Formildende sprøde faser i letvægts stålproduktion

Høj styrke, letvægtsstål kan endelig forarbejdes i industriel skala, takket være et gennembrud i at kontrollere uønskede skøre stadier fra produktionen, af WMG, University of Warwick.

Dr Alireza Rahnama har udviklet en ny forarbejdningsrute, der gør det muligt at producere lavdensitets stålbaserede legeringer med maksimal styrke, samtidig med at det forbliver holdbart og fleksibelt – noget som har været stort set umuligt indtil nu.

To letvægtsstål blev testet:Fe ^-15 Mn ^-10 Al ^-0,8 C ^-5Ni og Fe ^-15 Mn ^-10 Al ^-0,8 C – for deres potentiale til at opnå maksimal styrke og duktilitet.

Under produktionen, to sprøde faser kan forekomme i disse stål:kappa-carbid (k-carbid) og B2 intermetallisk – som gør stålene hårde, men begrænser deres duktilitet, så de er svære at rulle.

Gennem simulering og derefter eksperimenter, WMG-forskerne fandt, at ved visse høje udglødningstemperaturer, disse sprøde faser kan blive meget mere kontrollerbare, tillader stålene at bevare deres duktilitet.

mellem 900°C og 1200°C, k-carbidfasen kan fjernes fra produktionen, og B2 intermetalliske sprøde fase kan blive håndterbar - dannes i en disk-lignende, morfologi i nanostørrelse, i modsætning til et grovere produkt, som dannes ved lavere temperaturer.

Nuværende processer til forstærkning af letvægtsstål gør dem mindre fleksible – og derfor mindre salgbare – men takket være Dr. Rahnamas forskning, dette vil være et fortidens problem.

Gennembruddet kan føre til en revolution inden for sikrere, grønnere, mere brændstoføkonomiske biler.

Køretøjer lavet af stærkere og lettere materialer er sikrere for chauffører, udleder mindre CO2 og bruger mindre brændstof - og mere smidbart stål vil give producenterne mulighed for at forme bildele til ønskelige, strømlinede former.

Dr Rahnama kommenterer:

"Legeringer med højere styrke og duktilitet kunne afhjælpe nogle af disse bekymringer ved at reducere vægten og forbedre energieffektiviteten. Letvægtsstål er en af ​​kandidaterne til at løse disse bekymringer.

"De fleste metallurgiske mekanismer til at øge styrke fører til duktilitetstab, en effekt kaldet styrke-duktilitets-afvejningen. Dette papir undersøger kinetik og termodynamik ved mikrostrukturel udvikling af letvægtsstål gennem simuleringer og eksperimenter og foreslår en mekanisme til at opnå højere styrke og større duktilitet; en metode, der let kan anvendes af industrien."

Forskningen, 'Virkning af Ni-legering på den mikrostrukturelle udvikling og mekaniske egenskaber ved to duplex letvægtsstål under forskellige udglødningstemperaturer:eksperiment og fasefeltsimulering', er udgivet i Acta Materialia .