Am 13. Februar 2025 wurde Jakob Lensing, Student am Lehrstuhl für Werkstofftechnik der Ruhr-Universität Bochum, mit dem 2. Preis des Dörrenberg-StudienAwards für seine innovative Studienarbeit ausgezeichnet. Diese Arbeit enthält eine bahnbrechende Erweiterung eines bestehenden Computerprogramms zur Berechnung der Stahlhärte, das bereits in der Lage ist, makroskopische Eigenschaften wie Härte auf Basis der chemischen Zusammensetzung und Wärmebehandlung vorherzusagen. Lensing hat das Programm um den wichtigen Faktor der Martensit-Starttemperatur erweitert, was entscheidende Fortschritte in der Materialwissenschaft verspricht.
Die Martensit-Starttemperatur ist die Temperatur, bei der sich die Gefügestruktur des Materials beim Abschrecken nach dem Glühen verändert. Diese Veränderungen führen zu einer signifikanten Erhöhung der Härte des Materials. Lensing’s Forschung zielt darauf ab, aus den gewünschten Eigenschaften eines Werkstoffs die ideale chemische Zusammensetzung zu berechnen, was in der Stahlindustrie von großem Nutzen sein könnte. Die vollständige Umwandlung der Gefügeform hängt wesentlich von der Martensit-Starttemperatur ab.
Martensitische Stähle und ihre Eigenschaften
Martensit selbst ist ein metastabiler Zustand, der durch eine schnelle Abkühlung aus der Hochtemperaturphase, z.B. aus Austenit, in die Niedertemperaturphase entsteht. Dieser Prozess gilt nicht nur für Metalle, sondern tritt auch bei Keramiken und Polymeren auf. Die Form des Martensits, die durch eine athermische und diffusionslose Umwandlung entsteht, wird häufig zur gezielten Beeinflussung der Eigenschaften von Stählen eingesetzt, insbesondere zur Erhöhung von Härte und Festigkeit.
Martensitischer Edelstahl wird typischerweise aus einer chemischen Zusammensetzung von 12-18% Chrom und 0,1-1,2% Kohlenstoff hergestellt. Er ist bekannt für seine hohe Festigkeit und Härte, jedoch ist die Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu anderen Edelstahlarten, wie etwa austenitischem Edelstahl, geringer. Martensitischer Edelstahl eignet sich hervorragend für Anwendungen in Bereichen wie der Medizintechnik, der Luft- und Raumfahrt und der Lebensmittelverarbeitung. Zu den gängigen Güteklassen zählen 403, 410 und 440C, wobei die Güteklasse 410 aufgrund ihrer guten Korrosionsbeständigkeit besonders verbreitet ist.
Anwendungen und Herausforderungen
Die vielseitigen Anwendungen des martensitischen Edelstahls umfassen Produkte wie Besteck, chirurgische Instrumente, Ventile sowie Turbinenschaufeln. Die besondere Magnetizität und Festigkeit dieses Stahls machen ihn in diesen Anwendungen besonders wertvoll. Dennoch hat dieser Stahl auch seine Herausforderungen: Eine unsachgemäße Pflege kann zu Rost führen, und das Schweißen erfordert sorgfältige Vorbereitungen und Wärmebehandlungen, um Risse zu vermeiden.
Die Martensit-Umwandlung spielt eine Schlüsselrolle bei der Härtung von Stählen. Die mechanischen Eigenschaften von martensitischen Legierungen sind eng mit der Martensit-Starttemperatur (MS) und der Martensit-Finish-Temperatur (MF) gekoppelt. Variationen in diesen Temperaturen können durch die Zugabe von Legierungselementen beeinflusst werden, was wiederum den Prozess der Martensitbildung in der Materialforschung und -entwicklung prägt.
Insgesamt zeigt sich, dass die Forschung von Jakob Lensing und die Eigenschaften von martensitischem Edelstahl zusammenbieten, um nicht nur die Materialtechnologie voranzubringen, sondern auch signifikante Einblicke in die Optimierung von Stahllegierungen zu ermöglichen. Die Entwicklung solcher Technologien könnte dazu beitragen, die Effizienz und Leistung in einer Vielzahl industrieller Anwendungen zu erhöhen.
Für weitere Informationen über die martensitischen Stähle, ihre Eigenschaften und Anwendungen, können Sie die Artikel von Ruhr-Universität Bochum, SteelPro sowie die umfassenden Details in Wikipedia einsehen.