Innovativ programvare for stålhardhet: Bochum-student inspirerer eksperter!

Innovativ programvare for stålhardhet: Bochum-student inspirerer eksperter!

Jakob Lensing, student ved leder for materialteknikk ved Ruhr-universitetet i Bochum, presenterte nylig en betydelig utvidelse av et dataprogram for beregning av stålhardhet. 13. februar 2025 ble han tildelt 2. pris i Dörrenberg Studies Award for sitt studiearbeid. Lensings forskning tar sikte på å forutsi den ideelle kjemiske sammensetningen ut fra de ønskede egenskapene til et materiale. Eksisterende programvare ved avdelingen kan forutsi makroskopiske egenskaper som hardhet basert på kjemisk sammensetning og varmebehandling.

Lensings nylige fremskritt inkluderer integrering av martensittstarttemperaturfaktoren (MS), en avgjørende beregning innen materialvitenskap. Martensittstarttemperaturen definerer punktet der strukturen til materialet endres etter gløding under bråkjøling. Denne omstruktureringen i strukturen fører til en betydelig hardhet av materialet, noe som er avgjørende for en rekke industrielle bruksområder. Den fullstendige transformasjonen av strukturen avhenger sterkt av denne temperaturen.

Martensittisk rustfritt stål og dets egenskaper

Martensittisk rustfritt stål, som tilhører 400-serien, har en kroppssentrert tetragonal (BCT) krystallstruktur. Denne typen rustfritt stål inneholder vanligvis mellom 12-18% krom og 0,1-1,2% karbon. Til tross for sin høye styrke og hardhet etter varmebehandling, viser martensittisk rustfritt stål lavere korrosjonsbestandighet sammenlignet med austenittisk rustfritt stål. Bruksområder inkluderer bestikk, kirurgiske instrumenter, ventiler, lagre og turbinblader.

Varmebehandling av martensittisk rustfritt stål oppnås ved oppvarming til temperaturer mellom 925 og 1070°C, etterfulgt av rask avkjøling (quenching) for å oppnå ønsket martensittisk struktur. Dette materialet har også magnetiske egenskaper, noe som gjør det anvendelig i ulike bransjer. De vanligste karakterene er 403, 410, 416, 420, 431, 440A, 440B, 440C og 17-4 PH. Spesielt klasse 410 er kjent for sin balanserte kombinasjon av korrosjonsbestandighet og høy styrke.

Prosessen med martensittdannelse

Martensitt er en metastabil struktur som skapes gjennom en diffusjonsfri og atermisk transformasjon fra den opprinnelige strukturen. Transformasjonen skjer når materialet raskt avkjøles fra en høytemperaturfase – for eksempel austenitt – til en lavtemperaturfase. Det er viktig å sørge for at avkjølingen skjer raskt nok til å hindre diffusjonsprosesser.

Martensittdannelse skjer via kjerner som allerede er tilstede i austenitten og er ikke begrenset til metaller; det kan også forekomme i keramikk og polymerer. Transformasjonen av det ansiktssentrerte kubiske gitteret av austenitt til et tetragonalt kroppssentrert gitter er en sentral prosess som blant annet avhenger av den kjemiske sammensetningen. Endringene i strukturen fører til en betydelig økning i hardhet, som også er sterkt påvirket av karboninnholdet.

Oppsummert representerer Jakob Lensings forskning et viktig skritt i materialteknologi, spesielt innen martensittisk stål. Den nøyaktige beregningen av stålhardhet kan ikke bare revolusjonere materialutvikling, men også akselerere anvendelsen av disse materialtekniske funnene i andre industrielle sammenhenger.

Ruhr-universitetet i Bochum rapporterer at Lensing har forbedret sin stålberegningsmetode betydelig. Du kan finne ut mer om martensittisk rustfritt stål på Steel Pro Group og den generelle prosessen med martensittdannelse Wikipedia.