В РФ налаживают выпуск современной марагеновой (мартенситно-стареющей) стали. Специалисты АО «Металлургический завод «Петросталь» завершили цикл исследований, направленных на создание технологии проката из нержавеющей стали этого класса, стабилизированной ниобием.
Ирина Медведева
Выплавка стали в мартеновском цехе. Источник: petrostal.spb.ru
Как сообщает портал PROMETALL, внедрение данной разработки позволит наладить выпуск новой марки, предназначенной для производства оборудования, используемого при обустройстве скважин в нефтегазовом секторе.
Нефтяники, газовики и создатели оборудования для этих отраслей с нетерпением ждали данного события, которое обещает обеспечить реальную основу импортозамещения в области химического машиностроения.
Характеристики и сфера использования мартенситов
Мартенситно-стареющие (марагенные) стали представляют собой класс сверхпрочных низкоуглеродистых сплавов. Их уникальные свойства формируются в процессе старения, когда в структуре металла образуются так называемые интерметаллидные фазы — особенности кристаллической решетки, предопределяющие особые свойства сплава. Само название данного класса металла связано с мартенситом — особой структурной составляющей, которая возникает при перестроении атомной решетки после нагрева и охлаждения.
Полученная внутреннее строение материала обеспечивает ему исключительную прочность, пластичность и сопротивление ударным нагрузкам.
Соответственно, данные стали востребованы в отраслях, предъявляющих высокие требования к прочности, ударной вязкости (в том числе при отрицательных температурах) и устойчивости к экстремальным условиям. Среди сфер их применения — аэрокосмическая промышленность (элементы корпусов летательных аппаратов и двигателей, детали шасси); компоненты ядерных реакторов; криогенная техника; нефтегазовая отрасль (компоненты газоперекачивающих агрегатов); энергетика; производство высоконагруженных деталей крупного сечения, таких как валы газотурбинных установок; медицина (хирургический инструмент, имплантаты).
Более широкому применению этих сплавов препятствует их сравнительно высокая стоимость, обусловленная использованием дорогостоящих легирующих добавок.
По результатам научно-исследовательских работ на «Петростали» будет освоена технология производства новой марк стали. Источник: petrostal.spb.ru
Технологические основы производства
Ключевым легирующим элементом в марагеновой стали является никель, содержание его достигает 8–24%. В состав вводят дополнительные элементы: кобальт (8–12%), молибден (3–6%), титан или алюминий (примерно 1–2%). Существуют также низконикелевые марки на основе железа и марганца (9–15%) с небольшими добавками алюминия, никеля и титана.
Стандартный процесс имеет три стадии. Первая — отжиг при 800–950 °C для получения однородной аустенитной структуры. Затем — охлаждение до комнатной температуры, в результате чего формируется пластинчатый мартенсит. Завершающий этап — старение (дисперсионное упрочнение), при котором изделия выдерживаются несколько часов при 450–550 °C.
В результате такой обработки материал приобретает комплекс свойств: глубокую прокаливаемость, высокое сопротивление хрупкому разрушению, низкий порог хладноломкости (ниже –100 °C), стабильность размеров при нагреве, а также отличную обрабатываемость и свариваемость. Это определяет его использование для создания ответственных изделий в машиностроении, энергетике и ТЭК.
Для российских технологий создания марагенов характерны некоторые отличия: они включают специальные способы плавки для очистки металла от газов и примесей, особые методы раскисления и модифицирования, а также уникальные режимы термообработки для улучшения механических характеристик. Старение часто проводят при пониженных температурах.
Из марагенов производят детали, где критически важны сочетание высокой прочности и хорошей вязкости в широком температурном диапазоне, эти сплавы применяют для изделий, работающих в условиях экстремальных температур и циклических нагрузок.
Выплавка стали в мартеновском цехе. Источник: petrostal.spb.ru
Историческая справка и современное состояние
Первый образец мартенситной дисперсионно-твердеющей нержавеющей стали был создан американской компанией Carnegie Illionois в 1946 году для нужд развивающихся аэрокосмической и судостроительной отраслей.
В СССР пионером промышленных плавок марагена марки ЭП-637 стал ЦНИИчермет им. И.П. Бардина в 1960-х годах. На протяжении последующих десятилетий эта сталь активно использовалась в авиа- и ракетостроении. В 1970-е годы институт разработал мартенситы, легированные вольфрамом, а в 1990-е сталь ЭК-169 с ванадием вместо титана, что снизило склонность к охрупчиванию крупных поковок. Эта марка использовалась в высокооборотных маховиках спутников связи.
Больше информации о металлургической отрасли — в статье журнал «Химагрегаты» о том, что «Северсталь» сообщает об изменении финансового плана на 2026 год из-за серьезного спада на стальном рынке. Эти меры были представлены гендиректором Александром Шевелевым в онлайн-формате для сотрудников.
Справка:
В октябре 2024 года АО «Металлургический завод «Петросталь» заключило с Минпромторгом РФ соглашение о федеральном софинансировании инновационного проекта по разработке новых видов металлопродукции для добывающей промышленности. Бюджет проекта составил 235 млн рублей, из которых 150 млн государственные средства. Завершение разработки запланировано на 2026 год, на текущий момент заканчивается второй этап работ.