Hochverschleißfeste Stähle auf Basis metastabil-austenitischer Gefügezustände (VeraMAG)

Im Projekt VeraMAG (Hochverschleißfeste Stähle auf Basis metastabil-austenitischer Gefügezustände) wollen Nachwuchsforscher und -forscherinnen der Ernst-Abbe-Hochschule Jena einen neuen Stahl für landwirtschaftliche Bodenbearbeitungsgeräte erarbeiten. Dieser soll gleichzeitig verschleißbeständig, kostengünstig und ressourcenschonend sein und dafür sorgen, dass Pflüge, Grubber oder Eggen länger halten. Geleitet wird das Projekt von Dr. Maik Kunert.

Herausforderung

Jedes Jahr werden in Deutschland etwa 12 Millionen Hektar Ackerland mit Bodenbearbeitungsgeräten wie Pflügen, Grubbern oder Eggen bearbeitet. Beim Kontakt mit Wurzeln, Pflanzenresten und Erde sind die Stahlteile dieser Geräte hohem Verschleiß ausgesetzt. Je härter der Stahl, desto besser kommt er mit solchen Bedingungen zurecht - allerdings verliert harter Stahl auch an Zähigkeit und reagiert dann empfindlich auf die Kollision mit Steinen, was wiederum die Haltbarkeit der Geräte beeinträchtigt. Gleichzeitig verursacht die Stahlherstellung in der Ökobilanz von Bodenbearbeitungsgeräten den größten Energieverbrauch. Es empfiehlt sich daher, für solche Geräte auf Stähle zurückzugreifen, die möglichst ressourcenschonend hergestellt werden können und unter den Bedingungen der landwirtschaftlichen Nutzung besonders langlebig sind.

Ziele und Vorgehen

Die Nachwuchsforscher und -forscherinnen der der Ernst-Abbe-Hochschule Jena beschäftigen sich im Projekt VeraMAG mit neuen Stählen für Bodenbearbeitungsgeräte. Anstatt ganz klassisch nach Möglichkeiten zu suchen, die Härte der Stähle zu erhöhen, will das VeraMAG-Team die Haltbarkeit des Stahls durch eine gezielte Phasenumwandlung verbessern, die lokal durch eine erhöhte Belastung initiiert wird. So können die landwirtschaftlichen Geräte länger im Einsatz bleiben und verbessern auf diesem Weg die Ökobilanz.

Im Zentrum der Arbeiten stehen Stähle mit einer speziellen Phasenzusammensetzung, so genannte metastabil-austenitische Stähle. Diese weisen nach einer mechanisch induzierten Phasenumwandlung eine extrem hohe Oberflächenhärte auf, allerdings noch keine ausreichende Zähigkeit. Das Projektteam hat zwei mögliche Gründe dafür ausgemacht, die im Projektverlauf beseitigt werden sollen: Zum einen reicht die Reinheit der bisher getesteten austenitischen Stähle nicht aus, so dass hochreine Versuchsschmelzen hergestellt werden; zum anderen soll ein spezifisches Gefügedesign die nötige Zähigkeit des Stahls erzeugen.

Innovationen und Perspektiven

Ist das Projekt erfolgreich, dann entsteht daraus ein neuartiger Stahl, den die wirtschaftlichen Projektpartner direkt für ihre Produkte nutzen und in die Großproduktion überführen können. Die längere Haltbarkeit und damit Nutzungsdauer für Bodenbearbeitungsgeräte kann einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil darstellen und schont zudem die Ressourcen. Zudem denkt das Projektteam bereits einen Schritt weiter: hochverschleißfeste Stähle könnten auch für Baumaschinen und Maschinen im Berg- und Tiefbau interessant sein, so dass zu diesen Themen Anschlussprojekte geplant sind.