Auf der Suche nach stärkerem Stahl liefert ein systematischer Blick auf 120 Kombinationen von Legierungselementen Hinweise

Die Dekarbonisierung von Automobilen erfordert nicht nur eine Umstellung von Benzinmotoren auf Elektromotoren, sondern auch hochwertige Stahlteile, die den Betrieb der Motoren unterstützen und gleichzeitig das Gewicht der Fahrzeuge verringern. Hochleistungsstahlmaterialien können eine ruhigere Fahrt ermöglichen und dem Verschleiß durch Hochgeschwindigkeitsrotation in Motoren standhalten. Um sie herzustellen, muss der Prozess der Modifizierung der Stahloberfläche mit Kohlenstoff-, Stickstoff- und Legierungselementen optimiert werden.

Um die Wechselwirkungen zwischen Elementen in Stahl zu verstehen, wurde von einer Forschungsgruppe der Osaka Metropolitan University unter der Leitung von Associate Professor Tokuteru Uesugi von der Graduate School of Informatics eine systematische Untersuchung durchgeführt. Die Gruppe berechnete theoretisch 120 Kombinationen, wie 12 Legierungselemente, darunter Aluminium und Titan, mit Kohlenstoff während der Aufkohlung und Stickstoff im Nitrierprozess interagieren.

Die Ergebnisse wurden veröffentlicht in ISIJ International.

Die Ergebnisse zeigten, dass sich Titan, wenn es in einer bestimmten Anordnung angeordnet wird, mit Stickstoff oder Kohlenstoff verbindet und so das Eisen härtet. Die analytischen Daten der Gruppe zeigten auch, dass das Legierungselement einen größeren Metallradius als das Eisenatom haben muss, um sich gut zu verbinden.

„Obwohl es nicht einfach war, den Mechanismus anhand der Ergebnisse zahlreicher Berechnungen aufzuklären, verwendeten wir eine multiple lineare Regression und eine geschichtete Analyse durch Versuch und Irrtum“, erklärte Professor Uesugi. „Diese Ergebnisse sollen zu einem besseren Verständnis der Mechanismen der Stahlverstärkung und verbesserten Haltbarkeit sowie zur Entwicklung überlegener Materialien beitragen.“