Сверхпрочная и пластичная: учёные НИУ «БелГУ» создали сталь будущего

Учёные НИИ материаловедения и инновационных технологий НИУ «БелГУ», реализуя проект по созданию экономичных экономнолегированных сталей с уникальным сочетанием высокой прочности, пластичности и ударной вязкости, разработали сверхпрочную сталь. Об этом сообщило информагентство ТАСС.

В рамках университетского стратегического технологического проекта №1 «Технологии материалов и изделий машиностроения» по программе «Приоритет-2030» учёные НИИ материаловедения и инновационных технологий реализуют проект «Разработка высокопрочных сталей широкого применения». Его главная цель состоит в создании экономичных низколегированных сталей с уникальным сочетанием высокой прочности, пластичности и ударной вязкости.

Исследователи поставили перед собой задачу - разработать экономнолегированные стали, которые одновременно обладают пределом текучести свыше 1100 МПа, относительным удлинением более 9% и ударной вязкостью выше 40 Дж. Это позволит создавать детали, способные выдержать экстремальные нагрузки, не теряя при этом пластичности и устойчивости к разрушению.

Возглавляет проект старший научный сотрудник лаборатории механических свойств жаропрочных и наноструктурных материалов, канд.техн.наук Евгений Ткачёв. В команду входят молодые учёные: младший научный сотрудник лаборатории Юлия Ткачёва и аспирант института инженерных и цифровых технологий Сергей Борисов. Вклад молодых исследователей есть в каждом этапе работы – от экспериментов до анализа микроструктуры и испытаний.

Важных результатов команда добилась в течение уже первого года проекта, стартовавшего в 2025. Исследователи нашли оптимальный режим обработки, позволяющий получить сталь с пределом текучести 1190 МПа, относительным удлинением 14,1% и ударной вязкостью 66 Дж – это значительно превосходит целевые показатели.

Учёные научились управлять структурой стали на микроуровне. Вместо образования хрупких карбидных частиц, делающих сталь твёрдой, но ломкой, они направили углерод на стабилизацию пластичной фазы – аустенита. В результате в стали формируется структура, где очень прочный «каркас» сочетается с пластичными «прослойками», позволяя ей быть одновременно сверхпрочной и вязкой.

Достичь высоких результатов позволило применение передовой технологии термообработки «закалка-распределение» (Q&P) в комбинации с изотермической выдержкой. Для расчёта режимов применяли компьютерное моделирование (Thermo-Calc, JMatPro), а для изучения структуры – растровую электронную микроскопию и рентгеноструктурный анализ.

В отличие от традиционных методов, предложенный комбинированный режим обработки формирует иерархическую трёхфазную структуру: матрицу из отпущенного мартенсита с включениями сверхпрочного бейнита и стабильного аустенита. Это позволяет преодолеть классический компромисс между прочностью и вязкостью.

- Новая сталь предназначена для производства ответственных деталей в транспортном машиностроении и сельскохозяйственной технике: это износостойкие элементы землеобрабатывающей техники, элементы подвески, детали ходовой части. Промышленным партнёром нашего проекта выступает АО «ОМК». Специалисты компании оказывали консультативную поддержку, помогая сформулировать требования к материалу и оценивать перспективы технологии для реального производства, - прокомментировал Евгений Ткачёв.

По словам учёного, разработка позволит создавать высокотехнологичную продукцию с высокой добавленной стоимостью, организовывать новые производства в регионе и увеличить налоговые поступления. Для России это шаг к снижению зависимости от импортных высокопрочных сталей, повышению энергоэффективности транспорта и безопасности конструкций в критически важных отраслях.

Завершив этап лабораторных испытаний, команда планирует перейти к опытно-промышленным испытаниям, чтобы подтвердить улучшенные характеристики материала на экспериментальных образцах. По результатам исследований учёные зарегистрировали ноу-хау «Способ многоступенчатой термической обработки высокопрочной стали для сельскохозяйственной и автомобильной техники».