Российские учёные создали новую сталь, устойчивую к экстремальным воздействиям и износу. Добиться такого качества материала авторам работы удалось благодаря правильному подбору легирующих добавок. Разработка также позволяет упростить и удешевить процесс производства высокопрочной стали за счёт отказа от механической обработки стальных заготовок. Подобранный комплекс добавок можно варьировать, чтобы получать сталь с разным набором характеристик.
Учёные из Института цветных металлов Сибирского федерального университета (СФУ) разработали новую высокопрочную сталь, устойчивую к экстремальному износу. Добиться этого удалось путём точного подбора специальных химических добавок. Об этом RT сообщили в Минобрнауки РФ. Результаты исследования опубликованы в журнале Metallurgist.
За основу авторы работы взяли сталь Гадфильда — легированную сталь с высоким содержанием углерода и марганца. Благодаря высокой износостойкости и устойчивости к стиранию она давно применяется в разных областях промышленности — например, при изготовлении деталей горного оборудования и даже гусениц танков.
По словам учёных, чтобы легированная сталь получила свои свойства — низкую теплопроводность, высокую ударную вязкость и износостойкость, — требуется многократная термообработка материала или упрочнение его с помощью взрывных или электрофизических методов. Такие операции отнимают ресурсы и время, а также небезопасны для рабочих.
Как пояснили авторы исследования, этап механической обработки стали можно существенно сократить, если правильно подобрать состав легирующих добавок. Это также удешевит и ускорит процесс выпуска высокопрочной стали.
Учёные проанализировали влияние различных легирующих добавок (марганца, кремния и хрома) на свойства стали. Затем при помощи методов математической статистики и прогнозирования были определены наиболее перспективные пропорции химических добавок, способные улучшить качества стали. Применив полученные данные, авторы работы выплавили в промышленных условиях целую линейку литых заготовок с разными комбинациями легирующих добавок.
По итогам исследования физических свойств образцов учёные определили оптимальный состав добавок, который обеспечит готовым стальным изделиям длительный срок службы и максимальную выносливость.
«Мы определили оптимальный химический состав стали 110Г13Л (стали Гадфильда), учитывая требования к величине ударной вязкости, проанализировали данные по диапазону основных элементов. Методы математической статистики подтвердили, что уточнённый химический состав будет действительно хорош для применения в экстремальных условиях», — объяснил RT соавтор исследования, старший научный сотрудник лаборатории физикохимии металлургических процессов и материалов СФУ Александр Косович.
Учёные уже подали заявку на патент, а также планируют продолжить работу над улучшением качеств стали.