Иновативен софтуер за твърдост на стоманата: Студент от Бохум вдъхновява експерти!

Иновативен софтуер за твърдост на стоманата: Студент от Бохум вдъхновява експерти!

Якоб Ленсинг, студент в катедрата по инженерство на материалите в Рурския университет в Бохум, наскоро представи значително разширение на компютърна програма за изчисляване на твърдостта на стоманата. На 13 февруари 2025 г. той беше удостоен с 2-ра награда в Dörrenberg Studies Award за учебната си работа. Изследванията на Lensing имат за цел да предскажат идеалния химичен състав от желаните свойства на материала. Съществуващият софтуер в отдела може да предвиди макроскопични свойства като твърдост въз основа на химичен състав и топлинна обработка.

Последните постижения на Lensing включват интегрирането на фактора начална температура на мартензита (MS), решаващ показател в науката за материалите. Началната температура на мартензита определя точката, в която структурата на материала се променя след отгряване по време на закаляване. Това преструктуриране в структурата води до значителна твърдост на материала, което е от решаващо значение за множество индустриални приложения. Пълната трансформация на структурата зависи силно от тази температура.

Мартензитна неръждаема стомана и нейните свойства

Мартензитната неръждаема стомана, която принадлежи към серия 400, има центрирана тетрагонална (BCT) кристална структура. Този тип неръждаема стомана обикновено съдържа между 12-18% хром и 0,1-1,2% въглерод. Въпреки високата си якост и твърдост след топлинна обработка, мартензитната неръждаема стомана показва по-ниска устойчивост на корозия в сравнение с аустенитната неръждаема стомана. Приложенията включват прибори за хранене, хирургически инструменти, клапани, лагери и турбинни перки.

Термичната обработка на мартензитна неръждаема стомана се извършва чрез нагряване до температури между 925 и 1070°C, последвано от бързо охлаждане (закаляване) за постигане на желаната мартензитна структура. Този материал има и магнитни свойства, което го прави приложим в различни индустрии. Най-често срещаните класове са 403, 410, 416, 420, 431, 440A, 440B, 440C и 17-4 PH. Клас 410 по-специално е известен със своята балансирана комбинация от устойчивост на корозия и висока якост.

Процесът на образуване на мартензит

Мартензитът е метастабилна структура, която се създава чрез бездифузионна и атермична трансформация от оригиналната структура. Трансформацията се случва, когато материалът се охлади бързо от високотемпературна фаза – аустенит, например – към нискотемпературна фаза. Важно е да се гарантира, че охлаждането става достатъчно бързо, за да се предотвратят процеси на дифузия.

Образуването на мартензит става чрез ядра, които вече присъстват в аустенита и не се ограничава до метали; може да се появи и в керамика и полимери. Трансформацията на лицево-центрираната кубична решетка на аустенита в тетрагонална тяло-центрирана решетка е централен процес, който зависи, наред с други неща, от химичния състав. Промените в структурата водят до значително повишаване на твърдостта, което също е силно повлияно от съдържанието на въглерод.

В обобщение, изследванията на Jakob Lensing представляват важна стъпка в инженерството на материалите, особено в областта на мартензитните стомани. Прецизното изчисляване на твърдостта на стоманата би могло не само да революционизира развитието на материалите, но също така да ускори прилагането на тези открития на инженерните материали в други индустриални контексти.

Рурски университет Бохум съобщава, че Lensing значително е подобрил своя метод за изчисляване на стоманата. Можете да научите повече за мартензитната неръждаема стомана на Steel Pro Group и цялостния процес на образуване на мартензит Уикипедия.