Учёные Белгородского государственного национального исследовательского университета создали способ получения стали, которая одновременно обладает высокой прочностью и пластичностью. Специалисты Научно-исследовательского института материаловедения и инновационных технологий НИУ «БелГУ», работая над проектом по созданию экономичных сталей с уникальным комплексом свойств, научились управлять структурой материала на микроуровне.
Вместо процесса, приводящего к образованию хрупких карбидных частиц, которые делают сталь твёрдой, но ломкой, исследователи направили углерод на стабилизацию пластичной фазы, называемой аустенитом. Это позволило сформировать в стали структуру, в которой прочный «каркас» сочетается с пластичными «прослойками». Результатом стала сталь, демонстрирующая сверхпрочность и высокую вязкость.
Новый материал выдерживает нагрузки до 1190 мегапаскалей, способен растягиваться на 14,1% без разрушения и обладает ударной вязкостью в 66 джоулей. Таких показателей удалось достичь благодаря особой термообработке по методу «закалки-распределения» с дополнительной выдержкой при определённой температуре. Для расчёта режимов обработки применялось компьютерное моделирование, а для изучения структуры использовались растровая электронная микроскопия и рентгеноструктурный анализ. Предложенный комбинированный режим обработки формирует иерархическую трёхфазную структуру, состоящую из матрицы отпущенного мартенсита с включениями сверхпрочного бейнита и стабильного аустенита. Этот подход позволяет преодолеть традиционный компромисс между прочностью и вязкостью металла.
Разработанная сталь подходит для изготовления деталей транспорта и сельскохозяйственной техники, таких как элементы подвески, ходовой части и износостойкие узлы землеобрабатывающих машин. Внедрение данного материала может способствовать созданию новых производств и рабочих мест, а также увеличению налоговых поступлений. Как отмечают в университете, эта разработка является шагом к снижению зависимости от импортных высокопрочных сталей, повышению энергоэффективности транспорта и безопасности конструкций в критически важных отраслях.
«Создание материалов, сочетающих в себе ранее плохо совместимые свойства, является одной из ключевых задач современного материаловедения. Преодоление классического компромисса между прочностью и пластичностью открывает новые возможности для инженерных решений. Материалы, способные выдерживать высокие нагрузки, не становясь при этом хрупкими, могут повысить надёжность и долговечность конструкций, а также расширить границы проектирования», — отмечает эксперт Среднерусского института управления-филиала РАНХиГС Сергей Федотов.
