Korzystając ze stali o lepszej wytrzymałości można by na przykład budować bardziej oszczędne i cichsze samochody o mniejszej masie dzięki stosowaniu mniejszej ilości materiału wytrzymującego wyższe obciążenia i bardziej odpornego na zużycie.

Aby uzyskać mocniejszą stal, należy zoptymalizować proces modyfikacji powierzchni stali pierwiastkami stopowymi, węglem i azotem. Zespół naukowców z Osaka Metropolitan University kierowany przez prof. Tokuteru Uesugi przeprowadził systematyczne badania dotyczące tego zagadnienia.

Grupa teoretycznie obliczyła 120 kombinacji interakcji 12 pierwiastków stopowych, w tym aluminium i tytanu, z węglem podczas nawęglania i azotem w procesie azotowania.

Wyniki (DOI: 10.2355/isijinternational.ISIJINT-2024-062) wykazały, że tytan umieszczony w określonym układzie wiąże się z azotem lub węglem, tworząc azotki lub węgliki tytanu i utwardzając stal.

Naukowcy wykazali również, że aby dobrze się wiązać, pierwiastek stopowy musi mieć większy promień metaliczny niż atom żelaza (promień metaliczny to połowa odległości pomiędzy atomami pierwiastka tworzącymi strukturę krystaliczną).

„Chociaż wyjaśnienie mechanizmu na podstawie wyników licznych obliczeń nie było łatwe, zastosowaliśmy wielokrotną regresję liniową i analizę warstwową metodą prób i błędów – zaznaczył profesor Uesugi. - Oczekujemy, że wyniki te przyczynią się do lepszego zrozumienia mechanizmów wzmacniania stali i poprawy jej trwałości, a także do opracowania doskonalszych materiałów”.(PAP)

Paweł Wernicki

pmw/ agt/