Novatoriska programmatūra tērauda cietībai: Bochum students iedvesmo ekspertus!

Novatoriska programmatūra tērauda cietībai: Bochum students iedvesmo ekspertus!

Jakobs Lensings, Rūras universitātes Bohumas Materiālu inženierijas katedras students, nesen iepazīstināja ar ievērojamu datorprogrammas paplašināšanu tērauda cietības aprēķināšanai. 2025. gada 13. februārī par studiju darbu viņam tika piešķirta 2. vieta Dērenbergas studiju balvā. Lensing pētījumu mērķis ir paredzēt ideālo ķīmisko sastāvu no materiāla vēlamajām īpašībām. Nodaļā esošā programmatūra var paredzēt makroskopiskās īpašības, piemēram, cietību, pamatojoties uz ķīmisko sastāvu un termisko apstrādi.

Lensing nesenie sasniegumi ietver martensīta sākuma temperatūras (MS) faktora integrāciju, kas ir būtisks metrika materiālu zinātnē. Martensīta sākuma temperatūra nosaka punktu, kurā mainās materiāla struktūra pēc atkausēšanas rūdīšanas laikā. Šī struktūras pārstrukturēšana rada ievērojamu materiāla cietību, kas ir ļoti svarīga daudziem rūpnieciskiem lietojumiem. No šīs temperatūras lielā mērā ir atkarīga struktūras pilnīga transformācija.

Martensīta nerūsējošais tērauds un tā īpašības

Martensīta nerūsējošajam tēraudam, kas pieder 400. sērijai, ir uz ķermeni centrēta tetragonāla (BCT) kristāla struktūra. Šāda veida nerūsējošais tērauds parasti satur 12-18% hroma un 0,1-1,2% oglekļa. Neskatoties uz augsto izturību un cietību pēc termiskās apstrādes, martensīta nerūsējošajam tēraudam ir zemāka izturība pret koroziju, salīdzinot ar austenīta nerūsējošo tēraudu. Pielietojums ietver galda piederumus, ķirurģiskos instrumentus, vārstus, gultņus un turbīnu lāpstiņas.

Martensīta nerūsējošā tērauda termiskā apstrāde tiek veikta, karsējot līdz temperatūrai no 925 līdz 1070 °C, kam seko ātra dzesēšana (rūdīšana), lai iegūtu vēlamo martensīta struktūru. Šim materiālam ir arī magnētiskas īpašības, kas padara to pielietojamu dažādās nozarēs. Visizplatītākās klases ir 403, 410, 416, 420, 431, 440A, 440B, 440C un 17-4 PH. Jo īpaši 410. klase ir pazīstama ar līdzsvarotu izturību pret koroziju un augstu izturību.

Martensīta veidošanās process

Martensīts ir metastabila struktūra, kas tiek radīta bez difūzijas un atermas transformācijas no sākotnējās struktūras. Pārveidošana notiek, kad materiāls tiek ātri atdzesēts no augstas temperatūras fāzes - piemēram, austenīta - uz zemas temperatūras fāzi. Ir svarīgi nodrošināt, lai dzesēšana notiktu pietiekami ātri, lai novērstu difūzijas procesus.

Martensīta veidošanās notiek caur kodoliem, kas jau atrodas austenītā, un tas neaprobežojas tikai ar metāliem; tas var rasties arī keramikā un polimēros. Austenīta seju centrētā kubiskā režģa pārveidošana par tetragonālu ķermeni centrētu režģi ir centrālais process, kas cita starpā ir atkarīgs no ķīmiskā sastāva. Struktūras izmaiņas izraisa ievērojamu cietības pieaugumu, ko spēcīgi ietekmē arī oglekļa saturs.

Rezumējot, Jakob Lensing pētījumi ir svarīgs solis materiālu inženierijā, īpaši martensīta tēraudu jomā. Precīzs tērauda cietības aprēķins varētu ne tikai mainīt materiālu izstrādi, bet arī paātrināt šo materiālu inženierijas atklājumu pielietošanu citos rūpniecības kontekstos.

Rūras universitāte Bohumā ziņo, ka Lensing ir ievērojami uzlabojis tērauda aprēķinu metodi. Vairāk par martensīta nerūsējošo tēraudu varat uzzināt vietnē Steel Pro grupa un vispārējais martensīta veidošanās process Wikipedia.