Ученые питерского Центрального научно-исследовательского института конструкционных материалов (ЦНИИ КМ) "Прометей" получили уникальный по своим свойствам сплав - высокопрочную коррозионностойкую немагнитную азотсодержащую сталь НС-5Т. В ней в качестве легирующего элемента, то есть изменяющего свойства основного составляющего элемента стали - железа, используется не углерод, а азот. Он повышает прочность материала, его коррозионную стойкость, сопротивление износу при трении и воздействии динамических нагрузок.
Русский металлург Павел Аносов, в 30-х годах XIX века раскрывший утерянный в средние века секрет изготовления булатной стали, объяснял ее выдающиеся свойства закалкой в мощном потоке воздуха, состоящем, как известно, на 78% из азота. В конце века оружейную сталь закаливали уже в жидком азоте. В 30-х годах ХХ века директор Института металлургии и материаловедения (ИМЕТ) АН СССР академик Александр Самарин предложил не обрабатывать азотом поверхность сплава, а вводить его в аустенит (твердый раствор углерода и легирующих элементов) - структурную составляющую железоуглеродистых сплавов. Масштабное производство аустенитных хромомарганцевых азотистых сталей первыми наладили в начале 40-х годов немцы - и построили лучшую подводную флотилию второй мировой войны. В 60-70-е годы такие сплавы получили широкое распространение, в первую очередь в военном судостроении и авиакосмической отрасли. В СССР азотистые стали разрабатывались ЦНИИ "Чермет" и Всесоюзным научно-исследовательским институтом авиационных материалов.
Первые сплавы, где вместо углерода был использован азот, получили в середине 70-х годов. Академик РАН Олег Банных впервые в мировой практике разработал хромо-азотистые аустенитные стали, не содержащие, кроме азота, других элементов-аустенизаторов. Ученые установили, что это вещество является эффективным и экономичным заменителем дорогих никеля, марганца, а в некоторых сплавах - молибдена и вольфрама. Азотистые стали работают при повышенных нагрузках и в агрессивных средах в самом широком температурном диапазоне - от -200 до 500 градусов Цельсия. Использование азота позволяет вдвое уменьшить использование в сталях хрома и получать сплавы с заданными магнитными свойствами. Неферромагнитный материал необходим при изготовлении многих деталей и конструкций - в первую очередь для энергетического машиностроения, оборонной промышленности и электротехники. На Западе бандажи турбогенераторов уже сейчас изготавливают не из углеродистой стали, как у нас, а из азотистой.
Последние 15 лет разработки новых азотистых сталей с новыми физико-механическими и химическими свойствами особенно активно идут в США, Германии, Франции, Японии. И все же, по словам доктора технических наук Виктора Блинова (ИМЕТ РАН), мы продолжаем занимать ведущие позиции в мире. Так, уже сейчас по характеристикам НС-5Т превосходит западные аналоги "Авесту-254" и "Поларит-774". В конце года в "Прометее" запустят индукционно-вакуумную плавильную печь, где выплавка стали будет протекать под давлением газообразного азота. На установке, которой нет аналогов в мире, будет отработана оптимальная технология производства высокоазотистых сталей (с содержанием азота более 0,6%) с еще более впечатляющими характеристиками.
