I ricercatori della South Ural State University stanno lavorando alla produzione di un innovativo, super leggero, e un tipo di acciaio super resistente chiamato bainite. Questo nuovo materiale ha potenziali applicazioni nell'industria aeronautica, ingegneria meccanica e industria della difesa.

Gli sviluppi sono stati pubblicati in Fisica dei metalli e metallografia . Gli autori dell'articolo sono Dottore in Scienze (Fisica e Matematica), Professor Djalal Mirzayev e Professore Associato del Dipartimento di Optoinformatica dell'Istituto SUSU di Scienze Naturali e Matematica Ivan Buldashev.

Acciaio altamente resistente e malleabile

L'acciaio è una lega di ferro e carbonio, ma a seconda della temperatura a cui viene riscaldato il ferro, è possibile ottenere diverse strutture in acciaio. Questo perché nell'intervallo da zero a 911 gradi Celsius, le proprietà del ferro cambiano completamente. A una temperatura inferiore a 911 gradi Celsius, l'austenite entra in una fase più malleabile e morbida chiamata ferrite, che si forma con un lento raffreddamento. Nella produzione, la ferrite viene utilizzata per la lavorazione. Però, con raffreddamento d'urto, l'austenite forma una fase superdura chiamata martensite.

"La martensite è una fase solida dell'acciaio, poiché durante il raffreddamento rapido, il carbonio non è in grado di separarsi completamente come il carburo e rimane "incastrato" nella struttura. Inoltre, durante questo tipo di raffreddamento, compaiono molti difetti microscopici:dislocazioni, che non sono pericolosi, ma indebolire l'acciaio. La martensite è allo stesso tempo una struttura dura e fragile. Il nostro obiettivo è creare un acciaio che mantenga l'elevata durezza della martensite e una sufficiente malleabilità, ed è quindi più forte, " dice Djalal Mirzayev.

Nuovo acciaio per l'industria petrolifera

La base della ricerca attuale è bainite, che è simile alla martensite. Viene prodotto aggiungendo elementi come nichel, cromo, manganese e silicio. Mantenendo il più alto livello di forza, la bainite ha una malleabilità maggiore della martensite. Però, la malleabilità della bainite non è definitiva. I ricercatori della SUSU stanno lavorando per ottenere bainite senza carburi, che consentirà di aumentarne la resistenza agli urti, poiché le particelle di carburo sono concentratori di stress che stimolano la frattura. Un altro aspetto importante è il taglio dei tempi di produzione necessari per questo tipo di acciaio.

È importante notare che questo nuovo acciaio diventerà dal 15 al 30 percento più resistente. Potrebbe trovare applicazione nell'industria della difesa e nell'industria petrolifera. I tubi realizzati in bainite senza carburi non solo avranno un'elevata resistenza agli urti, avranno anche una resistenza durevole nei climi artici. Nel futuro, gli scienziati lavoreranno alla ricerca della composizione ottimale del nuovo acciaio, le cui proprietà dipenderanno dal settore a cui sarà destinato il materiale.