Innovatív szoftver az acélkeménységhez: a Bochum diák inspirálja a szakértőket!

Innovatív szoftver az acélkeménységhez: a Bochum diák inspirálja a szakértőket!

Jakob Lensing, a Bochumi Ruhr Egyetem Anyagmérnöki Tanszékének hallgatója a közelmúltban bemutatta az acélkeménység számítására szolgáló számítógépes program jelentős bővítését. 2025. február 13-án tanulmányi munkájáért a Dörrenberg Studies Award 2. díjat kapott. A Lensing kutatásának célja az ideális kémiai összetétel előrejelzése az anyag kívánt tulajdonságaiból. Az osztályon meglévő szoftverek a kémiai összetétel és a hőkezelés alapján megjósolhatják a makroszkopikus tulajdonságokat, például a keménységet.

A Lensing közelmúltbeli fejlesztései közé tartozik a martenzit kiindulási hőmérséklet (MS) tényező integrálása, amely az anyagtudományban kulcsfontosságú mérőszám. A martenzit kiindulási hőmérséklet határozza meg azt a pontot, ahol az anyag szerkezete megváltozik az oltás során végzett izzítás után. Ez a szerkezeti átstrukturálás az anyag jelentős keménységéhez vezet, ami számos ipari alkalmazásban kulcsfontosságú. A szerkezet teljes átalakulása erősen függ ettől a hőmérséklettől.

Martenzites rozsdamentes acél és tulajdonságai

A 400-as sorozatba tartozó martenzites rozsdamentes acél testközpontú tetragonális (BCT) kristályszerkezettel rendelkezik. Az ilyen típusú rozsdamentes acél általában 12-18% krómot és 0,1-1,2% szenet tartalmaz. A hőkezelés utáni nagy szilárdsága és keménysége ellenére a martenzites rozsdamentes acél alacsonyabb korrózióállóságot mutat, mint az ausztenites rozsdamentes acél. Az alkalmazások közé tartoznak az evőeszközök, sebészeti műszerek, szelepek, csapágyak és turbinalapátok.

A martenzites rozsdamentes acél hőkezelése 925 és 1070 °C közötti hőmérsékletre való melegítéssel, majd gyors lehűtéssel (kioltással) történik a kívánt martenzites szerkezet elérése érdekében. Ez az anyag mágneses tulajdonságokkal is rendelkezik, így különféle iparágakban alkalmazható. A leggyakoribb minőségek a 403, 410, 416, 420, 431, 440A, 440B, 440C és 17-4 PH. A 410-es fokozat különösen a korrózióállóság és a nagy szilárdság kiegyensúlyozott kombinációjáról ismert.

A martenzit képződésének folyamata

A martenzit egy metastabil szerkezet, amely az eredeti szerkezetből diffúziómentes és atermális átalakulással jön létre. Az átalakulás akkor következik be, amikor az anyagot egy magas hőmérsékletű fázisból – például ausztenitből – gyorsan lehűtik az alacsony hőmérsékletű fázisba. Fontos annak biztosítása, hogy a lehűlés elég gyorsan történjen a diffúziós folyamatok megelőzése érdekében.

A martenzitképződés az ausztenitben már jelenlévő atommagokon keresztül megy végbe, és nem korlátozódik a fémekre; kerámiában és polimerekben is előfordulhat. Az ausztenit felületközpontú köbös rácsának tetragonális testközpontú ráccsá alakítása központi folyamat, amely többek között a kémiai összetételtől is függ. A szerkezet változásai a keménység jelentős növekedéséhez vezetnek, amit a széntartalom is erősen befolyásol.

Összefoglalva, Jakob Lensing kutatása fontos lépést jelent az anyaggyártásban, különösen a martenzites acélok területén. Az acél keménységének precíz kiszámítása nemcsak az anyagfejlesztést forradalmasíthatja, hanem felgyorsíthatja ezen anyagtechnikai megállapítások alkalmazását más ipari környezetben is.

Ruhr Egyetem Bochum beszámol arról, hogy a Lensing jelentősen javította acél számítási módszerét. A martenzites rozsdamentes acélról bővebben itt olvashat Steel Pro csoport és a martenzit képződésének általános folyamata Wikipédia.