SOMMARIO
Gli acciai HSLA ( high-strength low-alloy ) costituiscono il classico sviluppo
metallurgico nel quale aggiunte di elementi di lega e processi termomeccanici vengono combinati per ottenere proprietà meccaniche desiderate attraverso il controllo della microstruttura. L’aggiunta di microalliganti ( niobio, vanadio, titanio ) ha lo scopo di contribuire all’aumento delle proprietà meccaniche principalmente attraverso
l’affinamento del grano ferritico, spesso insieme al rafforzamento per precipitazione e/o substrutturale ( dislocazioni ). L’affinamento del grano ferritico è il solo meccanismo di rafforzamento negli acciai HSLA che simultaneamente migliora anche la tenacità.
Il trattamento termomeccanico al quale sono stati sottoposti gli acciai HSLA considerati è la laminazione in controllo. Tale trattamento consiste nell’esecuzione di precisi programmi deformazione-temperatura al fine di migliorare in modo mirato le
caratteristiche meccaniche e microstrutturali finali. Gli scopi principali del processo di laminazione in controllo sono quelli di ridurre la sezione trasversale dei semiprodotti in acciaio e di influenzare la microstruttura finale della lamiera mediante trattamenti di deformazione meccanica effettuati a determinate temperature. Il risultato finale di tale trattamento è funzione quindi di numerose variabili: specifica composizione impiegata, entità della deformazione imposta, velocità di raffreddamento applicata, temperatura di arresto, ecc..
La presente tesi si pone come obiettivo quello di caratterizzare due gruppi di acciai al niobio prodotti dalla RIVA ACCIAI S.p.a. di Lesegno per individuare le correlazioni tra
microstruttura e proprietà meccaniche risultanti.
Il primo gruppo di acciai, denominati ACCIAI THAI, è caratterizzato da cinque diverse composizioni: gli acciai RH65, SR65, RR76, RM75 contengono microalliganti, mentre l’acciaio QG47 ne è privo.
Il secondo gruppo, gli ACCIAI HYDRAWEDGE, è caratterizzato da tre diverse composizioni: si ha un tenore di niobio che varia tra 0,08% e 0,09% ed un tenore di manganese che, passando dalla colata 112 alla colata 114, aumenta da 1,52% a 2,05%.
Per ognuna delle composizioni degli ACCIAI THAI si sono considerate sei diverse combinazioni di temperatura di fine laminazione ( 800°C e 750°C ) e di velocità di raffreddamento ( 10°C/s-12°C/s-20°C/s e 10°C/s-15°C/s-20°C/s ). Anche per gli ACCIAI HYDRAWEDGE si sono considerate sei diverse combinazioni per colata
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esaminata, ottenute da tre temperature di fine laminazione ( 800°C, 820°C e 850°C ) e due velocità di raffreddamento ( 12°C/s e 3°C/s ).
La tesi è articolata in:
- un capitolo dedicato alle caratteristiche generali degli acciai HSLA, ai loro impieghi ed ai meccanismi di rafforzamento dai quali sono caratterizzati: affinamento del grano ferritico, indurimento per soluzione solida, indurimento per precipitazione, indurimento per trasformazione microstrutturale;
- una presentazione del trattamento di laminazione in controllo nei suoi vari stadi;
- un paragrafo dedicato agli effetti del niobio, elemento che influenza la precipitazione di fasi secondarie, la ricristallizzazione, la microstruttura;
- un elenco delle composizioni dei due gruppi di acciai esaminati e delle caratteristiche dei cicli di laminazione ai quali sono stati sottoposti;
- una descrizione delle prove effettuate sui provini: prova di compressione a caldo, prova di trazione, prova di resilienza Charpy, prova di durezza Vickers e analisi metallografica;
- una presentazione dei risultati delle prove;
- un’analisi dei risultati ottenuti.
Gli acciai esaminati sono stati caratterizzati sotto forma di lamiera destinata al processo di tubificazione per linee di oleogasdotti. L’analisi microstrutturale e la costruzione dei diagrammi CCT ha permesso di identificare il tipo di microstrutture formate.
Dall’analisi dei risultati sperimentali ottenuti si ha:
1) sia nel caso degli ACCIAI THAI che degli ACCIAI HYDRAWEDGE si formano microstrutture caratterizzate da ferrite poligonale e ferrite aciculare;
2) gli ACCIAI THAI contenenti microalliganti hanno carico di rottura, carico di snervamento, durezza HV e resilienza molto più elevate dell’acciaio QG47 che non ne contiene;
3) elementi come molibdeno e nichel contribuiscono all’aumento delle proprietà
resistenziali perché nelle curve CCT spostano a destra il campo di esistenza della ferrite aciculare;
4) gli ACCIAI HYDRAWEDGE presentano in genere migliori proprietà resistenziali e maggiore resilienza degli ACCIAI THAI;
5) il manganese provoca un incremento del carico di rottura se non si supera l’1,8% di tenore e del carico di snervamento anche per tenori superiori al 2%;
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6) una microstruttura completamente caratterizzata da ferrite aciculare porta ad un miglioramento delle proprietà resistenziali ma ad un peggioramento della tenacità.
Da queste considerazioni si è concluso che l’influenza della composizione chimica è prevalente su quella delle variabili di processo ( soprattutto nel caso degli ACCIAI THAI ) e che l’affinamento del grano ferritico porta ad un miglioramento delle proprietà resistenziali e della resilienza.
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