Grote sterkte, lichtgewicht staal kan eindelijk op industriële schaal worden verwerkt, dankzij een doorbraak in het beheersen van ongewenste broze stadia uit de productie, door WMG, Universiteit van Warwick.

Dr. Alireza Rahnama heeft een nieuwe verwerkingsroute ontwikkeld waarmee legeringen op basis van staal met een lage dichtheid met maximale sterkte kunnen worden geproduceerd, terwijl het duurzaam en flexibel blijft - iets wat tot nu toe grotendeels onmogelijk was.

Er werden twee lichtgewicht staalsoorten getest:Fe ^-15 Mn ^-10 Al ^-0.8 C ^-5Ni en Fe ^-15 Mn ^-10 Al ^-0.8 C – voor hun potentieel om maximale sterkte en ductiliteit te bereiken.

Tijdens de productie, in deze staalsoorten kunnen twee brosse fasen voorkomen:kappa-carbide (k-carbide) en B2 intermetallisch – die de staalsoorten hard maken maar hun taaiheid beperken, dus ze zijn moeilijk te rollen.

Door middel van simulatie en vervolgens experimenteren, de WMG-onderzoekers ontdekten dat bij bepaalde hoge gloeitemperaturen, deze broze fasen kunnen veel beter beheersbaar worden, waardoor het staal zijn taaiheid behoudt.

Tussen 900°C tot 1200°C, de k-carbidefase kan uit de productie worden verwijderd, en de B2 intermetallische brosse fase kan beheersbaar worden - zich vormend in een schijfachtige, morfologie van nanoformaat, in tegenstelling tot een grover product dat zich bij lagere temperaturen vormt.

De huidige processen voor het versterken van lichtgewicht staal maken ze minder flexibel – en dus minder verkoopbaar – maar dankzij het onderzoek van Dr. Rahnama, dit is ingesteld op een probleem van het verleden.

De doorbraak zou kunnen leiden tot een revolutie in veiliger, groener, zuinigere auto's.

Voertuigen gemaakt van sterkere en lichtere materialen zijn veiliger voor chauffeurs, minder CO2 uitstoten en minder brandstof verbruiken - en meer smeedbaar staal zal fabrikanten in staat stellen auto-onderdelen om te vormen tot wenselijke, gestroomlijnde vormen.

Dr. Rahnama commentaar:

"Legeringen met een hogere sterkte en taaiheid kunnen sommige van deze zorgen wegnemen door het gewicht te verminderen en de energie-efficiëntie te verbeteren. Lichtgewicht staalsoorten zijn een van de kandidaten om deze problemen aan te pakken.

"De meeste metallurgische mechanismen voor het vergroten van de sterkte leiden tot verlies van ductiliteit, een effect dat de compromis tussen sterkte en ductiliteit wordt genoemd. Dit artikel bestudeert de kinetiek en thermodynamica van microstructurele evolutie van lichtgewicht staal door middel van simulaties en experimenten en stelt een mechanisme voor om hogere sterkte en grotere ductiliteit te bereiken; een methode die gemakkelijk door de industrie kan worden overgenomen."

Het onderzoek, 'Effect van Ni-legeringen op de microstructurele evolutie en mechanische eigenschappen van twee duplex lichtgewicht staalsoorten tijdens verschillende gloeitemperaturen:experiment en faseveldsimulatie', is gepubliceerd in Acta Materialia .