Innovativ software til stålhårdhed: Bochum-studerende inspirerer eksperter!

Innovativ software til stålhårdhed: Bochum-studerende inspirerer eksperter!

Jakob Lensing, studerende ved lærestolen for materialeteknik ved Ruhr Universitetet i Bochum, præsenterede for nylig en markant udvidelse af et computerprogram til beregning af stålhårdhed. Den 13. februar 2025 blev han tildelt 2. pris i Dörrenberg Studies Award for sit studiearbejde. Lensings forskning har til formål at forudsige den ideelle kemiske sammensætning ud fra de ønskede egenskaber af et materiale. Eksisterende software på afdelingen kan forudsige makroskopiske egenskaber som hårdhed baseret på kemisk sammensætning og varmebehandling.

Lensings seneste fremskridt omfatter integrationen af ​​martensit-starttemperatur-faktoren (MS), en afgørende metrik inden for materialevidenskab. Martensit-starttemperaturen definerer det punkt, hvor materialets struktur ændres efter udglødning under bratkøling. Denne omstrukturering i strukturen fører til en betydelig hårdhed af materialet, hvilket er afgørende for talrige industrielle anvendelser. Den fuldstændige transformation af strukturen afhænger i høj grad af denne temperatur.

Martensitisk rustfrit stål og dets egenskaber

Martensitisk rustfrit stål, som tilhører 400-serien, har en kropscentreret tetragonal (BCT) krystalstruktur. Denne type rustfrit stål indeholder typisk mellem 12-18% krom og 0,1-1,2% kulstof. På trods af sin høje styrke og hårdhed efter varmebehandling viser martensitisk rustfrit stål lavere korrosionsbestandighed sammenlignet med austenitisk rustfrit stål. Anvendelser omfatter bestik, kirurgiske instrumenter, ventiler, lejer og turbineblade.

Varmebehandling af martensitisk rustfrit stål opnås ved opvarmning til temperaturer mellem 925 og 1070°C, efterfulgt af hurtig afkøling (quenching) for at opnå den ønskede martensitiske struktur. Dette materiale har også magnetiske egenskaber, hvilket gør det anvendeligt i forskellige industrier. De mest almindelige kvaliteter er 403, 410, 416, 420, 431, 440A, 440B, 440C og 17-4 PH. Især klasse 410 er kendt for sin afbalancerede kombination af korrosionsbestandighed og høj styrke.

Processen med martensitdannelse

Martensit er en metastabil struktur, der skabes gennem en diffusionsfri og atermisk transformation fra den oprindelige struktur. Omdannelsen sker, når materialet hurtigt afkøles fra en højtemperaturfase – for eksempel austenit – til en lavtemperaturfase. Det er vigtigt at sikre, at afkølingen sker hurtigt nok til at forhindre diffusionsprocesser.

Martensitdannelse sker via kerner, der allerede er til stede i austenitten og er ikke begrænset til metaller; det kan også forekomme i keramik og polymerer. Omdannelsen af ​​det ansigtscentrerede kubiske gitter af austenit til et tetragonalt kropscentreret gitter er en central proces, der blandt andet afhænger af den kemiske sammensætning. Ændringerne i strukturen fører til en betydelig stigning i hårdheden, som også er stærkt påvirket af kulstofindholdet.

Sammenfattende repræsenterer Jakob Lensings forskning et vigtigt skridt i materialeteknik, især inden for martensitiske stål. Den præcise beregning af stålhårdhed kunne ikke kun revolutionere materialeudviklingen, men også fremskynde anvendelsen af ​​disse materialetekniske fund i andre industrielle sammenhænge.

Ruhr Universitet Bochum rapporterer, at Lensing har forbedret sin stålberegningsmetode markant. Du kan finde ud af mere om martensitisk rustfrit stål på Steel Pro Group og den overordnede proces med martensitdannelse Wikipedia.