łożyskowych określonych w archiwalnej normie PN-53/H-84041 zestawiono w tabeli 1.

Znak stali	Średnie zawartości w %				Wytyczne -Zastosowania
	C	Mn	Si	Cr
ŁH6	1,10	0,3	0,25	0,55	Kulki i wałeczki do 10 mm Ø
ŁH9	1,05	0,3	0,25	1,05	Kulki i wałeczki od 10 - 10 mm Ø
ŁH15	1,00	0,3	0,25	1,50	Kulki, wałeczki wszelkich wymiarów i pierścienie do grubości 30 mm
ŁH15SG	1,00	1,0	0,50	1,50	Pierścienie o grubości ponad 30 mm

Tabela 1: Stale na łożyska toczne wg PN-53/H-84014

Ze względu na szczególne warunki pracy oraz metody produkcji elementów łożyskujących, stalom tym stawia się szczególne wymagania pod względem czystości i jednorodności struktury. Fosfor i siarka zostały w tych stalach ograniczone do 0,027% (dla P) i 0,020% (dla S). Nie bez znaczenia jest także rygorystycznie przestrzegany skład wytrąceń niemetalicznych, segregacja (nasilenie pasmowego ułożenia) węglików, występowanie węglików w postaci siatki oraz ogólna ocena makroskopowa.

Materiały wykorzystywane do produkcji elementów łożysk, na przykład kulek łożyskowych, dostarczone w stanie zmiękczonym kontrolowane są ponadto pod względem stopnia sferoidyzacji węglików, ponieważ ta struktura ma kolosalne znaczenie zarówno dla procesu obróbki skrawaniem na obrabiarkach, jak też dla przeprowadzanej w dalszej kolejności obróbki cieplnej.  

Warto nadmienić, że wzorce i wymagania zawarte w normach nie zawsze gwarantują optymalną jakość stali łożyskowej, jak również nie we wszystkich przypadkach są w pełni uzasadnione, aby nie być gołosłownym przytoczę następujący przykład. Struktura sferoidytu przed hartowaniem ma wyraźny wpływ na trwałość elementów łożysk. Węgliki o średnicy ok. 1 µm dają lepszą odporność na zmęczenie kontaktowe (pitting) niże większe (ponad 2 µm) – chociaż według normy obie struktury spełniają wymagania normy. Nie uzasadniona wydaje się również wartość maksymalna dotycząca zawartości siarki, która zgodnie z normą nie powinna przekraczać 0,02% . W szeregu badań wykazano natomiast, że przekroczenie zawartości siarki nawet do 0,05% nie tylko nie zmniejsza trwałości łożysk, ale wręcz wpływa dodatnio. Z całą pewnością szkodliwe dla jakości elementów łożyskujących są wytrącenia tlenkowe – zwłaszcza większe – i stąd zasadność przeprowadzania elektrożużlowego przetapiania stali, ponieważ taki proces wytwórczy zdecydowania poprawia nie tylko jakość, ale i trwałość łożysk.

W tabeli 1 oprócz średnich wartości % co do składu przedstawiono także wytyczne dotyczące zastosowania najczęściej wykorzystywanych gatunków stali łożyskowych. Najczęściej w konstrukcji elementów łożyskujących spotkać się można z gatunkiem ŁH15 (100Cr6), który składem chemicznym odpowiada stali narzędziowej NC4, o czym wspominałem na początku niniejszego artykułu.

Oprócz wymienionych w tabeli 1 stali łożyskowych w praktyce warsztatowej można się zetknąć z innymi gatunkami stali, szczególnie jeśli łożysko pracuje w warunkach szczególnych, na przykład jeśli łożysko pracuje w warunkach, w których jest narażone na działanie korozji stosuje się stale twarde, ale o właściwościach nierdzewnych (AISI 201, AISI 302, AISI 303, AISI 304/304L, AISI 316/316L) , natomiast łożyska pracujące w wysokich temperaturach wytwarza się ze stali chromowo-molibdenowo-wanadowych (X47Cr14, X65Cr14, X108CrMo17, X89CrMoV18–1)lub nawet szybkotnących, zachowujących pożądaną twardość do temperatury 500°C (13MoCrNi42–16–14, 80MoCrV42–16, X82WMoCrV6–5–2, X75WCrV18–4–1). Elementy niektórych łożysk wykonywane są także ze stali stopowych do nawęglania (20Cr3, 20Cr4, 20MnCr4–2, 17MnCr5, 19MnCr5, 15CrMo4, 20CrMo4).