Российские ученые создают «умную сталь»

Исследователи из Южно-Уральского государственного университета работают над производством инновационной, сверхлегкой и сверхпрочной стали, называемой бейнит. Этот новый материал имеет потенциальное применение в авиационной промышленности, машиностроении и оборонной промышленности.

Авторами разработки являются доктор физико-математических наук, профессор Джалал Мирзаев и доцент кафедры оптоинформатики Института естественных наук и математики ЮУрГУ Иван Булдашев.

Высокопрочная и ковкая сталь

Сталь представляет собой сплав железа и углерода, но в зависимости от температуры, до которой нагревается железо, можно получить различные стальные конструкции. Это связано с тем, что в интервале от нуля до 911 градусов по Цельсию свойства железа полностью изменяются.

При температуре ниже 911 градусов по Цельсию аустенит входит в более податливую и мягкую фазу, называемую ферритом, которая образуется при медленном охлаждении. В производстве феррит используется для механической обработки. Однако при резком охлаждении аустенит образует сверхтвердую фазу, называемую мартенситом. 

Новая сталь для нефтяной промышленности

Основой настоящего исследования является бейнит, который похож на мартенсит. Его получают добавлением таких элементов, как никель, хром, марганец и кремний. Сохраняя наивысший уровень прочности, бейнит обладает более высокой пластичностью, чем мартенсит. Однако ковкость бейнита не является окончательно удовлетворительной. Исследователи из ЮУрГУ работают над получением бейнита, не содержащего карбидов, что позволит повысить его ударопрочность, поскольку частицы карбида являются концентраторами напряжений, которые стимулируют разрушение. Еще одним важным аспектом является сокращение времени производства, необходимого для этого вида стали.

Важно отметить, что эта новая сталь станет на 15-30 процентов прочнее. Это может найти применение в оборонной промышленности и нефтяной промышленности. Трубы, изготовленные из не содержащего карбида бейнита, будут не только иметь высокую ударопрочность, но и будут сохранять высокую прочность в арктическом климате. В будущем ученые станут работать над поиском оптимального состава новой стали, свойства которой будут зависеть от отрасли, для которой будет предназначен материал.

Дополнительная информация: И.Л. Яковлева и соавт. Структурный аспект изотермического бейнитного превращения в высокоуглеродистой марганцево-кремниевой стали, физика металлов и металлография (2018). DOI: 10.1134 / S0031918X18100149