Innovative steels for structural and corrosion resistance applications

Nel corso degli ultimi anni la ricerca si è focalizzata sulla messa a punto di acciai innovativi a costo contenuto. Grande interesse è stato posto sullo sviluppo di nuovi acciai alto resistenziali in grado di avere una buona combinazione di elevate proprietà meccaniche, formabilità e saldabilità, e sullo sviluppo di acciai inossidabili bifasici nelle applicazioni richiedenti alta resistenza a corrosione e proprietà meccaniche. Inoltre la possibilità di progettare con materiali più leggeri, grazie all’elevata resistenza meccanica che presentano, il risparmio dovuto alla sostituzione di elementi costosi e all’utilizzo di nuovi processi produttivi hanno permesso una riduzione globale dei costi. Al fine di evitare problemi in esercizio con eventuali rotture catastrofiche si è resa necessaria una approfondita conoscenza degli aspetti critici di queste tipologie di acciai di ultima generazione, considerato il potenziale ampio utilizzo di tali materiali anche in applicazioni di uso comune. L’obiettivo di questa tesi è di analizzare gli effetti da un punto di vista metallurgico sulle proprietà principali caratterizzanti gli acciai inossidabili Duplex (DSS), gli acciai basso legati ad alto limite di snervamento (HSLA) e gli acciai alto resistenziali avanzati Dual Phase. Per una maggiore completezza della ricerca e una migliore interpretazione dei risultati ottenuti nello studio sperimentale è stata condotta una dettagliata ricerca bibliografica sullo stato dell’arte delle categorie di acciai considerati. Il lavoro sperimentale è stato diviso in due parti nelle quali sono stati messi in luce gli aspetti critici degli acciai inossidabili duplex e degli acciai alto resistenziali. La sezione riguardante gli acciai inossidabili duplex comprende uno studio completo sui fenomeni di precipitazione di fasi secondarie che hanno luogo durante trattamento termico di diverse tipologie di tali acciai. In una fase successiva lo studio si è concentrato sui cosiddetti “Lean” Duplex, caratterizzati da un minore contenuto di elementi in lega. In particolare è stata rilevata una certa relazione tra la presenza e distribuzione di fasi infragilenti e le proprietà di tenacità di due acciai inossidabili “Lean” Duplex. Negli acciai “Lean” Duplex il contenuto di elementi costosi e volatili quali il Ni è ridotto per mantenere contenuto il loro costo. Il Ni viene sostituito principalmente dal Mn, avente tuttavia un minore potere stabilizzante nei confronti della fase austenitica (γ), che potenzialmente può evolvere in “lath” martensite ferromagnetica (α') con la deformazione a freddo. L’introduzione di questa nuova fase nel materiale può indurre cambiamenti nelle proprietà del materiale stesso. Pertanto la possibile trasformazione γ→α' in seguito a laminazione a freddo è stata valutata mediante misure magnetica e diffrazione a raggi X. La seconda parte del lavoro è stata incentrata sull’influenza della microstruttura sulle proprietà meccaniche e di saldabilità di acciai alto resistenziali. Le proprietà a fatica e la saldabilità sono di estrema importanza in questa classe di acciai, specialmente se destinati ad applicazioni nel campo auto motive. È stato quindi analizzato il ruolo che gli elementi microalliganti e gli specifici trattamenti termo meccanici rivestono sulle proprietà a fatica e sul relativo meccanismo di frattura in diverse tipologie di acciai HSLA. Inoltre sono stati valutati gli effetti della variazione dei parametri di saldobrasatura sulle proprietà microstrutturali e meccaniche di un acciaio DP.