Пермские учёные создали новую сталь для космоса и ядерной индустрии

Фото из открытых источников

Ученые из Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) разработали новый способ повышения устойчивости мартенситностареющих сталей к образованию трещин, сообщает Газета.Ru. Эти материалы, известные своей прочностью и пластичностью, широко востребованы в аэрокосмической промышленности, ядерной энергетике и других отраслях, где надежность имеет решающее значение.

Мартенситностареющие стали приобретают свои уникальные характеристики благодаря мартенситной структуре, формирующейся в процессе термической обработки. Этот процесс включает закалку, при которой материал нагревается до температуры 800–950 °C с последующим быстрым охлаждением, и старение, подразумевающее нагрев до 450–550 °C с выдержкой. В ходе старения в стали образуются наноразмерные выделения, такие как никель-титан или никель-алюминий, которые значительно повышают ее прочность. Размер этих частиц играет ключевую роль в определении трещиностойкости материала.

В ходе исследования ученые изучали отечественную сталь марки 03Х11Н10М2Т (ЭП-678), широко применяемую в авиастроении, при производстве турбин и других деталей, подверженных высоким нагрузкам. Образцы стали подвергались закалке при температурах от 920 °C до 1200 °C, а затем старению при температурах от 300 °C до 560 °C.

Результаты испытаний показали, что при закалке при более высокой температуре (1200 °C) и формировании крупнозернистой структуры скорость распространения трещин снижается в три раза по сравнению с мелкозернистой сталью, закаленной при 920 °C.

«Обычно считается, что чем мельче структура, тем выше трещиностойкость. Однако наши эксперименты показали обратное: укрупнение зерен повышает устойчивость к разрушению, особенно при низких нагрузках», — отметил Юрий Симонов, заведующий кафедрой «Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов» ПНИПУ.

Полученные результаты помогут оптимизировать режимы термической обработки сталей, что позволит увеличить срок их службы. Это особенно важно для таких отраслей, как аэрокосмическая, нефтегазовая и машиностроительная промышленность, где надежность материалов является критическим фактором.