Ученые из Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) разработали метод повышения устойчивости мартенситностареющих сталей к образованию трещин.
Эти стали используются в аэрокосмической промышленности, ядерной энергетике и других ответственных отраслях благодаря своей прочности и пластичности.
Особые свойства мартенситностареющих сталей зависят от структуры, образующейся в результате термической обработки, которая включает этапы закалки (нагрев до 800–950 °C и быстрое охлаждение) и старения (нагрев до 450–550 °C с выдержкой).
В процессе старения в материале формируются наноразмерные включения, такие как никель-титан и никель-алюминий, которые укрепляют сталь. Однако для повышения трещиностойкости критически важен размер этих выделений.
Исследователи изучали сталь 03Х11Н10М2Т (ЭП-678), используемую в авиастроении и производстве турбин.
Образцы закаливались при температурах от 920 °C до 1200 °C и подвергались старению при 300–560 °C.
Результаты показали, что при высокой температуре закалки (1200 °C) и крупнозернистой структуре скорость роста трещин сокращается в три раза по сравнению с мелкозернистой сталью, закаленной при 920 °C.
Научные эксперименты опровергли существующий миф о том, что чем мельче структура, тем выше трещиностойкость; на самом деле, укрупнение зерен повышает устойчивость к разрушениям, особенно при низких нагрузках, — пояснил заведующий кафедрой «Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов» ПНИПУ Юрий Симонов.
Исследование, направленное на оптимизацию термических процессов обработки сталей, может существенно повысить срок службы материалов.
Это имеет важное значение для отраслей, где надежность играет критическую роль, как, например, в аэрокосмической, нефтегазовой и машиностроительной промышленности.
Оптимизация этих процессов позволит улучшить эксплуатационные характеристики сталей, что, в свою очередь, повысит эффективность производства и безопасность конечной продукции.
В условиях современного производства, когда требования к материалам постоянно растут, необходимость в таких исследованиях становится все более актуальной.
Повышение долговечности материалов может привести не только к снижению затрат на ремонт и замену, но и к улучшению общей конкурентоспособности отраслей, основанных на высоких технологиях.
