Из какой стали сделан подшипник

Конструкционные подшипниковые стали

Свойства подшипниковой стали

Подшипниковую сталь применяют главным образом для изготовления шариков, роликов и колец подшипников.

В процессе работы эти элементы находятся под воздействием высоких знакопеременных напряжений. Каждый участок рабочей поверхности ролика или шарика и дорожки колец испытывает многократное нагружение, которое распределяется в пределах очень небольшой опорной поверхности. В результате в каждом участке поверхности возникают местные контактные знакопеременные напряжения порядка 3—5 Мн/м 2 (300—500 кгс/см 2 ) — сжимающие на поверхности контакта и растягивающие у ее контура. Напряжения вызывают упругую и незначительную остаточную деформации элементов подшипника. Многократное повторение деформации приводит к появлению усталостных трещин, выкрашиванию поверхности подшипника, в результате чего при качении возникают удары, под действием которых разрушения усиливаются и подшипник выходит из строя.

Помимо усталостного разрушения, дорожки колец подшипника и сами тела качения (шарики и ролики) подвергаются истиранию. Причиной механического разрушения — истирания являются тангенциальные напряжения, вызываемые силами трения при скольжении контактирующих поверхностей. В результате истирания от поверхности металла отделяются тонкие чешуйки, что вызывает увеличение зазора между кольцами и телами качения и усиление абразивного износа.

Рисунок 1 — Подшипник

Величина истирания зависит от точности изготовления и сборки подшипника, условий его нагружения, смазки, наличия абразивных частиц, химически активной среды и от ряда других причин. При интенсивном истирании поверхностные слои шарикоподшипниковой стали могут изнашиваться настолько быстро, что в них не успевают появиться усталостные трещины. В этом случае подшипник выходит из строя еще до усталостного разрушения.

В некоторых случаях детали подшипников подвергаются совмещенным раздавливающим и изгибающим нагрузкам, нагрузкам динамического характера (ударным).

В соответствии с этим, cвойства шарикоподшипниковой стали должны характеризироваться высокой упругостью и высоким сопротивлением усталости при малой хрупкости, отличаться высокой износостойкостью и прочностью. Так как детали подшипников работают, соприкасаясь отдельными точками рабочих поверхностей, особое значение для подшипниковой стали приобретает ее физико-химическая однородность и чистота по неметаллическим включениям. Присутствие в стали скоплений твердых карбидов, неметаллических включений, волосовин, трещин и других концентраторов напряжений вызывает быстрый износ отдельных участков поверхности и преждевременный выход из строя подшипника.

В качестве материала для изготовления деталей подшипников наиболее широко используется разработанная еще в 1901 г. высокоуглеродистая (0,95—1,15% С) хромистая (0,40—1,65% Сr) сталь (например, шарикоподшипниковая сталь ШХ15, содержащая 0,95—1,10% С; 1,30—1,65% Сr; 0,20—0,40% Мn; 0,15—0,35% Si; не более 0,027% Р; 0,02% S; 0,25% Сu и 0,30 Ni, или сталь ШХ15СГ, в которой больше Мn — 0,90—1,20% и Si — 0,40—0,65%). По своему составу и свойствам подшипниковая сталь примыкает к группе инструментальных сталей, но по применению она является конструкционной специального назначения.

Высокое содержание в подшипниковых сталях углерода сообщает им после термической обработки высокую прочность и стойкость против истирания. Высокая поверхностная твердость рассматриваемой стали определяется концентрацией углерода в мартенсите, и поэтому она одинакова для всех подшипниковых сталей. Твердость внутренних слоев зависит от глубины прокаливаемости, зависящей в свою очередь от содержания хрома.

Хром замедляет превращение аустенита в перлит и тем самым увеличивает прокаливаемость стали. Поэтому чем крупнее детали подшипников, тем с большим содержанием хрома применяют шарикоподшипниковую сталь для их изготовления.

В системе железо—хром—углерод образуется сложный карбид (Fe, Сr)3С и твердый раствор хрома в железе. Высокая твердость карбидов хрома повышает износостойкость шарикоподшипниковой стали. Кроме того, хром увеличивает стойкость мартенсита против отпуска, уменьшает склонность стали к перегреву, придает ей мелкозернистую структуру. Но при высоком содержании хрома (более 1,65%) трудно получить однородную структуру, поэтому в шарикоподшипниковых сталях обычно содержится не более 1,65% Сr.

Марганец, как и хром, увеличивает твердость и сопротивляемость стали истиранию и одновременно способствует росту зерна при нагреве, в результате чего при термической обработке может образоваться крупнозернистая структура перегретой стали. Отрицательное влияние на вязкость шарикоподшипниковой стали оказывает кремний.

Но марганец и кремний являются раскислителями, и чем выше их содержание, тем полнее бывает раскислена сталь. Поэтому присутствие этих элементов во всех марках шарикоподшипниковой стали желательно, но не более 0,35% Si и 0,40% Mn. Исключение составляет сталь марки ШХ15СГ, применяемая для изготовления крупных деталей. Повышенное содержание марганца и кремния в этой стали объясняется тем, что эти элементы уменьшают критическую скорость закалки, снижая тем самым склонность стали к короблению и трещинообразованию при закалке.

Вредными примесями для шарикоподшипниковой стали являются фосфор, медь и никель.

Фосфор увеличивает склонность стали к образованию крупнозернистой структуры при нагреве, повышает хрупкость стали и уменьшает ее прочность на изгиб. Это в свою очередь увеличивает чувствительность подшипников к динамическим нагрузкам и склонность изделий к образованию закалочных трещин. В связи с этим содержание фосфора в металле строго ограничивают.

Вопрос о влиянии серы на свойства подшипниковой стали нельзя считать решенным. Мнение о том, что сера оказывает отрицательное влияние, снижая устойчивость стали против истирания и способствуя ее усталостному разрушению при выходе на рабочую поверхность сульфидов, вызывает сомнения. Результаты некоторых исследований показывают, что с повышением содержания серы в шарикоподшипниковой стали до 0,05—0,10% и при соответствующем увеличении количества сульфидов продолжительность службы подшипников повышается.

Вместе с тем известно, что сера улучшает обрабатываемость стали. При очень низком содержании серы получить высококачественную поверхность рабочих тел затруднительно. По-этому не исключена целесообразность повышенного содержания серы в стали с тем, чтобы получить более совершенную рабочую поверхность и увеличить тем самым срок службы подшипника. Однако в настоящее время содержание серы в подшипниковой стали строго ограничено ГОСТ.

Медь, хотя и увеличивает твердость, предел прочности и прокаливаемость подшипниковой стали, в целом является нежелательной примесью, так как при горячей механической обработке с повышением ее содержания увеличивается образование поверхностных трещин и надрывов.

Содержание никеля ограничивается в связи с тем, что его присутствие отрицательно влияет на твердость стали.

Сопротивляемость подшипниковой стали выкрашиванию уменьшают примеси таких цветных металлов, как олово, свинец, мышьяк. Отрицательное влияние на свойства подшипниковой стали оказывают также газы: кислород, водород, азот. Влияние кислорода проявляется главным образом через образуемые им окислы — неметаллические включения. Наличие водорода увеличивает поражение подшипниковой стали флокенами, а наличие азота снижает сопротивляемость стали выкрашиванию.

К подшипниковой стали предъявляют очень жесткие требования в отношении макроструктуры, отсутствия шлаковых и газовых включений, а также карбидной ликвации и полосчатости.

Высокое содержание углерода обусловливает значительное развитие в слитках подшипниковой стали дефектов усадочного характера — усадочных раковин, общей и осевой пористости. Установлена следующая зависимость усадки при затвердевании от содержания в стали углерода:

Содержание углерода, % 0,10 0,35 0,45 0,70

Усадка при затвердевании, % 2,0 3,0 4,3 5,3

Жесткие требования, предъявляемые к однородности металла, ограничивают допустимую величину общей и осевой пористости. Для уменьшения этого дефекта подшипниковую сталь целесообразно разливать на сравнительно мелкие (до 3 т) слитки с увеличенной (до 5% и более) конусностью или с утеплением верхней части слитков.

Широкий интервал кристаллизации шарикоподшипниковой стали способствует значительному развитию ликвации примесей, в первую очередь углерода и хрома. В результате ликвации междендритные участки обогащаются углеродом и хромом, образующими карбиды. При прокатке обогащенные углеродом и хромом участки металла вытягиваются вдоль направления прокатки, образуя полосчатую неоднородность. На травленых микрошлифах этот дефект подшипниковой стали выявляется в виде полос повышенной и пониженной травимости.

Полосчатость является причиной структурной неоднородности стали после закалки, обусловливающей неоднородность свойств готовых изделий. Устранение этого дефекта достигается длительной выдержкой металла при высоких температурах (гомогенизацией).

Наряду со скоплениями мелких карбидов (полосчатостью) встречаются выделения карбидов больших размеров, также ориентированных вдоль направления прокатки. Этот дефект носит название карбидной ликвации.

Скопления грубых карбидов возникают в результате сильно выраженной дендритной ликвации в слитке углерода и хрома. На отдельных участках концентрация ликвирующих элементов может достигнуть значений, достаточных для выделения ледебуритной эвтектики. В процессе деформации ледебуритные участки принимают вид грубых строчек карбидов.

Подшипниковая сталь с выраженной карбидной ликвацией является дефектной, так как карбиды обладают высокой твердостью и хрупкостью и при выходе на рабочую поверхность деталей подшипника легко выкрашиваются. Влияние карбидов в этом отношении более вредно, чем влияние окисных и сульфидных неметаллических включений. Устранить карбидную ликвацию можно длительной выдержкой металла при температуре 1150—1160 °С, когда происходит интенсивное рассасывание хромистых эвтектических карбидов. Такую выдержку можно осуществлять, например, при нагреве под прокатку.

Карбидная неоднородность может проявиться также в виде карбидной сетки, выпадающей по границам зерен при охлаждении прокатанного металла. Карбидная сетка получает максимальное развитие в местах скопления мелких карбидов и в прокате, полученном после прокатки от верхней части слитка. Ее образование связано с дендритной ликвацией и величиной скорости охлаждения металла после прокатки.

Подавить процесс выделения заэвтектоидных карбидов, образующих карбидную сетку, можно ускоренным охлаждением металла после прокатки. Однако при этом ухудшаются условия выделения водорода, и подшипниковая сталь может быть сильно поражена флокенами. Поэтому прокат быстро охлаждают в интервале температур выделения карбидов (до 700 °С) и медленно — при более низких температурах.

Долговечность работы подшипника в значительной мере определяется количеством и типом присутствующих в металле окисных включений, так как эти включения уменьшают стойкость металла против усталостного разрушения. В закаленной шарикоподшипниковой стали неметаллические включения являются концентраторами напряжения, поэтому даже при сравнительно небольшой внешней нагрузке величина напряжений в отдельных точках может превысить предел прочности металла и вызвать его разрушение.

Особенно нежелательными среди включений являются частицы глинозема и алюмосиликатов, которые в катаном металле образуют строчки включений неправильной, часто остроугольной формы. Такие включения играют роль концентраторов напряжения и резко снижают стойкость подшипников. Поэтому одна из важных задач металлургии заключается в том, чтобы получать подшипниковую сталь с минимальным содержанием неметаллических включений.

Лом подшипников

Спрос на подшипники наблюдается в различных отраслях промышленности, на бытовом уровне. Даже пункты приема вторичных металлов не обходят это изделие своим вниманием. Действительно, подшипники, в зависимости от модели, отличаются содержанием разнообразных металлов, сплавов:

Поэтому сдавать подшипники на лом, можно достаточно выгодно, по ценам, сравнимым со стоимостью отходов цветных металлов.

Источник качественной легированной стали

Ценность подшипников, завалявшихся в гараже еще с союзных времен, обуславливается качеством металла. Под лом цельных конструкций или их частей из легированной стали отводится отдельная категория 3Б3.

Лом подшипников, скопившийся на производстве

Как правило, основные узлы изделия: шарики, кольца и ролики; изготовлены из шарикоподшипниковой стали, номенклатура марок которой достаточно широка — ШХ15, ШХ15СГ, ШХ20СГ, ШХ4, ШХ6, ШХ9 и т.д. Конкретный вид металла выбирается на основе эксплуатационных характеристик. Высокоуглеродистые марки стали характерны следующим подшипникам:

1. Эксплуатируемым при стандартных условиях. Изделие содержит сталь легированную хромом, с добавками марганца, кремния молибдена (марки ШХ4, ШХ15 и ШХ20СГ).
2. Работающим под предельной нагрузкой, включая агрессивные среды или высокотемпературный режим. Используется теплостойкий, а также коррозионно-устойчивый металл. Применяемые в таких подшипниках марки стали, выплавлены по технологии электрошлакового или вакуумно-дугового переплава, например 95Х18-Ш и 11Х18М-ШД, соответственно.

Реже конструкция может содержать стали с низким содержанием углерода, поскольку такой металл существенно уступает по уровню твердости.

Определить на глаз тип стали изделия можно исходя из его размеров: для более крупных узлов, тел качения используется легированный металл с повышенной концентрацией кремния и марганца. Детали крупногабаритных видов обычно изготавливаются из марки ШХ20СГ. Специальная сталь ШХ4, применяется внутри железнодорожных подшипников качения. Эта марка отличается регламентированной прокаливаемостью.

Сплавы цветных металлов на основе олова и свинца

Специальные антифрикционные сплавы Баббиты, чье замысловатое название взято от фамилии их разработчика, предназначены непосредственно для применения внутри подшипников. Металл заливается или напыляется по корпусу вкладыша изделия.

Вкладыш подшипника с баббитовой наплавкой

Основу этого подшипникового сплава составляют олово и свинец, тогда как, присадками выступают другие цветные металлы: медь, никель, кадмий, натрий, магний и прочие.

Менее ценные, как вторичный металл, баббиты на основе свинца интенсивно используются для заливки подшипников дизельных двигателей, прокатных станков, что связано с их более высокой рабочей температурой по сравнению с антифрикционным сплавом на основе олова. В основном это марка марки Б16, хотя встречаются и другие разновидности, например БН, БКА или БК2Ш.

Подшипники подвижного состава железнодорожного транспорта содержат свинцово-калиевый баббит. Напротив свинцово-цинковый сплав СОС6 применяется в конструкциях, эксплуатируемых при высоком давлении и температуре, например автомобильные дизельные двигатели. Стандартные условия работы, при давлении на уровне до 15 МПа, приемлемы для подшипников, залитых баббитом с высоким содержанием олова, — сплава, наиболее ценного в пунктах приема вторичного металла.

Медные сплавы

Рассматривая металлическое изделие в качестве лома, особое внимание следует уделить подшипникам скольжения. Их основные узлы: втулки, пружины и вкладыши; часто изготавливаются из медного сплава – литейной оловянной бронзы. Альтернативно, фасонные отливки подшипников нередко изготавливаются из алюминиевой бронзы, не содержащей олова.

Последние годы на смену медному сплаву для изготовления втулок скольжения приходят неметаллические материалы: фторопласт, капролон. Однако, полностью вытеснить бронзу, несмотря на удобство монтажа, они не могут, поскольку сильно уступают в долговечности.

Часть корпуса подшипника скольжения

Альтернативным металлическим материалом для изготовления втулок скольжения выступает латунь. Этот медный сплав нашел более универсальное применение в узлах данного вида изделий. Латунь используют, как замену стали, при изготовлении сепараторов для подшипников качения.

Особенности сдачи специализированного лома

Ситуация на рынке сдачи подшипников неоднозначная. В качестве отходов сдаются как отслужившие ресурс изделия, так и новые «китайские образцы». Приобретаются неликвиды или продукция длительного складского хранения. Изделия принимаются целиком, а также отдельными узлами. Естественно, основным фактором, определяющим стоимость лома, остается тип металла. Изделия, изготовленные из медных сплавов, баббитов, превосходят по стоимости стальные подшипники.

Подшипниковая сталь – долговечность подшипников качения гарантирована!

Подшипниковые стали (шарико-подшипниковые) представляют собой износостойкие высококачественные сплавы, которые хорошо противодействуют серьезным контактным нагрузкам. В таких сплавах всегда имеется хром и не менее 0,95 процентов углерода (до 1,15 процентов).

1 Подшипниковая сталь – область применения и общая характеристика

Не нужно быть большим специалистом в металлургическом деле, чтобы понять, что шарико-подшипниковые стальные композиции предназначаются для выпуска колец, роликов и шариков подшипников качения. Несмотря на такое узкое назначение интересующих нас сплавов, их номенклатура не столь уж и мала.

Подобное положение вещей обусловлено большим количеством разнообразных требований, которые выдвигаются к характеристикам современных подшипников качения, используемых во всех отраслях народного хозяйства и промышленности.

Все шарико-подшипниковые сплавы с высоким содержанием углерода обычно делят на две группы:

1. Для изделий качения, которые функционируют при повышенных температурах и в агрессивных по своим характеристикам средах. К ним относят тепло- и нержавеющие стали (коррозионностойкие).
2. Для изделий, которые используются в стандартных условиях. В данной группе находятся хромомарганцевые и хромистые составы, легированные молибденом и кремнием.

Популярные стали первой группы –11Х18М-ШД, 95Х18-Ш, 8Х4М4ВФ1-Ш и другие. В их маркировке литеры «ШД» означают, что сплав изготовлен по технологии вакуумно-дуговой переработки, а «Ш» – по технологии обычной электрошлаковой. Самыми же известными и востребованными сталями для шарико-подшипниковых изделий второй категории являются композиции ШХ15, ШХ20СГ и ШХ15СГ.

По ключевым свойствам и химическому составу (о нем будет подробнее рассказано ниже) любая подшипниковая сталь похожа на сплавы инструментальной группы. При этом сфера ее использования позволяет причислить шарико-подшипниковые материалы к специальным конструкционным.

2 Какими свойствами должны обладать стали для подшипников?

При эксплуатации подшипники качения и их элементы (кольца, ролики, шарики) постоянно воспринимают знакопеременные повышенные напряжения. Многократное давление на любую зону этих компонентов распространяется по опорной поверхности, имеющей малую площадь. Из-за этого и появляются локальные напряжения с переменным знаком, которые растягивают поверхность у контура и сжимают ее в центре.

Величина упомянутых напряжений может достигать 500 кгс/см2, за счет чего возникает несущественная остаточная и упругая деформация изделия качения. Казалось бы, ничего страшного. Но ведь данное напряжение, как было сказано, воздействует на подшипник множество раз, что и становится причиной возникновения через некоторое время усталостных трещин, которые приводят к разрушению изделия.

Кроме того, шарико-подшипниковые детали склонны к истиранию, то есть к одному из видов разрушений металла механического характера. Оно обуславливается наличием напряжений, которые образуются при движении контактирующих поверхностей силами трения. Из-за истирания от изделий начинают отпадать небольшие металлические частички, это приводит к повышению величины зазора между телами качения и кольцами подшипников, а также к активизации процесса их абразивного износа.

На конкретный показатель истирания конструкции качения влияют следующие факторы:

• активность (с химической точки зрения) среды, в которой работает подшипник;
• тип и марка используемого смазочного состава;
• точность сборки и производства изделия;
• наличие частиц с абразивными свойствами и их общее количество.

Если подшипник эксплуатируется очень активно, его верхние слои способны износиться до критической величины еще до того, как в металле образуются усталостные трещины. Ранний выход деталей качения из строя может наблюдаться и в тех случаях, когда на них интенсивно воздействуют комбинированные динамические, изгибающие и раздавливающие нагрузки.

Исходя из всего вышесказанного, становится понятным, что шарико-подшипниковые сплавы обязаны обладать:

• повышенной прочностью и стойкостью против механического износа;
• большой упругостью;
• незначительной хрупкостью в сочетании с повышенным показателем сопротивления физической усталости металла.

А в связи с тем, что компоненты подшипников соприкасаются друг с другом отдельными рабочими точками, в сталях для их изготовления не должно быть неметаллических примесей. При этом большую роль играет однородность (физико-химическая) состава таких сплавов. Если данное условие не соблюдается (имеются неметаллические добавки, трещины, твердые карбиды, волосовины и иные дефекты, способствующие увеличению напряжений), подшипники качения очень быстро выходят из строя.

3 Основные требования к химическому составу шарико-подшипниковых сплавов

В состав сталей для подшипников легирующие элементы входят в далее указанных интервалах (величины даны в процентах):

• ШХ20СГ: кремний – от 0,55 до 0,85, углерод – от 0,9 до 1, хром и марганец – от 1,4 до 1,7, медь – 0,25, сера – 0,02, никель – 0,3, фосфор – 0,027;
• ШХ15СГ: кремний – от 0,4 до 0,65, углерод – от 0,95 до 1,05, хром – от 1,3 до 1,65, марганец – от 0,9 до 1,2, медь, сера, никель, фосфор – аналогично стали ШХ20СГ;
• ШХ15: кремний – от 0,17 до 0,37, углерод – от 0,95 до 1,05, хром – от 1,3 до 1,65, марганец – от 0,2 до 0,4, остальные элементы – аналогично предыдущим маркам;
• 11Х18М-ШД: кремний – от 0,53 до 0,93, углерод – от 1,1 до 1,2, хром – от 16,5 до 18, марганец – от 0,5 до 1, сера – 0,15, медь и никель – 0,3, фосфор – 0,025;
• 95Х18-Ш: кремний – 0,8, углерод – от 0,9 до 1, хром – от 17 до 19, марганец – не более 0,7, сера – 0,025, медь – 0,25, никель – 0,3, фосфор – 0,03.

Как можно заметить, в подшипниковых сплавах содержится немало углерода. Именно он отвечает за достаточную стойкость против истирания изделий из них, а также за повышенные прочностные показатели подшипников качения после проведения их термообработки. Последняя требуется для того, чтобы изготовленные детали имели стабильные геометрические параметры при температуре эксплуатации выше 100 градусов. При этом термическая обработка, к сожалению, уменьшает сопротивление металла явлению контактной его усталости, а также твердость стали.

Хром и марганец, вводимые в состав сталей для подшипников, дают возможность повысить сопротивляемость изделий истиранию и одновременно их твердость. Кремний и марганец, будучи по своим свойствам раскислителями, могут уменьшать вязкость металла, поэтому их содержание в подшипниковых составах должно выдерживаться в четко заданных пределах.

Основное же влияние на характеристики рассматриваемых сталей оказывает хром. Он (а также его карбиды в разумных количествах) увеличивают стойкость подшипников качения к износу, их твердость. Хром, кроме того, придает стали требуемую структуру (мелкое зерно), снижает склонность металла к чрезмерному перегреву, делает мартенсит устойчивым против отпуска и приостанавливает процесс образования перлита из аустенита.

Молибден вводится с целью увеличения долговечности изделий из шарико-подшипниковых композиций. Остальные же добавки, имеющиеся в описываемых сталях, оказывают негативное воздействие на их свойства, поэтому их содержание строго регламентируется. К вредным примесям относят:

• Медь. Нежелательный элемент, несмотря на то, что она повышает уровень прокаливаемости и прочности, а также твердость металла. Следует тщательно подбирать ее количество, иначе сталь будет подвержена формированию надрывов и опасных трещин на металлической поверхности.
• Фосфор. Данная добавка вызывает снижение прочности на изгиб, делает материал хрупким и склонным при нагреве к формированию структуры с крупным зерном, обуславливает появление трещин при закалке стали, повышает ее восприимчивость к нагрузкам динамического характера.
• Азот, свинец, олово, мышьяк. Эти примеси, содержащиеся в подшипниковых стальных композициях в тысячных долях процента, провоцируют металл на активное раскрашивание.
• Никель. При большом содержании данного элемента в стали ее показатели твердости существенно уменьшаются.

Сейчас многие зарубежные исследователи доказывают, что сера способна положительно воздействовать на некоторые важные характеристики шарико-подшипниковых сплавов (например, на их хорошую обрабатываемость и эксплуатационную долговечность). Но в отечественной практике стали с высоким содержанием (порядка 0,15 процентов) серы не выплавляются, так как они делают их склонными к разрушению (усталостному) и уменьшают стойкость изделий к истиранию.

4 Способы и особенности выплавки сталей подшипниковой группы

В странах СНГ и России на данный момент описываемая нами сталь выплавляется в мартеновских кислых (около 10 процентов от общего объема) и в электродуговых печах (порядка 90 процентов). В мартене сплавы для подшипников качения производят с помощью активной плавки либо восстановления кремния.

Активная плавка предполагает добавление необходимых для металлургической операции материалов (известняк, руда и пр.) непосредственно во время процесса. Такая схема делает окислительный потенциал кремния достаточно высоким, ограничивает его восстановление и увеличивает при этом подвижность жидкого шлака.

Восстановительная же технология не требует введения добавок при плавке. В этом случае кремнезем начинает насыщать шлаковый расплав при увеличении температуры процесса сталеплавления. Шлак становится более вязким, а кислород проходит через него на очень маленькой скорости. В определенный момент операции фиксируется начало процесса, в ходе которого кремний восстанавливается.

Плавка в электродуговых агрегатах ведется по следующим технологиям:

• сталь обрабатывается синтетическим шлаком, содержащим большой объем глинозема, в ковше (необходимый для процедуры шлак подготавливается в другом агрегате);
• металл обрабатывается шлаком, получаемым в самой электродуговой печи.

И первая, и вторая схема может осуществляться с использованием свежей шихты либо способом переплава. Если применяется свежая шихта, для плавки требуется порядка 4,5% отходов стали (подшипниковой), около 20 % чугуна и примерно 75 % лома с высоким содержанием углерода. Готовый металл раскисляют алюминием (первичным). Если же используется способ переплава, требуется 70–100 % отходов сплавов, использовавшихся для изготовления шарико-подшипниковых изделий. Раскисление при таком методе выполняют присадкой алюминия в кусках.

Дополнительная обработка сталей после плавки производится электроннолучевым, электрошлаковым, дуговым (вакуумным) или плазменным переплавом (его называют рафинирующим). Подобные виды обработки удаляют неметаллические добавки из стали, уменьшают содержание в ней ненужных примесей и газов.

Ковка ножа из подшипника своими руками

Русские умельцы ножевого дела, никогда не ищут лёгких путей. Потому что это – для многих хобби и увлечение. Бывает, что из простого занятия, получается настоящий небольшой бизнес. Но в большинстве своём, для людей это всё же, это отдых и отвлечение от повседневной жизни. Каждый человек, определяет свой досуг сам. Любители ковать, довольно часто изготавливают свои изделия из необычных вещей, например: нож из подшипника. Очень интересный и непростой процесс.

Самодельный нож из подшипника.

Плюсы и минусы ножа из подшипника

Многие обыватели скажут, что зачем этим заниматься, когда можно пойти в магазин и прикупить себе парочку замечательных клинков. Но мы же, им не указываем, как проводить своё время. Так что если неинтересно, идём на другой ресурс, а здесь будет статья, содержащая в себе немало полезной информации особенно для новичков. Потому что изложение планируется в пошаговом ракурсе.

Мы уже писали о том, что «идеального ножа» на всё случаи жизни, не существует. И это правда, но стремиться к идеалу нужно всегда. Поэтому попробуем выделить положительные и отрицательные стороны клинка из подшипника. Чтобы знать, что получится в результате правильной обработки металла.

Сталь подшипника изначально предназначена для высоких нагрузок, по этой причине она отличается пластичностью и однородностью при нагреве. А в итоге получается изделие с жёсткостью от 61 до 64 единиц по шкале Роквелла. И главное – высочайшая износостойкость клинка. Единственным минусом можно назвать, хрупкость во время обработки. Очень важно, правильно выполнить закалку, а ковку «на холодную», вообще, исключить.

Как сделать нож из подшипника своими руками

Понятно, что в данном деле без ковки никак не обойтись. Нужно обязательно распрямить обойму изделия. Знатоки таких вещей, разделяются на два лагеря, какую часть лучше выбрать для работы: внутреннюю или внешнюю. Однозначного ответа нет, но многие утверждают, что внутреннее кольцо состоит из лучшей стали. Подкрепляя свои слова, тем, что эта часть несёт на себе большую нагрузку.

Но, как бы там ни было, новичку однозначно без разницы. Для начала нужно, чтобы хоть что-то получилось и не треснуло во время закалки. Для нормальной работы потребуется свой, определённый набор инструментов. Ну и главное – кузница.

Требующиеся материалы и инструменты

У совсем «зелёного» новичка вряд ли есть необходимый инструмент, поэтому им нужно обзавестись. Что-то можно изготовить самостоятельно, а другое только купить. Но опять же, покупной инструмент позволительно заменить аналогичным более простым, но увеличится время изготовления. Если нет в планах, заниматься кузнечным и ножевым делом, покупать что-либо, конечно, бессмысленно, если только мелочи. Материалы потребуются следующие:

• подшипник, желательно в разобранном состоянии;
• деревянный брусок, для изготовления рукояти;
• стержни для заклёпок, лучше из латуни;
• эпоксидный клей или похожий по свойствам заменитель;
• масло или воск для пропитки рукояти;
• малярный скотч, листок бумаги, карандаш, маркер.

Кухонный нож из подшипника.

С материалами не очень сложно и всё доступно. А вот что касаемо инструмента, обратите внимание, как уже говорилось выше, если не найдётся профессионального, пробуйте заменить на более доступные варианты. Их мы также укажем для ясности:

• металлические тиски, зажимы, струбцины;
• УШМ (болгарка) с набором различных дисков;
• горн или муфельную печь, которую можно изготовить самостоятельно;
• сверлильный станок или дрель с набором свёрл;
• бумага наждачная разной зернистости;
• полировальная машина, можно УШМ с полировочным кругом;
• духовой шкаф газовой плиты, для отпуска металла;
• наковальня и два молота разного веса, один – 6 кг, второй – 1,5-2 кг;
• ленточная шлифмашина или опять УШМ с абразивным кругом;
• электролобзик или просто ножовка с мелкими зубцами;
• сварочный аппарат;
• комплект для травления или гравёр (это по желанию).

Большинство этих предметов можно заменить аналогами. Что касается муфельной печи и горна, эти хитрые конструкции можно изготовить своими руками (читайте в статье «Закалка ножа в домашних условиях»).

Подготовка детали к ковке и обработка подшипника

Допустимы к изготовлению ножа из подшипника, любые экземпляры с рабочих машин и двигателей. Если он достался вам в собранном состоянии, самым лучшим способом получить из него заготовку, будет распил «болгаркой». Для этого зажимаем изделие в тиски и при помощи УШМ делаем разрез под углом.

Это делается для одной простой цели, в будущем будет проще ковать остриё и носик клинка. Затем при помощи слесарных инструментов, требуется разогнуть, насколько получится верхнюю обойму. Внимание! Ни в коем случае не стучать молотком, иначе загубите деталь, не начав с ней работать. Вынуть все ненужные части и можно приступать к следующему этапу.

Для полноценной работы, тем более для новичков, обязательно надо сделать эскиз на бумаге будущего клинка. Учесть толщину заготовки и её длину, вернее, то что в результате должно получиться. Чертёж должен содержать в себе всю информацию по размерам, в том числе и рукояти. Для клинков из такого материала лучше использовать накладной метод монтажа рукояти из двух половинок дерева, закреплённых с помощью заклёпок. Чертёж упростит задачу во много раз.

Отжиг и ковка обоймы подшипника

В верхней обойме подшипника чаще всего используется сталь ШХ15, но для точных характеристик, можно воспользоваться справочниками. Маркировка металла иногда присутствует на самих изделиях. Соответственно каждая марка стали ведёт себя по-разному во время ковки и закалки. В наш эксперимент попал экземпляр именно тот, что указан выше.

Подшипник для изготовления ножа.

Такую сталь, нужно подвергать обязательному отжигу, процесс происходит таким образом. В соответствии со справочником, буквы «ШХ», обозначают – подшипниковую сталь с легированием хромом. Отжиг её производится при температуре 800 °С, со снижением её со скоростью 10-20 град/час. Вся эта информация свободно доступна в интернете, пользуйтесь обязательно.

Многим людям, плохо знакомым с ковкой, будет сложно работать с кузнечными клещами. Для упрощения этой задачи к заготовке приваривается пруток. Деталь укладывается в печь и разогревается до 900-1100 °С, выглядеть она будет темно-жёлтой. Но лучше пользоваться лазерным термометром. Если его нет, пробуем сталь магнитом, заготовка не магнитится – значит, разогрев достиг определённой точки Кюри.

При достижении этого значения можно постепенно начинать ковку. Для начала маленьким молотом аккуратно выпрямляем деталь. Всегда контролируйте температуру, лучше подстраховаться и нагреть её, чем на холодную просто разрушить. Следующим приступает к работе большой молот. Проковку нужно выполнять по всем правилам:

• несильными ударами молота, с середины детали «сгоняем» метал в сторону, формируя, таким образом, спуски;
• работа над остриём, немного отличается от общего принципа, носик клинка аккуратно подгоняем к острию;
• обязательна оттяжка заготовки по длине для хвостовика;
• выполнив всё верно, обух будет не более 2 мм.

Вдруг вам вообще не захочется ковать, достаточно просто выпрямить деталь, и остальное можно сточить на шлифовальной машине. Но учтите, потеря в ширине и длине клинка, и сам процесс ковки придаёт металлу дополнительную жёсткость.

По окончании ковочного процесса обязательно требуется провести «нормализацию» стали. Нагреваем заготовку до 900 °С, вынимаем из печи и оставляем на воздухе остывать.

Обдирочные и шлифовальные работы с заготовкой

Всё, что было выполнено в процессе ковки, можно назвать «черновой» работой. Теперь предстоит привести деталь в соответствующий вид. Срежьте при помощи УШМ пруток. На шлифовальном станке, или ленточной машине не сильно прижимая, аккуратно нужно снять весь нагар с металла.

Таким образом, уйдут все неровности и поверхность станет блестящей. Не увлекайтесь этим процессом, дабы не снять лишнего с заготовки. Хотя после этой процедуры, в руках у вас уже будет практически клинок.

Перенос контуров с шаблона на клинок

Дошло дело и до эскиза, который мы выполняли в самом начале. Может случиться так, что чертёж не совпадёт с реальностью. Грустить, тут нет смысла, ведь это черновой вариант. Его надо вырезать и приложить на клинок, а есть смысл, даже приклеить на время любым бумажным клеем.

Чертеж ножа для изготовления из подшипника.

Теперь деталь можно закрепить в тиски, и при помощи «болгарки», абразивным кругом доводим клинок до нужного вам вида, попутно, срезая все задиры и неровности. Единственным минусом может быть, металл нагреется, и бумага сгорит. Поэтому прежде чем её приклеивать, надо процарапать все контуры с эскиза. Задача не из лёгких, но это просто необходимо.

Во время вырезания образа клинка нельзя допускать перегревания детали, даже небольших участков. Поливайте водой заготовку. По окончании работ можно переходить к следующему этапу.

Заточка и шлифовка

В самом начале изготовления ножа вы должны были задуматься: для каких целей он создаётся. Так как заточка для каждого типа изделия абсолютно разная. Но первым делом нужно вывести спуски.

Заострять внимание на них не будем, но запомните: главное в спусках – это симметричность. Только после их выведения, можно приниматься за заточку клинка, но сначала шлифовка. Её можно производить на шлифмашине или при помощи УШМ со специальным кругом. Затем в хвостовике просверливаются два-три несквозных отверстия для крепления рукояти. Во время закалки может случиться неприятность, если просверлить отверстия полностью.

Закалка и отпуск клинка

Очень важный момент, особенно для новичков. Согласно справочнику, температура закалки стали – 830 °С. Разогреть печь, до заданной отметки поможет термометр. Если его нет в наличии, следует воспользоваться одним из способов:

• самый простой и распространённый, проверять магнитом, как только не «прилипает» клинок к нему – цель достигнута;
• следующий очень интересный, посыпать деталь солью, её отметка плавления в 800 °С, значит осталось ещё немного;
• и способ для «прожжённых» профессионалов – цвет заготовки становится светло-красный.

Все способы действенны, но точнее термометра нет ничего. А в данном случае очень важна точность. Нагрев до нужной точки, клинок вынимается и опускается в масло с выдержкой 1 минута на 1 мм толщины изделия. Масло можно использовать практически любое: растительное, минеральное, машинное отработанное или трансформаторное.

Закалка лезвия ножа.

Предварительно его нужно подогреть до 50 °С, это необходимо для хорошего обволакивания погружаемого изделия. Производя такие работы, будьте аккуратны, наденьте защитные очки и перчатки, есть вероятность разбрызгивания масла. Не нужно шевелить клинком, когда он находится в погружении.

После охлаждения заготовки пришёл момент для отпуска стали. Процедура ослабит напряжение в структуре кристаллической решётки металла, возникшее при ковке и закалке. В справочнике указанна температура в 150 °С и время 1,5 часа. Разогрев духовой шкаф кухонной газовой плиты, помещаем туда клин на нужное время.

Очистка клинка

После всех проведённых манипуляций, грубой очистки на гриндере, на клинке останутся тонкие, мелкие царапины. Убирать их надо вручную используя наждачную бумагу. Обрабатывать нужно начиная с зерна 400 перпендикулярно царапинам.

Затем переходим к 600-ому зерну и заканчиваем 800-ым. Добиться зеркального блеска, можно использовав пасту ГОИ или специальные шлифовальные смеси.

Подготовка накладок и сборка ножа

Материалов для изготовления рукояти, довольно широкий выбор: различные металлы, пластмассы, кожа, обмотка бечёвкой и прочие варианты. Но многие мастера любят работать именно с древесиной, она часто подчёркивает уникальность клинка и его красоту.

Подготовка накладок для ножа.

Принцип накладной рукояти довольно прост, и надёжнее, чем другие способы крепления. После отпуска металла можно насверлить отверстия в хвостовике окончательно. А также приготовить брусок:

1. Примерить к хвостовику, разметить и придать форму близкую к его размерам.
2. Зажав деталь в тиски, разрезать вдоль, строго пополам;
3. Для устранения зазоров внутренние части половинок ошкуривают наждачкой.
4. Делается разметка в соответствии с отверстиями на хвостовике, и насверливаются в дереве.
5. Следующим этапом, можно поступить по-разному, проще всего заклепать ручку клёпками.
6. На точильном станке или гриндере обработать рукоять окончательно, под нужную форму вместе с хвостовиком.
7. В заключении дерево обрабатывают наждачкой с мелким зерном и пропитывают специальными масляными растворами или покрывают лаком. Зависит от сорта древесины.

Для доведения дела до окончательного варианта можно смастерить ещё и ножны. Но это уже другая и довольно обширная тема. Весь описанный процесс, для новичка может показаться очень сложным. Но люди, занимающиеся этим постоянно, изготавливают такие ножи, словно на конвейере. Так что не расстраиваться при случайных ошибках, продолжать работать, пробовать. И результат не заставит себя долго ждать. Удачи в начинаниях!

Нож из обоймы подшипника, вариант 1

Всем здравствуйте в куче металлического хлама нашел 4 куска от обоймы подшипника и решил сделать из них 4 небольших ножа. Сталь подшипника в основном из ШХ10, ШХ15, а подшипник диаметром от 200 мм из ШХ20. У меня подшипник из ШХ15.

Уже ни один нож делал из подшипников разного диаметра из разных сталей, так что думаю затруднений не будет. Главное правило ковки ножа из подшипника — это температура нагрева заготовки, ведь эта сталь не любит перегрева, и по этому я лучше не до грею чем, перегрею сталь.

Нагреваю до вишневого цвета и начинаю ковать при нанесении удара, если чувствую, что сталь становится упругой, то сразу же немного подогреваю заготовку и продолжаю ковать. Вот и все с теорией, приступаю к ковке ножа из обоймы подшипника.

После обжига заготовки начинаю выпрямлять на наковальне, после выравнивания нагреваю до вишнёвого цвета и начинаю ковать лезвие ножа, нанося скользкие удары, вытягивая от обуха, но лезвия ножа. Нагревать нужно аккуратно, чтобы не перегреть металл, иначе все испортим.

Длина от кончика до конца рукояти 185 мм, длина клинка 103 мм. Нож получился небольшим, но удобным.

Некоторые сейчас будут тролить, типа страшный и из стали го. а скажу так, что человек от обезьяны отличается тем, что он хотя бы что-то делать старается, а не лежит на диване и строчит некрасивый комментарий, типа я лучше могу, к счастью даже такие комментарии приносят 0.5 монет хоть немного польза.

Сталь ШХ15 — да не спорю не из лучших, но эту марку стали можно найти хоть где даже под диваном, но у нее есть и свои плюсы если не перегревать ее, то она менее поддается ржавчине, но нужно не забывать что любой нож требует ухода.

Вот и все моя статья подошла к концу. Любая вещь, сделанная своими руками, лучше чем фраза я могу лучше. Всем спасибо и до новых Самоделок друзья.

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных