Hochfest und leicht Nanokristalle formen den Superstahl

Der Zusatz von Nickel verleiht einem neuen Stahl besondere Eigenschaften, berichten Forscher aus Südkorea. Er sei ideal zur Herstellung besonders sicherer Autos.

Walzen, glühen, kühlen: Der neue Stahl ist fest und leicht zugleich
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Walzen, glühen, kühlen: Der neue Stahl ist fest und leicht zugleich


Hamburg - Südkoreanische Wissenschaftler haben einen neuen leichten Stahl entwickelt, der zugleich hochfest und gut verformbar ist. Das berichten Hansoo Kim und seine Kollegen vom Graduate Institute of Ferrous Technology in Pohang in der Fachzeitschrift "Nature". Neben Eisen, Mangan und Aluminium enthält die Legierung auch Nickel. Das Material könnte etwa die Herstellung besonders sicherer Autos ermöglichen.

Die Wissenschaftler walzten den von ihnen entwickelten Stahl zunächst bei über 1000 Grad Celsius auf eine Dicke von drei Millimetern. Nach der Abkühlung folgte das Kaltwalzen zu ein Millimeter dünnen Blechen. Diese wurden danach bei etwa 900 Grad Celsius bis zu 60 Minuten geglüht, um Spannungen im Material zu verringern. Dann kühlten die Forscher die Bleche rasch auf 25 Grad ab. Anschließend untersuchten sie das Ergebnis mit verschiedenen Verfahren.

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Die besonderen Eigenschaften ihres Stahls - leicht, fest und doch verformbar - erklärt das Team damit, dass Nickel, dessen Anteil bei rund fünf Gewichtsprozent liegt, die Bildung von Nanokristallen aus spröden intermetallischen Verbindungen fördere. Diese Verbindungen weisen eine andere Kristallstruktur auf als die beteiligten Metalle. In diesen Nanokristallen sind im Vergleich zur übrigen Legierung die Anteile von Aluminium und Nickel höher und diejenigen von Eisen und Mangan niedriger.

Den Forschern zufolge behalten diese Nanokristalle bei der Verformung des Metalls ihre Struktur und sorgen so für Stabilität, zudem bleibe der Stahl durch ihre feine Verteilung verformbar.

Stefan Zaefferer vom Max-Planck-Institut für Eisenforschung in Düsseldorf ist vom Ergebnis der Studie überzeugt: "Es ist eine interessante Stahlentwicklung, die fantastische Eigenschaften aufweist." Das Verfahren könne außer beim Aufprallschutz für Fahrzeuge auch bei hochfesten Stählen zum Einsatz kommen, die bei der Herstellung stark verformt werden müssten.

Von Stefan Parsch, dpa/nik

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dr.u. 05.02.2015
1. Feinkornstahl
Feinkornstähle sind keine wirklich neue Erfindung. Und warum sollte dieser neue Stahl besonders leicht sein? Wegen des Nickels? Nickel hat mit 8,9g/cm³ eine höhere Dichte als Eisen mit 7,87 g/cm³. Nicht der Stahl ist aufgrund seiner Legierung besonders leicht, sondern die daraus gefertigten Bauteile können aufgrund der hohen Festigkeit des Stahls leichter gestaltet werden. Das ist dann aber eine konstruktive und keine metallurgische Aufgabe.
zauselfritz 05.02.2015
2. Das Geheimnis des Stahls
Das Geheimnis des Stahls ist eben doch noch nicht vollständig ergründet. Ausser Conan, der kannte es bereits. :)
Grubby 05.02.2015
3.
Wegen des hoeheren Aluminium ist der Stahl leichter, Ich denke. Und ich moecht die Zusammensetzung des Stahl weisen.
suomi15 05.02.2015
4.
Zitat von dr.u.Feinkornstähle sind keine wirklich neue Erfindung. Und warum sollte dieser neue Stahl besonders leicht sein? Wegen des Nickels? Nickel hat mit 8,9g/cm³ eine höhere Dichte als Eisen mit 7,87 g/cm³. Nicht der Stahl ist aufgrund seiner Legierung besonders leicht, sondern die daraus gefertigten Bauteile können aufgrund der hohen Festigkeit des Stahls leichter gestaltet werden. Das ist dann aber eine konstruktive und keine metallurgische Aufgabe.
Hätten sie nur mal einen Blick in die Originalarbeit geworfen, stünde hier nicht so viel Unsinn. Der neue "Superstahl" hat eine Dichte von 6.82 g cm^-3. Merke: Die Dichte einer Legierung erhält man nicht durch Mittelwertbildung der Dichten der Legierungsbestandteile. "Schwerere" Beimischungen können einen makroskopisch "leichteren" Werkstoff ergeben, wenn sie die Kristallstruktur entsprechend beeinflussen. Die Arbeit ist entgegen ihrer Annahme dem Bereich Metallurgie zuzuordnen. Konstruktive Überlegungen sind darin nicht zu finden.
dont_think 05.02.2015
5. Technologie des (Vor-)letzten Jahrhunderts ...
... oder auch der Eisenzeit. Wer leichte und sichere Fahrzeuge möchte, baut sie aus Kohlenstoff, Keramik, Silizium und Kunststoffen.
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