Schematisk illustration av en PB, en GB, och en CB. (A) PB, en gräns mellan två korn av olika gallertyp. (B) GB, en gräns mellan två korn av samma gallertyp men med olika kristallografiska orienteringar. (C) CB, definieras av en skarp diskontinuitet av minst en grundkoncentration inuti ett gitterkontinuerligt område, t.ex., en mycket skarp kemisk gradient. Observera att våra CB inte involverar någon förändring i kristallstruktur eller gitterorientering. De olika färgerna representerar atomer av olika grundtyp. Kreditera: Vetenskapens framsteg (2020). DOI:10.1126/sciadv.aay1430
Ett team av forskare från Kina, Tyskland, Japan och Nederländerna har hittat ett sätt att använda kemisk gränsteknik för att skapa stål som är starkt och flexibelt utan behov av hög kolhalt. I deras papper publicerad i tidskriften Vetenskapens framsteg , gruppen beskriver sin teknik och hur bra den fungerade när den testades.
Forskarna noterar att deras arbete baserades på behovet av lättare höghållfasta stål för användning i transporter och andra infrastrukturprojekt. De noterar vidare att de flesta höghållfasta stål, särskilt det med ultimat draghållfasthet, kräver en hög halt av kol eller andra dyra grundämnen. I denna nya ansträngning, forskarna visade att kemisk gränsteknik kan användas för att tillverka höghållfast stål utan att behöva tillsätta kol eller andra element.
Chemical boundary engineering är en teknik där mycket små defekter i ett materials mikrostruktur, såsom stål, leda till skapandet av skarpa kemiska gradienter. När den används med stål, resultatet är alternerande korn av martensit och austenit, vilket gör stålet lättare än det skulle vara annars. Tidigare forskning har visat att att skapa små defekter i stål kan användas för att producera ett billigare tåligt stål, men att göra det tenderade att resultera i skador när den utsattes för påfrestningar eller värme.
För att komma runt tidigare problem med att använda kemisk gränsteknik, forskarna använde en teknik som genererade kemiska gränser mellan austenitkornsdomäner som alternerade med små mängder mangan. Deras process involverade kallvalsning av lågkolhaltigt stål och sedan utsätta det för en vanlig austenitåtergångsbehandling i två timmar. Stålet upphettades sedan till ett enfas austenitområde och kyldes till omgivningstemperatur. Under avkylningsstadiet, metallen satte sig i olika faser tills den nådde sitt slutliga tillstånd. Teamet testade sin teknik genom att skapa prover med kemisk gränsteknik och andra med standardtekniken. De fann att deras nya teknik resulterade i stål som var starkare utan någon förlust av flexibilitet jämfört med standardmetoden. De fann också att testning visade att stålet som skapades med den nya tekniken hade en hållfasthetsnivå över 2,0 GPa.
© 2020 Science X Network
