Современное состояние мирового рынка стали даёт российским производителям очень мало возможностей для экспорта обычной стальной продукции — например, арматуры. Конкуренты из Азии, в первую очередь Китай, обладают настолько избыточными мощностями по выплавке, что готовы на самый масштабный демпинг. Что же делать?
В этих условиях гораздо больше шансов у тех металлургов, которые могут вывести на рынок более высокотехнологичную (и, соответственно, высокомаржинальную) продукцию. Например, аморфные сплавы, потребность в которых в мире будет нарастать.
Напомним, аморфная сталь — это класс металлических сплавов на основе железа, которые, в отличие от обычной стали, не имеют кристаллической структуры. По структуре они напоминают расплавленный металл.
Иногда такой сплав ещё называют металлическим стеклом, поскольку у реального стекла тоже отсутствует кристаллическая решётка, атомы расположены хаотично.
Сходство ещё и в том, что аморфная сталь — продукт с гладкой зеркальной поверхностью без видимых кристаллических граней, как у стекла (хотя при этом с характерным металлическим блеском). Кроме того, если ударить по тонкой ленте аморфной стали, она издаёт высокий звенящий звук, похожий на звук бьющегося стекла, а не глухой стук обычного металла. То есть это металл, застывший в стеклообразном (аморфном) состоянии.
Первые аморфные сплавы были получены в начале шестидесятых годов прошлого века в лабораториях в США (к слову, первым был изготовлен сплав золота и кремния). Но для совершенствования технологии, позволившей выпускать в промышленных масштабах аморфную сталь, потребовалось ещё два десятилетия — именно в начале восьмидесятых годов было организовано коммерческое производство аморфных металлических лент под торговой маркой Metglas (очевидно, от слов «металл» и «стекло» на английском).
Чем она интересна потребителям? Аморфная сталь именно из-за своей структуры может быть в 3 раза прочнее обычной. Эти сплавы обладают очень высокой твёрдостью и износостойкостью, а также высокой стойкостью к коррозии (особенно в присутствии таких легирующих добавок, как хром или молибден). Также для аморфной стали характерна высокая упругость — этот материал способен накапливать и отдавать больше упругой энергии, чем обычные металлы. Наконец, важно упомянуть уникальные магнитные свойства. Многие аморфные стали являются немагнитными, что выгодно отличает их от стали обычной.
Аморфная сталь именно из-за своей структуры может быть в 3 раза прочнее обычной.
Её применение имеет и ряд ограничений. При нагреве до определённой температуры, обычно до 700 по Цельсию, её структура может «рекристаллизоваться», превращаясь в обычную сталь и теряя свои уникальные свойства. Кроме того, она является более хрупкой.
Но всё это не мешает применять данный сплав в таких отраслях, как ОПК, машиностроение и выпуск инструментов, в химии (выпуск электродов, устойчивых к агрессивным средам, морской воде и кислотам), электроэнергетике и других. К слову, аморфная сталь очень ценится для выпуска спортивных товаров — клюшек для гольфа, теннисных ракеток, велосипедных рам (там, где важна повышенная прочность и упругость).
Кто выпускает аморфную сталь в России? В основном этим довольно непростым с точки зрения технологии производством занимались два предприятия. Во-первых, владимирский Научно-производственный комплекс «Автоприбор» (был период, когда на заводе во Владимире производили 1100 тонн аморфной ленты в год).
Однако же, как рассказали «Про Металлу» на заводе, примерно полгода назад это производство НПК свернул. На фоне кризиса в транспортном машиностроении тут уж, как говорится, не до жиру...
Но есть и вторая кампания, которая имеет в данном вопросе большие традиции. Ещё в 1984 году в СССР на Ашинском металлургическом заводе (АМЗ) в Челябинской области было начато серийное производство первых российских аморфных сплавов — он был выбран правительством в качестве экспериментального для освоения данной технологии.
Преемственность была продолжена АМЗ в XXI веке. Как отмечает пресс-служба завода, в последние годы АМЗ не просто наращивает объёмы выпуска аморфной стали, но и активно ищет новые применения своей продукции. Самый яркий пример — разработка технологии для электродвигателей, начатая в 2023 году.
Совместно с инженерами Уфимского университета (с привлечением специалистов передовой инженерной школы «Моторы будущего») завод создал магнитопроводы из аморфной ленты, которые превосходят традиционные аналоги по ключевым параметрам.
У электродвигателей с их использованием выше КПД, фиксируется меньше электромагнитных потерь, что критично для экономии энергии. Такие двигатели легче и компактнее, что идеально подходит для беспилотников, пилотируемой авиации и портативной техники. Наконец, они работают тише. А низкий уровень шума и вибрации важен для медицинской и точной аппаратуры.
В последние годы АМЗ не просто наращивает объёмы выпуска аморфной стали, но и активно ищет новые применения своей продукции.
Испытания показали, что электродвигатели с новыми магнитопроводами на 25% мощнее и на 4% эффективнее своих серийных аналогов. На заводе отмечают, что проект уже заинтересовал предприятия Концерна «Радиоэлектронные технологии», с ними ведутся переговоры.
С 2022 года «Ашинский металлургический завод» начал выпускать новую для себя импортозамещающую продукцию — трансформаторы. Стартовав с объёма производства в 2 тыс. единиц в год, предприятие увеличило выпуск в 10 раз. В 2024 году электросталеплавильный цех №1 АМЗ выпустил 22,5 тыс. единиц трансформаторной продукции.
При этом сердечники измерительных трансформаторов тока высочайшего класса точности изготавливаются из аморфной ленты. Как выяснилось, аморфная лента способна работать при высоких частотах (до нескольких МГц), отличается низкими потерями перемагничивания и высокой магнитной проницаемостью, что значительно превосходит показатели электротехнической ленты.
В 2024 году ЭСПЦ-1 выпустил 122 тонны аморфной продукции. Были планы нарастить выпуск до 500 тонн. По 2025 году данные по физическому объёму пока не сообщались, но известно, что выручка завода от реализации холоднокатаной аморфной ленты в 2025 году составила 1,22 млрд рублей, что на 9,3% меньше, чем в 2024 году. То есть можно предположить, что объём выпуска остался примерно тем же или чуть меньше. Это вообще-то неплохо, учитывая, что общая выручка уральского завода за 2025 год снизилась на 43,2%.
На АМЗ отмечают, что в условиях снижения спроса на стальной лист именно аморфные материалы помогут в перспективе сохранить прибыль и обеспечить технологическое лидерство. И интересно, что последние новости свидетельствуют: это мнение разделяется в мире.
Недавно появилась новость от китайского автоконцерна GAC Group (Guangzhou Automobile Group): он официально представил модель RT 2027 автомашины Aion, интересную тем, что она оснащена первой в мире серийной системой электропривода на аморфном сплаве.
Как отмечают автомобильные издания, использование новой силовой установки, ранее доступной лишь в премиальных дорогих моделях, означает одно: аморфные сплавы официально бросили отраслевой вызов неориентированной кремнистой стали в новых источниках энергии. Именно они будут использоваться в качестве основного материала сердечника тяговых электродвигателей в электромобилях.
Электродвигатели с новыми магнитопроводами на 25% мощнее и на 4% эффективнее своих серийных аналогов.
Как уже отмечалось, аморфная сталь — очень твёрдый и хрупкий материал. Поэтому её сложно штамповать и собирать в пакеты сердечников, что долгое время мешало серийному применению в автомобилях. Видимо, сейчас эту проблему китайцам удалось решить.
Электропривод на аморфном сплаве в Aion RT 2027 использует сердечник из сплавной ленты, пришедшей из китайской аэрокосмической отрасли, где этот материал начали использовать гораздо раньше.
При толщине всего 0,025 мм (в десять раз меньше, чем у распространённых 0,2–0,35-мм пакетов неориентированной кремнистой стали) для новых источников энергии и в сочетании с ротором из углеволокна он снижает потери в сердечнике на 75%, обеспечивает пиковый КПД двигателя 99% и повышает общую энергоэффективность автомобиля, добавляя ещё один километр пробега на каждый киловатт час электроэнергии.
Маловероятно, что аморфная сталь полностью вытеснит в этом отношении конкурента. Но по крайней мере для начала она станет предпочтительным выбором для высокоскоростных электромоторов, где на первый план выходит энергоэффективность и запас хода. Всё это означает, что в мире вскоре на аморфные сплавы резко вырастет спрос. А следовательно, ставка уральцев вполне оправдает себя.
Алексей Василивецкий
