Logiciel innovant pour la dureté de l'acier : un étudiant de Bochum inspire les experts !

Logiciel innovant pour la dureté de l'acier : un étudiant de Bochum inspire les experts !

Jakob Lensing, étudiant à la chaire d'ingénierie des matériaux de l'université de la Ruhr à Bochum, a récemment présenté une extension significative d'un programme informatique permettant de calculer la dureté de l'acier. Le 13 février 2025, il a reçu le 2e prix du Dörrenberg Studies Award pour ses travaux d'études. Les recherches de Lensing visent à prédire la composition chimique idéale à partir des propriétés souhaitées d'un matériau. Les logiciels existants du département peuvent prédire les propriétés macroscopiques telles que la dureté en fonction de la composition chimique et du traitement thermique.

Les avancées récentes de Lensing incluent l'intégration du facteur de température de départ (MS) de la martensite, une mesure cruciale en science des matériaux. La température de départ de la martensite définit le point auquel la structure du matériau change après le recuit pendant la trempe. Cette restructuration de la structure conduit à une dureté importante du matériau, cruciale pour de nombreuses applications industrielles. La transformation complète de la structure dépend fortement de cette température.

L'acier inoxydable martensitique et ses propriétés

L'acier inoxydable martensitique, qui appartient à la série 400, possède une structure cristalline tétragonale centrée sur le corps (BCT). Ce type d'acier inoxydable contient généralement entre 12 et 18 % de chrome et 0,1 à 1,2 % de carbone. Malgré sa résistance et sa dureté élevées après traitement thermique, l'acier inoxydable martensitique présente une résistance à la corrosion inférieure à celle de l'acier inoxydable austénitique. Les applications incluent les couverts, les instruments chirurgicaux, les vannes, les roulements et les aubes de turbine.

Le traitement thermique de l'acier inoxydable martensitique est réalisé par chauffage à des températures comprises entre 925 et 1 070 °C, suivi d'un refroidissement rapide (trempe) pour obtenir la structure martensitique souhaitée. Ce matériau possède également des propriétés magnétiques, ce qui le rend applicable dans diverses industries. Les qualités les plus courantes sont 403, 410, 416, 420, 431, 440A, 440B, 440C et 17-4 PH. Le grade 410 en particulier est connu pour sa combinaison équilibrée de résistance à la corrosion et de haute résistance.

Le processus de formation de la martensite

La martensite est une structure métastable créée par une transformation athermique et sans diffusion de la structure originale. La transformation se produit lorsque le matériau est rapidement refroidi d’une phase à haute température – l’austénite par exemple – à une phase à basse température. Il est important de veiller à ce que le refroidissement soit suffisamment rapide pour empêcher les processus de diffusion.

La formation de martensite se produit via des noyaux déjà présents dans l'austénite et ne se limite pas aux métaux ; cela peut également se produire dans les céramiques et les polymères. La transformation du réseau cubique à faces centrées de l'austénite en un réseau tétragonal centré sur le corps est un processus central qui dépend, entre autres choses, de la composition chimique. Les changements de structure entraînent une augmentation significative de la dureté, qui est également fortement influencée par la teneur en carbone.

En résumé, les recherches de Jakob Lensing représentent une étape importante dans l'ingénierie des matériaux, notamment dans le domaine des aciers martensitiques. Le calcul précis de la dureté de l’acier pourrait non seulement révolutionner le développement des matériaux, mais également accélérer l’application de ces découvertes en ingénierie des matériaux dans d’autres contextes industriels.

Université de la Ruhr à Bochum rapporte que Lensing a considérablement amélioré sa méthode de calcul de l'acier. Vous pouvez en savoir plus sur l’acier inoxydable martensitique sur Groupe Acier Pro et le processus global de formation de martensite Wikipédia.