Исследователи НИТУ МИСИС представили обновлённый состав стали для авто-, авиа-, ж/д и машиностроительной отрасли, сочетающий высокую прочность и пластичность. Сплав может стать альтернативой дорогим никелевым материалам и позволит снизить вес конструкций.
Создание стойкой и пластичной стали для транспорта и машиностроения остаётся актуальной задачей, так как традиционный материал на основе железа с добавлением хрома и никеля — дорогостоящий вариант. Учёные НИТУ МИСИС предложили более экономичный состав на основе железа, марганца, алюминия, углерода и кремния.
«НИТУ МИСИС — признанный лидер в области металлургии, занимает 51-75 место в мире и 1-е место в России по направлению Metallurgical Engineering ведущего международного рейтинга ARWU. Наши ученые занимаются разработками, которые находят применение в различных отраслях промышленности – от медицины до авиа- и ракетостроения. Новый сплав стали, сочетающий высокую прочность и пластичность, может найти применение на машиностроительных предприятиях для производства высокопрочных деталей», — сказала ректор Университета МИСИС Алевтина Черникова.
Исследователи изучили новый сплав в различных состояниях на многофункциональном термомеханическом симуляторе: после отливки, закалки, старения и горячей деформации. Они обнаружили, что марганец и алюминий позволили уменьшить плотность и удельную массу образца, а добавка кремния стала ключевой в получении баланса между прочностью и способностью к деформации.
«Когда углерод соединяется с металлом, образуются карбиды, которые снижают пластичность и коррозионную стойкость материала. Добавка алюминия изменила поведение стали: прочность увеличилась без серьёзных потерь пластичности. Нам также удалось повысить устойчивость к ударам и низким температурам», — сказал к.т.н. Александр Чурюмов, доцент кафедры металловедения цветных металлов НИТУ МИСИС.
Ранее после термической обработки предел текучести материала из железа, марганца, алюминия и углерода не превышал 800–900 МПа. После легирования добавками показатель превысил 1000 МПа. При нагреве сплава до 1050 °C карбиды исчезли, а структура стала однородной. Подробности работы опубликованы в научном журнале Materials (Q2).
«В исследовании мы использовали только доступные металлы. Благодаря этому новая сталь может применяться в самых разных областях, где важно снизить вес конструкции без увеличения затрат. Прочностные свойства образца оказалась выше, чем у многих современных автомобильных сплавов», — сказала младший научный сотрудник кафедры металловедения цветных металлов НИТУ МИСИС Алёна Казакова. Благодаря высокой энергии поглощения ударов новый сплав может использоваться при производстве более лёгких и прочных конструкций и других силовых элементов в машиностроении, а также кузовных панелей и рам у транспортных средств.
