Software innovativo per la durezza dell'acciaio: gli studenti di Bochum ispirano gli esperti!

Software innovativo per la durezza dell'acciaio: gli studenti di Bochum ispirano gli esperti!

Jakob Lensing, studente della Cattedra di Ingegneria dei Materiali dell'Università della Ruhr a Bochum, ha recentemente presentato un significativo ampliamento di un programma per computer per il calcolo della durezza dell'acciaio. Il 13 febbraio 2025 gli è stato assegnato il 2° premio al Premio di studi Dörrenberg per il suo lavoro di studio. La ricerca di Lensing mira a prevedere la composizione chimica ideale dalle proprietà desiderate di un materiale. Il software esistente nel dipartimento può prevedere proprietà macroscopiche come la durezza in base alla composizione chimica e al trattamento termico.

I recenti progressi di Lensing includono l'integrazione del fattore della temperatura iniziale della martensite (MS), un parametro cruciale nella scienza dei materiali. La temperatura iniziale della martensite definisce il punto in cui la struttura del materiale cambia dopo la ricottura durante la tempra. Questa ristrutturazione della struttura porta ad una notevole durezza del materiale, fondamentale per numerose applicazioni industriali. La completa trasformazione della struttura dipende fortemente da questa temperatura.

Acciaio inossidabile martensitico e sue proprietà

L'acciaio inossidabile martensitico, che appartiene alla serie 400, ha una struttura cristallina tetragonale a corpo centrato (BCT). Questo tipo di acciaio inossidabile contiene tipicamente tra il 12-18% di cromo e lo 0,1-1,2% di carbonio. Nonostante la sua elevata resistenza e durezza dopo il trattamento termico, l’acciaio inossidabile martensitico mostra una resistenza alla corrosione inferiore rispetto all’acciaio inossidabile austenitico. Le applicazioni includono posate, strumenti chirurgici, valvole, cuscinetti e pale di turbine.

Il trattamento termico dell'acciaio inossidabile martensitico viene ottenuto mediante riscaldamento a temperature comprese tra 925 e 1070°C, seguito da un rapido raffreddamento (tempra) per ottenere la struttura martensitica desiderata. Questo materiale ha anche proprietà magnetiche, che lo rendono applicabile in vari settori. I gradi più comuni sono 403, 410, 416, 420, 431, 440A, 440B, 440C e 17-4 PH. Il grado 410 in particolare è noto per la sua combinazione equilibrata di resistenza alla corrosione ed elevata robustezza.

Il processo di formazione della martensite

La martensite è una struttura metastabile che si crea attraverso una trasformazione senza diffusione e atermica dalla struttura originale. La trasformazione avviene quando il materiale viene raffreddato rapidamente da una fase ad alta temperatura – ad esempio l’austenite – a una fase a bassa temperatura. È importante garantire che il raffreddamento avvenga abbastanza rapidamente da impedire processi di diffusione.

La formazione della martensite avviene tramite nuclei già presenti nell'austenite e non è limitata ai metalli; può verificarsi anche in ceramica e polimeri. La trasformazione del reticolo cubico a facce centrate dell'austenite in un reticolo tetragonale a corpo centrato è un processo centrale che dipende, tra le altre cose, dalla composizione chimica. I cambiamenti nella struttura portano ad un aumento significativo della durezza, che è fortemente influenzata anche dal contenuto di carbonio.

In sintesi, la ricerca di Jakob Lensing rappresenta un passo importante nell'ingegneria dei materiali, soprattutto nel settore degli acciai martensitici. Il calcolo preciso della durezza dell’acciaio potrebbe non solo rivoluzionare lo sviluppo dei materiali, ma anche accelerare l’applicazione di questi risultati dell’ingegneria dei materiali in altri contesti industriali.

Università della Ruhr a Bochum riferisce che Lensing ha migliorato significativamente il suo metodo di calcolo dell'acciaio. Puoi trovare ulteriori informazioni sull'acciaio inossidabile martensitico su Gruppo Steel Pro e il processo complessivo di formazione della martensite Wikipedia.