Ученые из Белгородского государственного национального исследовательского университета и Пермского научно-исследовательского технологического института совершили прорыв в материаловедении, разработав метод, который кардинально улучшает свойства нержавеющей стали. Благодаря новой технологии материал приобретает уникальное сочетание высокой прочности и повышенной пластичности, что открывает широкие возможности для его практического применения в различных отраслях промышленности. Это исследование предлагает решение давней проблемы, когда увеличение прочности металла традиционно вело к потере его способности деформироваться без разрушения.
Всё начинается с известной проблемы: классическая нержавеющая сталь, стойкая к коррозии и ударам, к сожалению, не обладает достаточной прочностью для экстремальных нагрузок. А когда её пытаются упрочнить традиционными методами, она становится хрупкой и ненадёжной. Команда исследователей из Белгородского государственного университета нашла изящное решение этой дилеммы, создав материал с так называемой гетерогенной, то есть неоднородной структурой.
Секрет технологии заключается в сочетании мощнейшего воздействия и точного контроля. Сначала стальной пруток подвергается холодной радиальной ковке — его сжимают с четырёх сторон с огромной силой, буквально спрессовывая на 95%. Этот процесс можно сравнить с кузнечной ковкой будущего, где материал не просто деформируется, а перестраивается на микроуровне. Затем следует термическая обработка — нагрев при определенных температурах, который закрепляет полученную структуру.
В результате внутри, казалось бы, однородного прутка рождается два разных материала в одном. Сердцевина становится пластичной и упругой, а поверхностные слои — невероятно прочными и мелкозернистыми. Когда такую сталь пытаются растянуть или сломать, эти разнородные слои начинают работать в тандеме: твёрдая «броня» снаружи принимает на себя основную нагрузку, а гибкое ядро внутри гасит напряжение и не даёт материалу треснуть. Это взаимодействие порождает дополнительный упрочняющий эффект, так что итоговые показатели оказываются выше, чем простая сумма частей.
Цифры говорят сами за себя: после обработки сталь демонстрирует прочность на уровне 1050 МПа, оставаясь при этом пластичной и способной к деформации до 16%. Это значит, что инженеры и конструкторы теперь могут использовать материалы, которые ломают парадигму «или прочно, или гибко». Технология уже сегодня может быть применена для создания более безопасных и лёгких деталей транспорта, имплантатов нового поколения и оборудования, работающего в самых суровых условиях — от арктических широт до космических миссий.
Это открытие — не просто успех в лаборатории, а реальный шаг к будущему, где материалы работают умнее, служат дольше и открывают возможности, которые раньше считались фантастикой.
Исследование опубликовано в журнале «Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты)».
Создано при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Десятилетия науки и технологий (ДНТ), объявленного Указом Президента Российской Федерации от 25 апреля 2022 г. № 231.
