Software inovator pentru duritatea oțelului: studentul Bochum inspiră experții!

Software inovator pentru duritatea oțelului: studentul Bochum inspiră experții!

Jakob Lensing, student la catedra de Inginerie a Materialelor de la Universitatea Ruhr din Bochum, a prezentat recent o extindere semnificativă a unui program de calculator pentru calcularea durității oțelului. Pe 13 februarie 2025, a primit premiul al II-lea la Premiul de Studii Dörrenberg pentru munca sa de studiu. Cercetările lui Lensing urmăresc să prezică compoziția chimică ideală din proprietățile dorite ale unui material. Software-ul existent la departament poate prezice proprietăți macroscopice, cum ar fi duritatea, pe baza compoziției chimice și a tratamentului termic.

Progresele recente ale Lensing includ integrarea factorului de temperatură de pornire a martensitei (MS), o măsură crucială în știința materialelor. Temperatura de pornire a martensitei definește punctul în care structura materialului se modifică după recoacere în timpul călirii. Această restructurare a structurii duce la o duritate semnificativă a materialului, care este crucială pentru numeroase aplicații industriale. Transformarea completă a structurii depinde în mare măsură de această temperatură.

Oțel inoxidabil martensitic și proprietățile acestuia

Oțelul inoxidabil martensitic, care aparține seriei 400, are o structură de cristal tetragonală centrată pe corp (BCT). Acest tip de oțel inoxidabil conține de obicei între 12-18% crom și 0,1-1,2% carbon. În ciuda rezistenței și durității sale ridicate după tratamentul termic, oțelul inoxidabil martensitic prezintă o rezistență mai mică la coroziune în comparație cu oțelul inoxidabil austenitic. Aplicațiile includ tacâmuri, instrumente chirurgicale, supape, rulmenți și palete de turbină.

Tratamentul termic al oțelului inoxidabil martensitic se realizează prin încălzire la temperaturi între 925 și 1070°C, urmată de răcire rapidă (stingere) pentru a obține structura martensitică dorită. Acest material are și proprietăți magnetice, ceea ce îl face aplicabil în diverse industrii. Cele mai comune clase sunt 403, 410, 416, 420, 431, 440A, 440B, 440C și 17-4 PH. Gradul 410 este cunoscut în special pentru combinația sa echilibrată de rezistență la coroziune și rezistență ridicată.

Procesul de formare a martensitei

Martensita este o structură metastabilă care este creată printr-o transformare fără difuzie și atermică din structura originală. Transformarea are loc atunci când materialul este răcit rapid de la o fază de temperatură înaltă – austenita, de exemplu – la o fază de temperatură scăzută. Este important să se asigure că răcirea are loc suficient de rapid pentru a preveni procesele de difuzie.

Formarea martensitei are loc prin nucleele deja prezente în austenită și nu se limitează la metale; poate apărea și în ceramică și polimeri. Transformarea rețelei cubice centrate pe față a austenitei într-o rețea tetragonală centrată pe corp este un proces central care depinde, printre altele, de compoziția chimică. Modificările în structură conduc la o creștere semnificativă a durității, care este puternic influențată și de conținutul de carbon.

Pe scurt, cercetările lui Jakob Lensing reprezintă un pas important în ingineria materialelor, în special în zona oțelurilor martensitice. Calculul precis al durității oțelului ar putea nu numai să revoluționeze dezvoltarea materialelor, ci și să accelereze aplicarea acestor descoperiri de inginerie a materialelor în alte contexte industriale.

Universitatea Ruhr Bochum raportează că Lensing și-a îmbunătățit semnificativ metoda de calcul a oțelului. Puteți afla mai multe despre oțelul inoxidabil martensitic la Steel Pro Group și procesul general de formare a martensitei Wikipedia.