Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
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 Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Космический корабль Orion в рамках миссии Artemis II вернется на нашу планету 11 апреля 2026 года, в 03:07 по московскому времени.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
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