南乌拉尔国立大学的科学家们正在创造新的方法来硬化15X13N2钢，它将在极地气候的地区的石油工业中得到应用。 新技术将有望制得具有高强度和冲击强度的钢，并且其制造成本不高。
为什么石油开采需要新钢材？
目前，可用于北极石油行业的高强度钢的生产依旧是科学家面临的紧迫问题之一。关于这一主题，南乌拉尔国立大学的研究团队在“金属与金相物理学”杂志上发表了一篇科学文章。
“逐渐地，石油生产正在向北转移，有可能很快就要从北冰洋的陆架或底部提取石油。
这造成了一些困难其主要与冷脆现象有关。钢铁具有几个重要特征：首先，是它的强度和韧性。在生产过程中，高压下流经管道的油通常会使管道膨胀，并且管道中会出现纵向裂缝，这可能会延伸数十公里。另一个问题是钢管必须高度耐腐蚀和机械磨损。在石油生产的初始阶段，用水来增加压力，该压力离开井时会包含石头，沙子和盐。所有这些都会磨损管道的表面并产生机械和化学磨损，其结果是管道变得更细并且出现裂缝。这就是为什么金属必须具有高冲击强度和强度的原因。”—南乌拉尔国立大学自然与精确科学学院，物理和数学科学博士，纳米物理学系教授 贾拉尔·米尔扎耶夫 说到。
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照片：南乌拉尔国立大学自然与精确科学学院，物理和数学科学博士，纳米物理学系教授 贾拉尔·米尔扎耶夫
钢材必须具有耐磨损不易损坏等高性能。目前，铬合金钢用于石油生产：它含有超过13％的铬。有了这个含量，钢材就变的耐腐蚀，但塑性不足。因此，需要对钢材进行热处理从而获得塑性好强度高的钢材。此外，其生产成本也不能过高。
南乌拉尔国立大学的科学家正在研制的钢材包含0.13％的碳，13％的铬和2％的镍。他们正在研制无需添加昂贵的金属即可获得必要的机械性能的技术。此外，新钢材将在低温下使用，并且必须承受最高零下70摄氏度的温度-北极的最低温度。
用于生产钢材的新技术的特点
根据铁加热的温度，可以获得几种类型的钢结构。这是由于铁在0°C至911°C范围内的变化而引起的。因此，存在产生铁素体的低温区和获得奥氏体的高温区。在低于911°C的温度下，奥氏体进入塑性和软相-铁素体，这是在缓慢冷却期间发生的。但是，在奥氏体急剧冷却后，会形成另一个超硬相-马氏体。钢材的马氏体转变是在开始和结束的两个温度点之间的范围内进行的。提出的新技术的特点是保持已经形成的奥氏体的温度。这样得到的钢材主要由固态马氏体组成，剩下的一小部分由韧性奥氏体组成。接下来将材料冷却，然后加热至650℃。然后，重复该过程，这样就可制得具有高强度和韧性的钢。
目前，仅在实验室对新技术进行了测试。在该项目的框架内，研究团队将与俄罗斯最大的钢管制造商之一车里雅宾斯克轧管厂合作。