Forskere skaber smart stål, 30% stærkere

Forskere fra South Ural State University arbejder på at producere en innovativ, superlys, og superstærk slags stål kaldet bainit. Dette nye materiale har potentielle anvendelser i luftfartsindustrien, maskinteknik og forsvarsindustrien.

Udviklingen er blevet offentliggjort i Metals fysik og metallografi . Forfatterne af artiklen er Doctor of Sciences (Physics and Mathematics), Professor Djalal Mirzayev og lektor ved Institut for Optoinformatik ved SUSU Institut for Naturvidenskab og Matematik Ivan Buldashev.

Meget stærkt og formbart stål

Stål er en legering af jern og kulstof, men afhængigt af temperaturen opvarmes jernet til, det er muligt at få forskellige stålkonstruktioner. Dette skyldes, at inden for intervallet fra nul til 911 grader Celsius, jernets egenskaber ændrer sig fuldstændigt. Ved en temperatur lavere end 911 grader Celsius, austenit går ind i en mere formbar og blød fase kaldet ferrit, som dannes ved langsom afkøling. I fremstillingen, ferrit bruges til bearbejdning. Imidlertid, med stødkøling, austenit danner en superhard fase kaldet martensit.

"Martensite er en solid fase af stål, siden under hurtig afkøling, kulstof er ikke i stand til at adskille fuldstændigt som hårdmetal og sidder 'fast' i strukturen. Ud over, under denne form for afkøling, mange mikroskopiske defekter forekommer - dislokationer, som ikke er farlige, men svække stålet. Martensite er samtidig en hård og sprød struktur. Vores mål er at skabe stål, der opretholder martensits høje hårdhed og tilstrækkelig formbarhed, og er derfor stærkere, "siger Djalal Mirzayev.

Nyt stål til olieindustrien

Grundlaget for den aktuelle forskning er bainit, som ligner martensit. Det fremstilles ved at tilføje elementer som nikkel, krom, mangan og silicium. Vedligeholdelse af det højeste styrkeniveau, bainit har en større formbarhed end martensit. Imidlertid, bainites formbarhed er ikke ultimativ. Forskerne fra SUSU arbejder på at få karbidfri bainit, hvilket gør det muligt at øge dens slagfasthed, da carbidpartikler er stresskoncentratorer, der stimulerer brud. Et mere vigtigt aspekt er at reducere den produktionstid, der kræves for denne slags stål.

Det er vigtigt at bemærke, at dette nye stål vil blive 15 til 30 procent stærkere. Det kunne finde anvendelse i forsvarsindustrien og olieindustrien. Rør fremstillet af hårdmetalfri bainit har ikke kun høj slagfasthed, de vil også have en holdbar styrke i arktiske klimaer. I fremtiden, forskerne vil arbejde på at søge efter den optimale sammensætning af nyt stål, hvis egenskaber afhænger af den industri, materialet er beregnet til.