Сейчас в металлургии постепенно отказываются от обычных углеродистых сталей в пользу более современных сплавов. Один из ключевых элементов в этом процессе — церий.

Он связывает вредные примеси (серу, фосфор, кислород) и делает сталь чище. Кроме того, церий уменьшает размер зерен при литье, улучшая текучесть металла и снижая количество пустот. В итоге готовые изделия становятся прочнее.

Исследователи из Белгородского госуниверситета (НИУ «БелГУ») придумали, как использовать церий эффективнее и дешевле. Их метод, разработанный при поддержке программы „Приоритет-2030“, основан на применении не чистого церия, а его карбида.

Почему это важно

• Дешевле: карбид церия стоит на 40–50% меньше, чем металлический церий.
• Прочнее: сталь получается с высокой прочностью на разрыв и текучестью благодаря мелкозернистой структуре.
• Без потерь: карбид не испаряется при плавке, в отличие от других соединений церия.

Руководитель проекта Иван Никулин объясняет:

Наш метод позволяет полностью растворить добавку в металле и уменьшить размер зерен почти в 10 раз. Это серьезно улучшает качество стали.

В чем фишка технологии

Раньше для легирования использовали ферроцерий или мишметалл, но у них есть проблема: церий в их составе плавится при 798 °C и частично испаряется. Из-за этого приходится добавлять больше дорогой лигатуры.

Карбид церия плавится только при 2200 °C, а сталь и чугун — при 1147–1530 °C. Это значит, что в процессе плавки карбид не испаряется, а постепенно вступает в реакцию с примесями. Металл не разбрызгивается, нет резких вспышек — процесс идет спокойно и предсказуемо.

Еще один плюс — метод работает как в аргоне, так и в вакууме. Технологию уже запатентовали, и промышленные компании ею заинтересовались. Сейчас ученые работают над масштабированием.