C каждым годом возрастают требования к качеству, надежности и функциональности продукции из качественной и специальной стали. Ученые Южно-Уральского государственного университета совместно со специалистами Лаборатории специальной металлургии («Ласмет») проводят исследования новой марки стали, которая может стать заменой дорогостоящих аналогов.

Борьба за качество и импортозамещение

Внимание зарубежных машиностроительных заводов давно «приковано» к борсодержащим сталям, в то время как отечественные заводы по-прежнему используют качественную мало- и среднелегированную сталь без бора, теряя значительные средства. Неудивительно, что импортные марки стали превосходить российские аналоги по своим свойствам. Проведение комплексных исследований и повсеместное внедрение экономнолегированных борсодержащих марок стали, несомненно, приведет к значительному рывку в металлургический отрасли.

Александр Мазничевский, аспирант кафедры «Материаловедение и физико-химия материалов» Политехнического института ЮУрГУ, под руководством Ю. Н. Гойхенберга, профессора, доктора технических наук, исследует взаимодействия бора с азотом в конструкционной и специальной стали.

«Легированная сталь – это сталь, которая содержит кроме углерода и обычных примесей, другие элементы, улучшающие ее свойства. В настоящее время в технической литературе недостаточно полно освещены вопросы взаимодействия бора с легирующими элементами, а в особенности с азотом. Это, конечно, не позволяет использовать в промышленности борсодержащие стали, легированные азотом», – рассказывает Александр Мазничевский.

Применение малых добавок высокоактивных элементов, таких как бор, позволяет в значительной мере изменять свойства металла, придавая ему комплекс свойств, характерный для более легированной стали. Такая альтернатива позволяет заменить дорогостоящие и дефицитные легирующие элементы как хром, никель, молибден при сохранении технологических и эксплуатационных свойств стали на высоком уровне. Наряду с этим, всё больший интерес представляет разработка технологии введения азота в сплавы на железной основе. Исследования последних лет показали значительное преимущество высокоазотистых сталей по сравнению с классически легированными сталями, широко применяемыми в промышленности.

Рациональное использование ресурсов

Исследование взаимодействия бора с азотом в конструкционной и специальной стали, а также применение такой технологии ресурсосбережения позволит рациональнее использовать ресурсы в металлургии.

«Для большинства легирующих элементов положительное влияние на свойства стали пропорционально количеству вводимой добавки, – отмечает Александр Николаевич. – Бор же существенно повышает качество металла уже при введении его в небольшом количестве. Например, при концентрации бора в 300-500 раз меньшей, чем концентрация хрома или марганца, наблюдается такой же прирост прокаливаемости, как и у среднелегированной стали».

Бор в значительной степени повышает прокаливаемость и механические свойства стали. Но, несмотря на колоссальный эффект, оказываемый на ее свойства, борсодержащие стали пока не могут стать полноценными заменителями легированной стали из-за технологической сложности производства и значительной нестабильности механических характеристик. Поэтому, перед учеными Южно-Уральского государственного университета стоит непростая задача подтвердить целесообразность такой системы легирования.

От теории к практике

«После анализа, имеющихся в технической литературе данных, мы планируем выбрать состав стали и выплавить серию лабораторных плавок. Затем нам предстоит отобрать пробы деформированного металла и изучить механические и служебные свойства стали, применив современные методы исследования — сканирующую и просвечивающую электронную микроскопию, рентгеноструктурный анализ, дилатометрические исследования», – делится планами молодой ученый.

Александр Мазничевский проводит свои испытания в «Лаборатории специальной металлургии», которая имеет техническое оснащение, позволяющее проводить серьезные исследовательские работы — плавильные и термические печи, опытно-промышленный прокатный стан, оборудование для механических испытаний образцов и изучения микроструктуры металла.

«Очевидных конкурентов в данной области у нас нет, так как из-за сложности поставленной задачи малые исследовательские организации даже не берутся за ее решение. А крупные исследовательские центры можно считать коллегами, которые могут улучшить качество данного исследования, дополняя его собственными данными, публикуемым в открытой печати», – объясняет Александр Мазничевский.

В результате успешной работы ученые надеются предложить современной российской промышленности сталь превосходного качества. Потребителями нового продукта могут стать предприятия, связанные с авиационной, оборонной и атомной промышленностью, где активно используется легированная и высоколегированная сталь для создания уникальных объектов, повышающих как обороноспособность страны, так и её конкурентоспособность на мировом рынке.

В ближайшее время исследователи планируют представить полученные результаты на Международной научно-технической конференции «Пром-Инжиниринг», а также готовят ряд публикаций в высокорейтинговых международных журналах: Solid State Phenomena, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Materials Science Forum, индексируемых в базе Scopus. Кроме того, работа Александра Мазничевского была отмечена на конкурсе «Научный потенциал», который проводится в ЮУрГУ в рамках Проекта 5-100.

Подготовлено по материалам новостной ленты susu.ru