Jakob Lensing, ein Student am Lehrstuhl Werkstofftechnik der Ruhr-Universität Bochum, hat am 13. Februar 2025 den 2. Preis des Dörrenberg-StudienAwards für seine herausragende Studienarbeit erhalten. Seine Forschung konzentriert sich auf die Erweiterung eines Computerprogramms, das die mechanischen Eigenschaften von Stahl vorhersagen kann. Lensing gelang es, das bestehende Programm so anzupassen, dass es die Martensit-Starttemperatur berücksichtigt, ein entscheidender Faktor für die Härte und Strukturveränderung von Stahl.
Das Ziel von Lensings Arbeit ist es, aus den gewünschten Eigenschaften eines Werkstoffs die ideale chemische Zusammensetzung zu berechnen. Hierbei stützt er sich auf eine bereits existierende Software, die die makroskopischen Eigenschaften wie Härte basierend auf der chemischen Zusammensetzung und der Wärmebehandlung vorhersagen kann. Durch die Einbeziehung der Martensit-Starttemperatur wird nun eine genauere Berechnung der Eigenschaften ermöglicht.
Verständnis der Martensit-Starttemperatur
Die Martensit-Starttemperatur ist die Temperatur, bei der sich das Gefüge eines Stahls nach einem Glühen beim anschließenden Abschrecken verändert. Diese Transformation ist entscheidend, da sie unmittelbar die Härte des Materials beeinflusst. Die vollständige Gefügeumwandlung in Martensit hängt unter anderem von dieser Temperatur ab. Martensit selbst ist ein metastabiles Gefüge, das durch eine schnelle Abkühlung aus der Hochtemperaturphase entsteht.
Martensitischer Edelstahl, der zur 400er-Serie gehört, hat eine raumzentrierte tetragonale Kristallstruktur und enthält typischerweise zwischen 12 und 18 % Chrom sowie zwischen 0,1 und 1,2 % Kohlenstoff. Obwohl dieser Stahl hohe Festigkeit und Härte aufweist, ist seine Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu austenitischem Edelstahl geringer.
Eigenschaften und Anwendungen von martensitischem Edelstahl
Martensitischer Edelstahl findet widespread Anwendung in verschiedenen Industrien, darunter die Herstellung von Besteck, chirurgischen Instrumenten und Turbinenschaufeln. Zu den häufigsten Güteklassen in diesem Bereich zählen 403, 410, 416 und 420, wobei die Klasse 410 aufgrund ihrer guten Korrosionsbeständigkeit und hohen Festigkeit besonders beliebt ist. Diese Stähle sind magnetisch und erfordern sorgfältige Wärmebehandlungen, um Rissbildung zu vermeiden. Der Prozess umfasst das Erhitzen auf Temperaturen zwischen 925 und 1070 °C gefolgt von schnellem Abschrecken, um die gewünschten mechanischen Eigenschaften zu erreichen.
Die Chancen durch die Forschung von Jakob Lensing könnten nicht nur für die Materialwissenschaften von großer Bedeutung sein, sondern auch für die Industrie, die zunehmend auf präzise Materialeigenschaften angewiesen ist. Indem er die chemische Zusammensetzung gezielt anpasst, könnte er eine neue Ära des Stahldesigns einläuten – eine, die erhebliche Effizienz- und Sicherheitsgewinne in der Anwendung von Stählen ermöglicht.
Weitere Details über martensitischen Edelstahl und die zugrunde liegenden chemischen Prinzipien sind auf SteelProGroup und zur Martensit-Umwandlung auf Wikipedia verfügbar.
Für detaillierte Informationen über die Forschungsergebnisse von Jakob Lensing besuchen Sie auch die Webseite der Ruhr-Universität Bochum unter Rub News.
