Ученые из НИТУ МИСИС разработали новую рецептуру стали, предназначенной для использования в автомобильной, авиационной, железнодорожной и машиностроительной отраслях. Она характеризуется сочетанием высокой прочности и пластичности. Данный сплав способен заменить дорогостоящие никелевые материалы и позволит уменьшить массу изготавливаемых конструкций.
Разработка прочной и податливой стали для транспортной отрасли и машиностроения продолжает оставаться важной задачей, поскольку традиционный материал, изготовленный на основе железа с добавлением хрома и никеля, представляет собой дорогостоящее решение. Специалисты НИТУ МИСИС предложили более выгодную по стоимости альтернативу, основанную на железе, марганце, алюминии, углероде и кремнии.
«НИТУ МИСИС является ведущим университетом в сфере металлургии, занимая позиции от 51-го до 75-го места в мировом рейтинге и первую строчку в России по направлению «Металлургическое дело» в международном рейтинге ARWU. Разработки наших специалистов востребованы в самых разных отраслях промышленности, включая медицину, авиастроение и ракетостроение. Созданный новый сплав стали, характеризующийся сочетанием высокой прочности и пластичности, может использоваться на машиностроительных предприятиях для изготовления деталей, обладающих повышенной прочностью », — отметила Алевтина Черникова, ректор Университета МИСИС.
Новый сплав был исследован учеными в различных состояниях с использованием многофункционального термомеханического симулятора: после отливки, закалки, старения и горячей деформации. Анализ показал, что добавление марганца и алюминия позволило снизить плотность и удельную массу образца, а кремний сыграл важную роль в достижении оптимального соотношения между прочностью и пластичностью.
«Соединение углерода с металлом приводит к образованию карбидов, что негативно сказывается на пластичности и коррозионной стойкости материала. Введение алюминия повлияло на свойства стали: её прочность возросла, при этом значительной потери пластичности не произошло. Кроме того, нам удалось улучшить сопротивление к ударам и воздействию низких температур», — сказал к.т.н. Александр Чурюмов, доцент кафедры металловедения цветных металлов НИТУ МИСИС.
До термической обработки прочность материала, состоящего из железа, марганца, алюминия и углерода, не достигала 800–900 МПа. Легирование сплава привело к увеличению этого показателя выше 1000 МПа. Нагрев сплава до 1050 °C повлек за собой растворение карбидов и формирование однородной структуры. Информация о проведенных исследованиях доступна в научном журнале Materials (Q2).
«Для проведения исследования были использованы только те металлы, которые были доступны. Это позволило создать новую сталь, которая может найти применение в различных сферах, где необходимо уменьшить вес конструкции, не увеличивая при этом расходы. Показатели прочности полученного образца превосходят характеристики многих современных сплавов, используемых в автомобильной промышленности», — сказала младший научный сотрудник кафедры металловедения цветных металлов НИТУ МИСИС Алёна Казакова .
Новый сплав, обладающий значительной способностью к поглощению энергии ударов, позволит создавать более лёгкие и надёжные детали и силовые компоненты в машиностроении, а также кузовные панели и рамы для автомобилей.
Информация и фото предоставлены пресс-службой НИТУ МИСИС