Stale wykorzystywane do produkcji łożysk kulkowych i wałeczkowych, zgodnie z normą PN-EN ISO 683-17:2004 powinny oczywiście spełniać określone wymagania przedstawione w przytoczonej normie, ale zanim będzie można się do niej odwołać należy wspomnieć choćby w kilku słowach czym tak naprawdę jest stal łożyskowa i dlaczego jej znaczenie jest tak ważne z perspektywy przeciętnego użytkownika roweru, samochodu czy innych przyrządów,  w których proces łożyskowania odgrywa nadrzędną rolę.

 

Zawartość węgla a trwałość łożysk

Węgiel jest w zasadzie trzonem, składnikiem nadrzędnym stali i w sposób największy wpływa na jej bezpośrednie własności. Nawet nieznaczna zmiana jego zawartości może diametralnie zmienić przeznaczenie danego stopu.  Zwiększenie zawartości węgla powoduje zmianę struktury stali. Jeżeli stal zawiera mniej niż 0,8% C, to jej struktura składa się ferrytu i perlitu. Struktura stali zawierającej 0,8% C składa się tylko z perlitu, natomiast w stali o zawartości powyżej 0,8% C oprócz perlitu występuje również cementyt wtórny. Zmiana struktury stali spowodowana różną zawartością węgla wiąże się ściśle ze zmianą własności mechanicznych. W stalach przeznaczonych do produkcji elementów łożysk kulkowych, takich jak kulki ze stali 100Cr6, zawartość węgla kształtuje się na poziomie 0,95 – 1,1%, co daje stopowi pożądaną twardość i dużą odporność na ścieranie.

Chrom – dodatek stopowy o zasadniczym znaczeniu

Wśród głównych składników stopowych zastosowanych w składzie stali łożyskowych na szczególną uwagę zasługuje chrom. Rolą tego pierwiastka, którego zawartość w zależności od gatunku stali wynosi od 1,3 do 1,65% jest przede wszystkim zwiększenie hartowności. Wpływa na to kilkukrotne obniżenie przez chrom krytycznej szybkości chłodzenia. Chrom jako pierwiastek ferrytotwórczy (do tej samej kategorii należą ponadto Al, Si, Ti, V, Cr, Mo, W) zwiększa ilość i twardość węglików w stali. Dodatkowo, obecność drobnych, sferoidalnych węglików o odpowiedniej dyspersji obniża skłonność do rozrostu ziarna austenitu, nawet przy wysokich temperaturach i długim czasie austenityzowania. Dzięki temu w stanie hartowanym materiał wykazuje dobrą udarność i wytrzymałość zmęczeniową.

W obecności chromu zwiększona zawartość manganu, jak to ma miejsce w przypadku drugiej najczęściej stosowanej stali łożyskowej[1], nie wywołuje tak niepożądanego rozrostu ziarna charakterystycznego dla stali wysoko manganowych. Znacząca część manganu tworzy węgliki, które także hamują rozrost ziaren austenitu. Zaś mangan rozpuszczony w austenicie zwiększa jego trwałość, co powoduje wzrost hartowności. Dodatkowo mangan obniża temperaturę przemiany martenzytycznej, na skutek czego rośnie ilość i stabilność austenitu szczątkowego. Ogranicza to odkształcenia elementów po hartowaniu, co ma istotne znaczenia przy wytwarzaniu łożysk o dużych rozmiarach.

Krzem zwiększa trwałość austenitu i podwyższa hartowność oraz zwiększa, pożądaną w przypadku materiałów łożyskowych, odporność martenzytu na odpuszczanie. Negatywnemu działaniu krzemu, takiemu jak zwiększanie skłonności do rozrostu ziaren, czy do pęknięć hartowniczych, przeciwdziała zwiększona zawartość manganu.

Wysoką twardość i wytrzymałość zmęczeniową uzyskuje się dzięki hartowaniu z temperatury 820 – 840 ^oC z chłodzeniem w gorącym oleju oraz niskiemu odpuszczaniu w temp. 180 ^oC. Taka obróbka cieplna zapewnia drobnolistwowy martenzyt z drobnymi węglikami. W rezultacie uzyskuje się twardość na poziomie co najmniej 62 HRC.

Standardowo zapewniona jest stabilność wymiarów łożysk w temp. do ok. 120 stopni Celsjusza. Na specjalne zamówienie łożyska mogą być wykonane jako stabilne wymiarowo także w wyższych temperaturach, ale wymaga to wówczas zastosowania innych materiałów takich jak stale chromowo-molibdenowo-wanadowe stale szybkotnące.

W naszej ofercie znajdą Państwo kulki chromowane w następujących gatunkach materiałów:

- 100Cr6 / AISI 52100 / ŁH15

- 100Cr6 - o obniżonej emsji hałasu

- 100CrMn6 / 100CrMnSi6-4

- S2 / Rockbit - kulki ze stali narzędziowej

- 100CrMo7-3

Zapraszamy do kontaktu i składania zapytań ofertowych.