Есть металл прочней металла!

Исследование раскаленной стали с помощью рентгеновского микроскопа позволит в дальнейшем усовершенствовать технологию плавления металла

В последние годы промышленные требования к прочности стали резко повысилось. Многие материаловеды сетуют на хрупкость и низкую износоустойчивость стальных конструкций, состоящих из "слишком больших" металлических крошек со стороной свыше 50 микрон. Большие надежды специалисты до недавнего времени возлагали на "металлическое стекло" - сталь с аморфной структурой, то есть напрочь лишенную кристаллической решетки. Однако технология производства такого материала до сих пор считается чересчур сложной и дорогой.

Давно известно, что чем тоньше структура обычных сплавов на основе железа, тем более они прочны и упруги. То есть,  в идеале сталь должна состоять из максимально мелких кристаллов. Разобраться в том, какие условия способствуют измельчению частиц, а значит, улучшению качества материала, недавно попытались ученые из Голландии (Дельфтский технологический университет), Дании (Национальная лаборатория Ризе) и Франции (группа, использующая и обслуживающая знаменитый синхротронный излучатель ESRF).

Чтобы понять, как формируется микроструктура стали, ученые исследовали раскаленный докрасна кусок  материала с помощью рентгеновского микроскопа (одна из функций синхротронного излучателя ESRF) во французском городе Гренобле. Исследователи  быстро повысили температуру металла - примерно на 5 градусов в минуту. На уровне 822 градусов Цельсия сталь вместе с характерным оттенком приобрела, как выяснилось, совершенно иную кристаллическую структуру. В то время как в начале эксперимента кусок металла состоял из "кубиков" со стороной около 50 микрон, после 822 градуса Цельсия металлические крошки уменьшились до 10-20 микрон. Наблюдать этот процесс, так сказать, воочию исследователям посчастливилось впервые.

Ученые лишний раз убедились в том, что механические свойства стали могут быть сильно изменены в результате быстрой перестройки кристаллической решетки. Вероятно, их исследование позволит в ближайшем будущем создавать новые сравнительно простые и экономически эффективные технологии формирования мельчайших стальных крошек, - а значит, выплавки металла высочайшего качества. Кстати, в прошлом кузнецы, вероятно, знали о необходимости  быстро фиксировать структуру металла в момент его сильного нагрева. Не зря они стремились быстро поместить раскаленное докрасна изделие из стали в холодную воду.