Illustrazione schematica di un PB, un GB, e un CB. (A) PB, un confine tra due grani di diverso tipo reticolare. (B) GB, un confine tra due grani dello stesso tipo reticolare ma con differenti orientamenti cristallografici. (C) CB, definita da una netta discontinuità di almeno una concentrazione elementare all'interno di una regione reticolare continua, per esempio., un gradiente chimico molto netto. Si noti che i nostri CB non comportano alcun cambiamento nella struttura cristallina o nell'orientamento del reticolo. I diversi colori rappresentano atomi di diverso tipo di elemento. Credito: Progressi scientifici (2020). DOI:10.1126/sciadv.aay1430
Un team di ricercatori cinesi, Germania, Il Giappone e i Paesi Bassi hanno trovato un modo per utilizzare l'ingegneria chimica dei confini per creare acciaio resistente e flessibile senza la necessità di un alto contenuto di carbonio. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Progressi scientifici , il gruppo descrive la loro tecnica e come ha funzionato quando è stata testata.
I ricercatori fanno notare che il loro lavoro si basava sulla necessità di acciai altoresistenziali più leggeri da utilizzare nei trasporti e in altri progetti infrastrutturali. Notano inoltre che la maggior parte degli acciai altoresistenziali, in particolare quello con carico di rottura, richiede un alto livello di carbonio o altri elementi costosi. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno dimostrato che l'ingegneria chimica dei confini può essere utilizzata per produrre acciaio ad alta resistenza senza la necessità di aggiungere carbonio o altri elementi.
L'ingegneria chimica dei confini è una tecnica in base alla quale difetti molto piccoli nella microstruttura di un materiale, come l'acciaio, portare alla creazione di forti gradienti chimici. Se utilizzato con acciaio, il risultato è l'alternanza di grani di martensite e austenite, che rende l'acciaio più leggero di quanto sarebbe altrimenti. Ricerche precedenti hanno dimostrato che la creazione di piccoli difetti nell'acciaio potrebbe essere utilizzata per produrre un acciaio resistente meno costoso, ma così facendo tendeva a provocare danni quando veniva esposto a sforzi o calore.
Per aggirare i problemi precedenti con l'utilizzo dell'ingegneria chimica dei confini, i ricercatori hanno utilizzato una tecnica che ha generato confini chimici tra i domini dei grani di austenite alternati a piccole quantità di manganese. Il loro processo prevedeva la laminazione a freddo di acciaio a basso tenore di carbonio e il successivo trattamento di reversione con austenite per due ore. L'acciaio è stato quindi riscaldato in una regione di austenite monofase e raffreddato a temperatura ambiente. Durante la fase di raffreddamento, il metallo si stabilì in diverse fasi fino a raggiungere il suo stato finale. Il team ha testato la propria tecnica creando campioni utilizzando l'ingegneria chimica dei confini e altri utilizzando la tecnica standard. Hanno scoperto che la loro nuova tecnica ha prodotto un acciaio più resistente senza alcuna perdita di flessibilità rispetto al metodo standard. Hanno anche scoperto che i test hanno mostrato che l'acciaio creato utilizzando la nuova tecnica aveva un livello di resistenza superiore a 2.0 GPa.
© 2020 Scienza X Rete
