Ученые Южно-Уральского государственного университета на основе проведенных исследований разработали новую аустенитную коррозионностойкую сталь с азотом, на которую получен патент РФ. Результаты исследования были опубликованы в высокорейтинговом научном журнале «Чёрные металлы» (второй квартиль).
Аустенитная сталь с новыми свойствами
Выпускник кафедры металловедения Александр Мазничевский под руководством доктора технических наук, профессора кафедры «Материаловедение и физико-химия материалов» Юрия Гойхенберга продолжил исследования стойких против коррозии и коррозионного растрескивания азотистых сталей. Целью работы являлось изучение влияния кремния, азота, бора и редкоземельных металлов на технологическую пластичность и коррозионную стойкость хромоникелевых нержавеющих сталей аустенитного класса. Молодой ученый всесторонне исследовал и запатентовал новую азотсодержащую хромоникелевую немагнитную коррозионностойкую сталь.
«В настоящее время в высокоразвитых странах продолжается разработка нового класса азотистых нержавеющих сталей, одним из основных преимуществ которых по сравнению с традиционными аналогами является более высокая прочность. Было установлено, что введение 1 % дешевого азота, добываемого из воздуха, оказывает такое же действие на сопротивление коррозии стали, как 30 % хрома, получаемого при неэкологичной разработке природных месторождений», – говорит Юрий Гойхенберг.
.png)
Выплавка разработанной стали и основные исследования проведены в созданном на базе научно-исследовательского института металлургии ООО «Ласмет», в котором Александр Мазничевский работает ведущим научным сотрудником.
Многообразие применений и перспектива широкого производства
Сфера применения азотсодержащих сталей к настоящему времени очень широка. Они используются для оборудования нефте- и газодобычи на морском шельфе, для паровых и газовых турбин, телеметрических устройств и геологических труб глубокого бурения. Износостойкие немагнитные стали применяют для производства железнодорожных колес и для крепежа атомных реакторов. Их применяют как коррозионно- и износостойкие материалы для обработки сырьевых материалов во многих видах промышленности. Кроме того, они используются как материалы в стоматологии и медицине, в авиации.
«По результатам проведенных исследований разработана технология изготовления запатентованной азотсодержащей коррозионностойкой стали с применением выплавки в открытой индукционной печи. Измерены механические свойства и проведен оценочный расчёт, подтверждающий, что данная азотистая сталь по допускаемым напряжениям при температурах до 700 °С на 60-80 % превосходит серийную, выпускаемую на металлургических заводах, безазотистую сталь. Это дает возможность сокращения на 35-40 % объема дорогостоящего металла из азотистой стали на изделиях при сохранении их эксплуатационных свойств на том же уровне», – поясняет профессор Гойхенберг.
Для улучшения технологической пластичности рекомендовано микролегирование азотистой стали бором, церием или иттрием, что позволяет уменьшить объем работ по устранению поверхностных дефектов металла. Это в значительной степени сокращает затраты и трудоемкость производства металлопродукции.
Опытная азотистая сталь предлагается в качестве заменителя серийных коррозионностойких сталей. Новая марка стали уже была опробована в виде сортового и профильного проката для собственных нужд предприятия ООО «Ласмет». Ученые рекомендуют использовать новую сталь на предприятиях атомной и химической промышленности.
ЮУрГУ – участник Проекта «5-100», призванного повысить конкурентоспособность российских университетов среди ведущих мировых научно-образовательных центров.
Исследования в области новых технологий в числе приоритетов Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (УМНОЦ) «Передовые производственные технологии и материалы», который создан объединенными усилиями УрФУ, ЮУрГУ, других региональных высших учебных заведений, Уральского отделения РАН и промышленных корпораций Челябинской, Свердловской и Курганской областей.