Donation till LTU från Indexator och Rototilt stimulerar utvecklingen av extremt robusta ausferritiska stål
– Ausferrit möjliggör tekniksprång inom ultrahöghållfasta stål, eftersom det kombinerar extremt hög styrka med extrem seghet till rimlig kostnad, berättar docent Richard Larker, CTO vid Ausferritic AB och forskningschef vid Indexator och Rototilt. För 25 år sedan doktorerade Richard vid avd. för Materialvetenskap vid LTU.
– Donationen, samt den industridoktorand inom ausferrit som företagen finansierar, innebär en förstärkning av vår stålforskning, förklarar professor Marta-Lena Antti, nyutnämnd ämnesföreträdare i Materialteknik vid LTU.
Inom de världsledande företagen Indexator och Rototilt, verksamma i Vindeln Innovation Park, har docent Richard Larker lagt en vetenskaplig grund för industriell användning av ausferritiska material. År 2010 fick Richard den svenska gjutgodsbranschens Innovationspris (utsedd av Scania, Volvo & fem svenska gjuterier) för materialet SiSSADI™. Detta kombinerar de två starkaste utvecklingsområdena för den gjutna ”stålkomposit” som i dagligt tal kallas segjärn, nämligen ökad lösningshärdning med kisel (Si) samt en ausferritisk (helmetallisk) struktur på nanonivå. De senaste åren har kunskapen utvecklats vidare till att även omfatta ausferritiska stål (utan de små grafitkulor som finns i segjärnets stålmatris); detta stålmaterial kallas SiSSASteel™. Bägge materialen är patentskyddade. Ausferritiska stål har ännu bättre mekaniska egenskaper samt ger möjligheten att smida och valsa till stång, medan ausferritiska segjärn har bättre formgjutbarhet, kan dämpa vibrationer samt har 10 % lägre densitet.
Den ausferritiska stålstrukturen bildas i den donerade utrustningen, som är en saltbadsugn där en saltsmälta hålls vid en noggrant kontrollerad temperatur. Liksom för vanlig stålhärdning börjar processen med att stålet upphettas till mellan 900-1000°C för att sedan snabbkylas. Den avgörande skillnaden är att här kyls stålet inte lika långt ner i temperatur utan till de mellan 250-400°C som saltsmältan håller beroende på vilka mekaniska egenskaper som önskas; sedan varmhålls stålet i saltsmältan för att omvandling till ausferrit ska ske.
Utrustningen kommer bland annat att användas inom den nyligen startade projektet ”AusFerrit”, i vilket det strategiska innovationsprogrammet Metalliska material och VINNOVA satsar fyra miljoner under tre år, medan sju teknikföretag i Sverige satsar drygt tre miljoner i egna insatser. Två materialproducerade företag, Ovako Sweden och Smålands Stålgjuteri ska producera ausferritiska stål i pilotskala, medan de fyra företagen Atlas Copco, Indexator, Olofsfors och Rototilt utvärderar ausferritiska material i högbelastade komponenter. Dessutom engageras forskare vid Luleå Tekniska Universitet (LTU) för att ytterligare optimera egenskaperna.
– Företagen har förstått att det här kan vara det största tekniksprånget inom Fe-baserade material på länge, och projekt ”AusFerrit” ger möjligheten att snabbt utvärdera inom flera branscher, säger Richard Larker.
Ausferritiska material har två starka sidor: Dels får man en till rimlig kostnad oöverträffad kombination av styrka och seghet, dels får man en större nötningsbeständighet än konventionellt martensithärdat material.
– Materialen är extremt robusta och tål ojämnt fördelad belastning ovanligt bra, vilket gör det möjligt att designa tunnare och lättare utan att behöva oroa sig för att det ska spricka, förklarar Richard Larker.
Projektet kommer också att ta fram en inledningsvis svensk standard för ausferritiska stål, eftersom det inte finns någon sådan standard internationellt idag.
– Det här ska möjliggöra ett försprång för svensk industri som därmed blir mer konkurrenskraftig. Tillverka starkare, lättare och hållbarare utan att det blir dyrare, kanske till och med billigare, avslutar Richard Larker.