Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Из какого материала делают подшипники качения — вопрос не о «стали вообще», а о конкретном классе высокоуглеродистых хромистых и легированных сталей с жёстко нормированной чистотой и твёрдостью. Кольца и тела качения работают в условиях концентрированного контактного напряжения и циклической нагрузки, поэтому к металлу предъявляют требования по прокаливаемости, твёрдости и содержанию неметаллических включений, которых обычная конструкционная сталь не обеспечивает.
Базовый материал колец, шариков и роликов — подшипниковая сталь типа ШХ15 и её аналоги. Помимо неё применяют нержавеющие мартенситные и цементуемые легированные марки — выбор зависит от размера детали, рабочей среды и характера нагрузки. Ниже разобраны марки, их состав по действующим стандартам, требования к чистоте и твёрдости, а также соответствие материала типу детали подшипника.
Дорожки качения колец и поверхности тел качения испытывают высокие контактные напряжения по Герцу при многократном повторении циклов. Это определяет набор требований к материалу: высокая твёрдость рабочих поверхностей, сопротивление контактной усталости, износостойкость, размерная стабильность и достаточная прокаливаемость для нужного сечения.
Ключевую роль играет чистота стали по неметаллическим включениям. Оксиды и другие включения служат концентраторами напряжений и очагами зарождения усталостных трещин под поверхностью, поэтому подшипниковые стали нормируют не только по химическому составу, но и по содержанию включений, карбидной неоднородности и структурной полосчатости.
Подшипниковая сталь — это не отдельный сплав, а группа высокоуглеродистых хромистых, нержавеющих и цементуемых марок с повышенной чистотой и нормированной твёрдостью.
Основной отечественный материал для колец и тел качения — высокоуглеродистая хромистая сталь типа ШХ15. Технические условия на подшипниковую сталь устанавливает стандарт ГОСТ 801-2022 действующий «Сталь подшипниковая. Технические условия», введённый взамен прежнего ГОСТ 801-78. Стандарт распространяется на горячекатаную, калиброванную сталь и сталь со специальной отделкой поверхности, предназначенную для изготовления колец, шариков и роликов.
Стандарт устанавливает четыре марки, различающиеся легированием и назначением по сечению детали.
Кремний и марганец в марках СГ повышают прокаливаемость, что позволяет получать сквозную закалку в более толстых сечениях, чем у обычной ШХ15.
В обозначении марки по ГОСТ 801-2022 буквы и цифры кодируют состав и способ выплавки.
Ш
Х
15
СГ
В
Химический состав стали ШХ15 по ГОСТ 801 приведён ниже (массовая доля, %).
Суммарная массовая доля никеля и меди ограничена значением не более 0,50 %. Высокое содержание углерода (около 1 %) обеспечивает образование мартенсита и карбидов при закалке, а хром повышает прокаливаемость и твёрдость. Сталь склонна к отпускной хрупкости и флокеночувствительна, поэтому режимы термообработки выдерживают строго.
Для работы во влажной или химически активной среде применяют коррозионностойкие мартенситные стали с высоким содержанием хрома. Типичная марка — 95Х18 по стандарту ГОСТ 5632-2014 действующий «Стали и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки». Это высокоуглеродистая высокохромистая сталь мартенситного класса, обеспечивающая сочетание твёрдости и стойкости к коррозии.
Для более ответственных коррозионностойких подшипников применяют марки повышенной чистоты, получаемые двойным переплавом (например, 110Х18М-ШД), которые поставляются по техническим условиям. Хром в нержавеющих марках образует пассивную плёнку, но требует более высокого содержания углерода и хрома, чтобы сохранить мартенситную твёрдость рабочих поверхностей.
Когда подшипник работает при ударных нагрузках или имеет крупные кольца, сквозная закалка высокоуглеродистой стали даёт слишком хрупкую сердцевину. В этих случаях применяют цементуемые легированные стали по стандарту ГОСТ 4543-2016 действующий «Металлопродукция из конструкционной легированной стали. Технические условия»: 20Х2Н4А, 18ХГТ, 20ХН3А и аналогичные.
После цементации и закалки такая деталь получает твёрдый износостойкий поверхностный слой и вязкую пластичную сердцевину, хорошо воспринимающую ударные и изгибные нагрузки. Кольца крупных роликовых подшипников нередко изготавливают из стали 20Х2Н4А; штампованные кольца игольчатых подшипников — из низкоуглеродистых марок.
Цементуемые и высокоуглеродистые стали не взаимозаменяемы напрямую: у них разная технология термообработки и разное распределение твёрдости по сечению. Замена марки выполняется только по согласованию с разработчиком узла.
Долговечность подшипника во многом определяется металлургической чистотой стали. ГОСТ 801 нормирует не только химический состав, но и содержание неметаллических включений (оксидных, сульфидных, недеформирующихся глобулярных), карбидную сетку, карбидную ликвацию и структурную полосчатость — по специальным эталонным шкалам.
Содержание кислорода в стали ограничивают значением не более 0,0015 % (15 ppm): именно кислородсодержащие оксидные включения чаще всего становятся очагами подповерхностной усталости. Для повышения чистоты сталь выплавляют в электродуговых печах с вакуумированием либо подвергают переплаву.
Чем выше требования к ресурсу и точности подшипника, тем более чистый металл применяют: от стали обычной выплавки до двойного переплава с минимальным содержанием включений.
Рабочую твёрдость колец и тел качения получают закалкой с последующим низким отпуском. Высокая твёрдость нужна для сопротивления контактной усталости и износу; тела качения обычно делают несколько твёрже колец из-за меньшей площади контакта.
Приведённые значения ориентировочны: конкретные нормы твёрдости задаются конструкторской и технологической документацией на тип подшипника и марку стали. В стандарте на подшипниковую сталь прокаливаемость марок ШХ15 и ШХ15СГ определяют как глубину закалённой зоны до точки с твёрдостью 61 HRC. Поставка проката возможна в отожжённом состоянии (для холодной механической обработки) или неотожжённом (для горячей штамповки), с финальной термообработкой уже готовых деталей.
Материал выбирают исходя из размера детали (нужной глубины прокаливаемости), рабочей среды и характера нагрузки.
Сепаратор не несёт контактной нагрузки качения и из подшипниковой стали не изготавливается: к нему предъявляют требования по прочности и антифрикционным свойствам, а не по твёрдости.
Сквозно-закаливаемые, цементуемые, индукционно-закаливаемые, нержавеющие и теплостойкие подшипниковые стали систематизированы в международном стандарте ISO 683-17:2023 «Heat-treatable steels, alloy steels and free-cutting steels. Part 17. Ball and roller bearing steels». Ближайшие зарубежные соответствия отечественной ШХ15 приведены ниже.
Аналоги близки по составу и назначению, но при замене материала следует сверять конкретные нормы по чистоте, прокаливаемости и термообработке соответствующего стандарта.
Кольца и тела качения изготавливают преимущественно из высокоуглеродистой хромистой подшипниковой стали типа ШХ15 по ГОСТ 801-2022. Для коррозионной среды применяют нержавеющую мартенситную сталь 95Х18, при ударных нагрузках — цементуемые легированные стали 20Х2Н4А, 18ХГТ.
Из той же подшипниковой стали, что и кольца, чаще всего из ШХ15. Шарики обычно имеют твёрдость на несколько единиц HRC выше, чем кольца, из-за меньшей площади контакта.
ШХ15СГ дополнительно легирована кремнием и марганцем, что повышает прокаливаемость. Это позволяет получать сквозную закалку в деталях большего сечения, поэтому ШХ15СГ применяют для более крупных колец и тел качения.
По справочным данным кольца и ролики из хромистой стали имеют твёрдость около 60–65 HRC, шарики — около 62–66 HRC. Точные нормы устанавливаются документацией на конкретный тип подшипника.
Коррозионностойкую мартенситную сталь с высоким содержанием хрома, в первую очередь 95Х18 по ГОСТ 5632-2014. Для повышенных требований применяют марки двойного переплава, например 110Х18М-ШД.
Неметаллические включения, прежде всего оксиды, служат очагами зарождения подповерхностных усталостных трещин. Поэтому подшипниковую сталь нормируют по содержанию включений и кислорода и выплавляют с вакуумированием или переплавом.
Буква Ш в конце марки — электрошлаковый переплав, В — выплавка с вакуумированием, ШД — вакуумно-дуговой переплав металла электрошлакового переплава для прецизионных подшипников. Все они указывают на повышенную чистоту стали.
Наиболее близкие аналоги — 100Cr6 (EN/DIN, 1.3505), 52100 (ASTM), SUJ2 (JIS) и GCr15 (GB). Они сопоставимы по составу и назначению, но нормы чистоты и термообработки следует сверять по соответствующему стандарту.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.