Ученые НИИ материаловедения и инновационных технологий Белгородского государственного национального исследовательского университета (НИУ «БелГУ») научились управлять структурой стали на микроуровне и создали металл с уникальным сочетанием высокой прочности, пластичности и ударной вязкости. Это позволит изготавливать высоконадежные детали для транспорта и сельскохозтехники.
Известно, что углерод в стали образует хрупкие карбидные частицы — это делает ее твердой, но ломкой. Специалисты решили направить углерод на стабилизацию аустенита — пластичной фазы металла. В результате им удалось сформировать структуру, где очень прочный каркас сочетается с пластичными «прослойками», позволяя стали быть одновременно сверхпрочной и вязкой. Исследователи нашли оптимальный режим обработки и получили сталь с пределом текучести 1190 МПа, относительным удлинением 14,1% и ударной вязкостью 66 Дж.
Достичь высоких результатов специалистам позволила передовая технология термообработки «закалка-распределение» в комбинации с изотермической выдержкой. Для расчета режимов применили компьютерное моделирование, а для изучения структуры — растровую электронную микроскопию и рентгеноструктурный анализ.
В отличие от традиционных методов, комбинированный режим обработки формирует иерархическую трехфазную структуру: матрицу из отпущенного мартенсита с включениями сверхпрочного бейнита и стабильного аустенита. Это позволяет преодолеть классический компромисс между прочностью и вязкостью.
Новая сталь предназначена для транспортного машиностроения и сельскохозяйственной техники: из нее будут делать различные детали — износостойкие элементы землеобрабатывающей техники, элементы подвески и детали ходовой части.
Предполагается, что эта разработка откроет возможности для создания высокотехнологичной продукции с высокой добавленной стоимостью, организации новых производств, создания рабочих мест для квалифицированных специалистов, что приведет к росту налоговых поступлений. Для России это шаг к снижению зависимости от импортных высокопрочных сталей и к большей безопасности конструкций в критически важных отраслях.
Промышленным партнером проекта выступает АО «ОМК». После лабораторных испытаний команда планирует перейти к опытно-промышленным, чтобы подтвердить улучшенные характеристики материала на экспериментальных образцах.
Исследования проводятся в рамках университетского стратегического технологического проекта № 1 «Технологии материалов и изделий машиностроения».
Проект реализуется в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (национальный проект «Молодежь и дети») и федерального проекта «Технологии».
