Блог компании ГК ЛАНИТ. Автор: @GKasatkin. Наше время часто называют компьютерным веком, веком искусственного интеллекта. При этом забывают, что мы продолжаем жить в эпоху железа. Оно окружает нас всюду: в виде столовых приборов и железной арматуры в бетонных стенах, из которых состоит наше жильё, в составе и деталях велосипедов, автомобилей, поездов, вагонов метро, кораблей, на которых мы ездим и плаваем, многочисленных трубопроводах, да и в корпусах компьютеров, серверов, жестких дисков. Даже ядро нашей планеты Земля железное.

Технология производства железных изделий, зародившаяся всего лишь около 2500 лет назад, сейчас превратилась в мощную индустрию, по степени развития которой оценивают в том числе интеллектуальное состояние современных стран. Поэтому сегодня в блоге ЛАНИТ пойдет речь о том, как создаются высокопрочные стали, которые окружают нас каждый день.

Наша страна производит примерно 70 млн тонн стали и железных изделий в год, хотя было время, когда в СССР выплавляли более 150 млн тонн стали. Развитые индустриальные страны производят примерно от 20 до 70 млн тонн стали каждая (за исключением Китая – 1000 млн тонн, Японии и Индии – по 110 млн тонн), а всего в мире выплавляют чуть больше 2000 млн тонн стали в год.

Для выплавки 70 млн тонн стали необходимо добыть примерно 200 млн тонн железной руды (с содержанием железа в руде около 30%), порядка 70 млн тонн коксующегося угля и 50–70 млн тонн сопутствующего сырья для производства огнеупоров, раскислителей, флюсов, легирующих добавок. И все это в год. В городе Лебедянске, где добывают железную руду в месторождении Курской магнитной аномалии, на месте добычи уже сформировался карьер глубиной более 500 м и в диаметре 2,5 км. Это месторождение еще до конца не исчерпано. На месте горы Магнитной на Южном Урале (высота до разработки 616 м) образовалась глубокая ступенчатая выемка, сопоставимая с размером этой горы. Очень богатая железная руда в этом месторождении уже закончилась, при этом выбрано из нее более 700 млн тонн (не считая породы). Япония, которая не имеет своих месторождений железных руд и угля, для выплавки своих 110 млн тонн стали вынуждена ввозить железорудное и сопутствующее сырье из Австралии и Индонезии в соответствующих объемах. Цифры, которые я привел, могут немного отличаться в ту или иную сторону, но общий порядок дает представление о масштабах производства.

Основные металловедческие принципы при разработке высокопрочных сталей

Для изготовления железных деталей и изделий во всем мире разработаны многочисленные марки стали, каждая из которых предназначена для работы в своих специфических условиях, а для их маркировки разработаны стандарты: ГОСТ (РФ), ASTM (США), GB (Китай), DIN (Германия), JIS (Япония), NF (Франция). Каждая марка стали – это результат большого труда металловедов и металлургов. Наибольшую трудность представляет разработка очень высокопрочных сталей, характеризующихся наряду с прочностью и высокими показателями вязких свойств. Однако именно такие стали наиболее востребованы для конструкционных деталей, работающих при повышенных нагрузках при сохранении высокой надежности в экстремальных условиях эксплуатации. Сочетание указанных оптимальных свойств достигается не только уточнением состава стали по содержанию углерода и легирующих элементов, но и разработкой технологического процесса производства такой стали.

Расшифруем некоторые справочные понятия, используемые в статье в дальнейшем.