Найден способ сделать стальные конструкции более прочными
В отраслях промышленности при производстве ответственных изделий, например, в деталях аэрокосмической техники или компонентах ядерных реакторов, широко используют мартенситностареющие стали. Свое название они получили из-за мартенсита в составе — особой структуры, которая образуется в результате перестроения атомов внутри металла после нагрева и последующего охлаждения. Она придает сплавам высокую прочность, пластичность и ударную вязкость. При всех положительных качествах такого материала, важно контролировать его трещиностойкость, чтобы не допустить разрушения состоящих из него конструкций. Ученые Пермского Политеха исследовали, как температура закалки металла влияет на его конечные характеристики, и разработали рекомендации для повышения устойчивости к образованию трещин.
Статья опубликована в журнале «Физика металлов и металловедение». Термическая обработка мартенситностареющих сталей происходит в несколько ключевых этапов. Для упрочнения в них добавляют различные элементы, например, никель, кобальт, титан, алюминий и другие. Полученные сплавы нагревают до температуры выше критической точки (800-950 °С) и выдерживают для равномерного распределения этих элементов и получения особой структуры – мартенсита, – после чего охлаждают. Этот процесс называется закалкой.
Затем сталь снова нагревают на 450-550 °С и выдерживают в течение нескольких часов. Эту обработку называют старением. Во время него происходит распад мартенсита и формирование внутри его кристаллов выделений, например, никель-титан, никель-алюминий и так далее, размеры которых составляют несколько нанометров.
Все это приводит к упрочнению сплава, однако важную роль в повышении трещиностойкости играет размер этих соединений, который меняется в зависимости от температуры старения. Расширение базы знаний о таком явлении требует исследования изменения структуры материала в зависимости от разных факторов. Подобные испытания периодически проводятся, но политехники использовали собственное оборудование, конкретную сталь и определенные условия, в которых ранее эксперименты не проводились.
Ученые Пермского Политеха изучили показатели устойчивости к образованию трещин при периодических нагружениях на примере одной из самых распространенных отечественных мартенситностареющих сталей – 03Х11Н10М2Т (ЭП-678). Ее применяют для производства силовых сварных и механически обрабатываемых элементов, высоконагруженных дисков турбомашин, зубчатых колес, деталей авиастроения, работающих при температурах от -200 до +400 °C, и к тому же – в коррозионных средах типа морской воды и так далее.
Промышленные слитки подвергали горячей ковке, и изготовили из них образцы для исследований. Заготовки закаливали в воде от 920 °С и выдерживали при температурах 300-560 °С в течение трех часов. Испытания на устойчивость к трещинам проводили на специальной машине жесткого нагружения. Далее сравнивали образцы до и после экспериментов на обычном и электронном микроскопах.
«Принято считать, что чем мельче структура, тем выше трещиностойкость. Однако исследование этой стали показало, что укрупнение ее элементов повышает устойчивость к разрушениям в условиях периодического нагружения. При этом максимальный положительный эффект наблюдали при низких нагрузках – не более 1-2 тонны: так, после закалки с 1200 °С (крупнозернистая сталь) скорость роста трещины в три раза меньше, чем после закалки с 920 °С (мелкозернистая). Здесь это значит, что чем выше температура закалки и крупнее зерно, тем медленнее разрушается материал», – комментирует Юрий Симонов, заведующий кафедрой «Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов» ПНИПУ, профессор, доктор технических наук.
Характер изменения трещиностойкости мартенситностареющих сталей имеет целый ряд особенностей, которые необходимо учитывать при назначении конкретных режимов термической обработки. В случае с этой сталью ученые нашли закономерность: чем крупнее дисперсные частицы, тем выше устойчивость к разрушениям, хотя обычно бывает наоборот.
Исследования ученых Пермского Политеха могут быть использованы в машиностроительной, нефтегазовой, аэрокосмической и других отраслях промышленности для подбора оптимальной температуры закалки и улучшения трещиностойкости материалов. Результаты экспериментов позволяют более обоснованно назначать режимы закалки, которые обеспечат материал большей устойчивостью к разрушениям.
Telegram 
Дзен 
VK Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Звезды типа Солнца в конце жизни превращаются в пульсирующего красного гиганта, а потом – в белого карлика. Ранее считали, что на этом этапе их планеты становятся слишком холодными, ведь белый карлик светит слабо. Новые наблюдения показали, что все намного сложнее и планета может даже прибавить свою температуру. Примерно в 80 световых годах от Земли лежит белый карлик WD 1856. Хотя он всего вдвое легче Солнца, по размерам близок к нашей планете (примерно на треть больше). За счет этого у него огромная плотность, поэтому, несмотря на отсутствие в нем термоядерных реакций (топливо уже кончилось), поверхность этой «мертвой» звезды разогрета почти до пяти тысяч градусов.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно