La Metallurgia Italiana https://www.fracturae.com/index.php/aim La rivista "La Metallurgia Italiana", dal 1909, è il mensile d'informazione tecnico-scientifica più autorevole del settore metallurgico. en-US aim@aimnet.it (Associazione Italiana Metallurgia) aim@aimnet.it (Associazione Italiana Metallurgia) Mon, 13 Jul 2015 00:00:00 +0000 OJS 3.1.1.4 http://blogs.law.harvard.edu/tech/rss 60 Caratterizzazione di leghe Zama 2 pressocolate in riferimento a fenomeni connessi con l’invecchiamento https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1549 <p>Campioni di lega Zama 2 (ZP0430: Zn-4Al-3Cu) opportunamente prodotti con processo di pressocolata, sono<br />stati sottoposti a differenti condizioni di invecchiamento naturale (tempi da 21 a 330 giorni) ed artificiale (tempi<br />di 1, 3, 8 e 20 ore e temperatura di 100 °C). Nelle varie condizioni di trattamento i campioni sono stati sottoposti<br />ad analisi metallografica, roentgenografica, a misure dimensionali ed a caratterizzazione meccanica per valutare<br />l’influenza delle condizioni di invecchiamento sulle caratteristiche microstrutturali, meccaniche e dimensionali di<br />tale lega. Si sono riscontrate significative diminuzioni di caratteristiche meccaniche e resistenziali nel processo<br />di invecchiamento, una dimensione dei cristalli primari della fase più ricca in Zn (h) fortemente influenzata dalla<br />distanza dalla superficie oltre che dalla massività del singolo componente, mentre le variazioni dimensionali<br />misurate, in alcuni casi anche del 3% relativo, non evidenziano un andamento continuo. Analisi roentgenografiche<br />sono state effettuate per individuare la costituzione della lega e gli stati tensionali conseguenti al processo<br />produttivo che possono giustificare la non continuità delle variazioni dimensionali.</p> G. Ubertalli, F. Rosalbino, P. Matteis, G. Scavino, D. Firrao, F. Scandaliato ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1549 Mon, 13 Jul 2015 13:29:39 +0000 Studio e ottimizzazione del trattamento termico T6 per la lega 7068 https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1548 <p>La lega 7068 è una lega Al-Zn-Mg-Cu oggigiorno ampiamente utilizzata nei settori aeronautico ed automotive per<br />la produzione di componenti meccanici a cui sono richieste eccellenti proprietà meccaniche. Attualmente questa<br />lega viene impiegata anche per realizzare componenti per materiale ed attrezzature specifiche per le attività di<br />arrampicata sportiva. L’obiettivo di questo lavoro è l’ottimizzazione dei parametri del trattamento termico T6 al fine<br />di ottenere le migliori proprietà meccaniche possibili. Lo studio ha previsto la valutazione dell’effetto di due diversi<br />trattamenti termici T6, le cui differenze risiedono nei parametri di solubilizzazione ed invecchiamento utilizzati.<br />E’ stata valutata l’influenza del trattamento termico sia sulla microstruttura che sulle proprietà meccaniche di<br />alcuni campioni ottenuti attraverso un processo di estrusione. I risultati ottenuti sono stati confrontati con quelli<br />di campioni, sempre ottenuti per estrusione, ma sottoposti solamente ad un trattamento di ricottura. Attraverso<br />l’analisi dei risultati ottenuti sono stati individuati i parametri ottimali del trattamento termico T6 adatti per<br />conseguire una eccellente resistenza meccanica.</p> M. Rosso, I. Peter, C. Castella ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1548 Mon, 13 Jul 2015 13:26:44 +0000 Compositi a matrice di alluminio rinforzati con nanoparticelle di allumina prodotti mediante un processo di metallurgia delle polveri https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1547 <p>Sono stati prodotti fili di Al rinforzati con particelle nanometriche di Al2O3 mediante un processo di metallurgia<br />delle polveri basato sulla macinazione severa e sulla consolidazione di polveri tramite estrusione a caldo.<br />Le billette nanocomposite sono state infine laminate a freddo. Questa procedura ha consentito di preparare<br />nanocompositi caratterizzati da un rinforzo nanometrico omogeneamente disperso in una matrice metallica a<br />grani ultrafini. La macinazione ha provocato la frammentazione dell’ossido superficiale che copriva le particelle<br />di Al e la rottura dei cluster di nano-allumina aggiunti ex situ. I nanocompositi mostrano proprietà meccaniche<br />migliorate in termini di durezza e resistenza a trazione. Essi esibiscono inoltre eccellenti capacità di damping ad<br />alta temperatura.</p> R. Casati, D. Dellasega, A. Tuissi, E. Villa, M. Vedani ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1547 Mon, 13 Jul 2015 13:24:58 +0000 Fluidity of Aluminium Foundry Alloys: Development of a Testing Procedure https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1546 <p>The aim of this work is the study and the development of a specifi c testing methodology for evaluating the<br />fl uidity of aluminium foundry alloys. This method, based on the Archimedean spiral, is intended to be easily and<br />practically used in foundry. The necessary device to perform the tests is made by sand moulds and it reproduces<br />the Archimedean spiral cavity where the molten alloy is poured. An A356 alloy has been used and a series of tests<br />has been carried out with the purpose to make the methodology operative according to a standardized operating<br />sequence. The focus has been the maximum repeatability of the results. Fluidity tests, carried out at different<br />molten metal temperature, have been performed both on the laboratory scale and within a foundry plant, and<br />they have concerned either the EN standard alloy and the grain refi ned and Sr-modifi ed one. Finally, a specifi c<br />experimental test has been numerically studied by means of a commercial process simulation software. The<br />obtained results suggest to increase appropriately the initial temperature of the bath to improve the repeatability<br />of the experiments. Furthermore, thin section of the spiral cavity induces high cooling rates able to prevail over the<br />effects of preliminary treatments of the molten bath.</p> D. Caliari, G. Timelli, F. Bonollo, P. Amalberto, P. Giordano ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1546 Mon, 13 Jul 2015 13:18:01 +0000 Adiabatic heating and role of the intermetallic phase on the ECAP-induced strengthening in an Al-Cu alloy https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1545 <p>In the present work, the strengthening effect of the Fe-rich intermetallic phases in a 2219 aluminum alloy subjected<br />to equal-channel angular pressing (ECAP) has been studied. Three different deformation conditions, corresponding<br />to the as-extruded, ECAP/A-1 pass and ECAP/A-2 passes were considered. Mechanical and morphological<br />characterizations have been performed by microhardness tests, light microscopy, transmission electron microscopy<br />and scanning electron microscopy observations. All the contributions to the strengthening due to solid solution,<br />dislocation boundary and secondary phase have been discussed. The electron microscopy study focused on the<br />evaluation of the strengthening effect generated by the (Fe,Mn,Cr)3Si2Al15 intermetallic. This strengthening effect,<br />generated by coarse precipitates such are the Fe-rich intermetallics, has also been correlated to the morphological<br />particle aspect. The ECAP-induced adiabatic heating strengthening contribution was also determined. A<br />strengthening combination model of all the microstructure terms was proposed and applied to this case to meet the<br />alloy yield stress at the two different ECAP straining levels corresponding to the first and the second pass via route A.</p> M. Cabibbo ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1545 Mon, 13 Jul 2015 13:15:19 +0000 Quick pump down and pressure control in vacuum steel degassing https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1544 <p>Steelmakers who want to go for quality improvement by vacuum treatment in secondary metallurgy often have<br />only a rough idea regarding the kind of vacuum pump to be selected, the needed suction capacity, the pump down<br />time and the essential selection criteria. For both kinds of vacuum pumps, Steam Ejector Vacuum Pumps (SVP)<br />or dry operating Mechanical Vacuum Pumps (MVP) a lot of information has been given in the recent literature<br />[1-5] such that the choice of suction capacity can be made according to the kind of vacuum process used and the<br />metallurgical possibilities of the RH- or the VD-process.</p> W. Burgmann ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1544 Mon, 13 Jul 2015 13:14:18 +0000 Comportamento a fatica ad alta temperatura di una ghisa sferoidale Si-Mo https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1543 <p>Le ghise sferoidali legate con silicio e molibdeno sono usate per fabbricare i collettori dei gas di scarico<br />dei motori a combustione interna impiegati su automobili prodotte in grande serie. In questi componenti, la<br />massima temperatura puntuale, quando il motore lavora a pieno carico, può essere superiore a 750 °C, ed i<br />principali meccanismi di danneggiamento in servizio sono l’ossidazione ad alta temperatura e la fatica termomeccanica.<br />In questo lavoro si esamina il comportamento meccanico di una ghisa Si-Mo in funzione della<br />temperatura, sia mediante prove di durata a fatica a termine di 10 milioni di cicli, sia anche mediante prove<br />di trazione e di compressione, seguite da osservazioni frattografiche. I risultati delle prove meccaniche sono<br />correlati con le microstrutture e con il precedente trattamento termico.</p> P. Matteis, G. Scavino, A. Castello, D. Firrao ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1543 Mon, 13 Jul 2015 13:11:34 +0000 Microstructure and Mechanical properties of Borated Stainless Steel (304B) GTA and SMA welds https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1542 <p>Borated stainless steels are used in nuclear power plants due to their high capacity to absorb thermal neutrons.<br />Borated Stainless Steels are being used to control neutron criticality in reactors as control rods, shielding<br />material, spent fuel storage racks and transportation casks. In the present study, an attempt has been made<br />to investigate the microstructural and mechanical properties of the borated stainless steel welds made on<br />10 mm thick plates, using SMAW and GTAW welding processes. Microstructural investigations revealed that<br />the fusion zone in GTAW exhibited dendritic structure with eutectic constituents in interdendritic regions. GTA<br />welds failed in the partially melted zones formed (PMZ) immediately adjacent to the fusion zone, while the<br />SMA welds failed in the base metal because of the high heat input used per pass in GTAW process resulting in<br />larger PMZ. The heat input in GTAW was very high compared to the SMAW while both the welds exhibited high<br />joint efficiencies, SMA welds were found to be superior. Impact testing revealed that welds made using SMA<br />exhibited significantly higher toughness as the filler does not contain boron. It has been concluded that high<br />efficiency welded joints can be made on 304B plates using both the processes.</p> G. RajaKumar, G. D. J. Ram, S. R. K. Rao ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1542 Mon, 13 Jul 2015 13:09:58 +0000 Produzione di spugne di acciaio tramite metallurgia delle polveri https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1541 <p>I materiali cellulari sono caratterizzati da un’interessante combinazione di proprietà fisiche e meccaniche. In<br />questo contesto, le schiume metalliche in acciaio possono essere impiegate come alternativa alle leghe leggere<br />in tutte quelle applicazioni dove si necessita un buon compromesso tra leggerezza e resistenza meccanica. In<br />questo studio viene presentato un nuovo approccio per la realizzazione di spugne in acciaio tramite metallurgia<br />delle polveri utilizzando sfere di SiC come riempitivo. Terminato il processo produttivo le particelle ceramiche<br />sono state rimosse tramite lisciviazione e le spugne sono state caratterizzate dal punto di vista morfologico,<br />microstrutturale e meccanico. Il risultato della caratterizzazione ha dimostrato la fattibilità del processo<br />produttivo per l’ottenimento di spugne metalliche in acciaio.</p> A. Gruttadauria, S. Barella, C. Di Cecca, D. Mombelli, C. Mapelli, E. M. Castrodeza ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1541 Mon, 13 Jul 2015 13:08:40 +0000 Solid fraction determination via dsc analysis https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1540 <p>The solid fraction trend as a function of temperature, Fs(T), is an important parameter in different sectors of<br />metallurgy: from the study of the rheological behaviour of alloys to the simulation of foundry processes as well<br />as in the semi-solid forming techniques. The thermal analysis, in particular the differential calorimetric one<br />(DSC), can represent an optimal tool for measuring the actual solid fraction of an alloy. As known DSC results<br />depend on the used test parameters (sample mass and heating rate), on the calorimetric tracings and on the<br />peaks interpretation. The aim of the present work is the identification of test conditions that allow to better<br />estimate the solidification phenomenon thus to make the DSC analysis a reliable tool for the Fs(T) definition.<br />The A356 aluminium alloy was used for the DSC analyses.<br />The experimental data obtained, varying the heating rate and the sample mass, were compared to those<br />calculated by simulation obtained using CompuTherm Database® and Pandat® software.</p> G. Gottardi, A. Pola, G.M. La Vecchia ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1540 Mon, 13 Jul 2015 13:06:44 +0000 Stress residui in W depositato mediante plasma spray: effetto del substrato e delle modalità di processo https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1539 <p>Il tungsteno è un ottimo materiale per ricoprire componenti di prima parete e proteggerli dai danni derivanti<br />dall’ esposizione al plasma nei futuri reattori a fusione nucleare. Mediante la tecnica del Plasma Spray sono<br />stati realizzati rivestimenti spessi di tungsteno su diversi substrati tra cui l’acciaio austenitico AISI 316L,<br />l’acciaio martensitico AISI 420 e la lega di rame CuCrZr. La tecnica del Plasma Spray è stata usata per la<br />semplicità, la possibilità di ricoprire superfi ci estese e di geometria complessa e i costi relativamente bassi.<br />Questo lavoro descrive gli stress residui misurati con diffrazione dei raggi X nei diversi sistemi rivestimentosubstrato<br />ponendo particolare attenzione al ruolo dell’interfaccia. I risultati indicano chiaramente la<br />fondamentale importanza di tale interfaccia e della sua ottimizzazione al fi ne della compatibilità termomeccanica<br />tra tungsteno depositato e metallo del substrato.</p> L. Ciambella, G. Maddaluno, R. Montanari, E. Pakhomova ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1539 Mon, 13 Jul 2015 13:05:13 +0000 Mechanical and microstructure characterization of hard nanostructured N-bearing thin coating https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1538 <p>Tools for machining are made of hard steels and cemented carbide (WC-Co). For specialized applications, such as aluminium<br />machining, diamond or polycrystalline cubic boron nitride are also used. The main problem with steel, is that it exhibits<br />a relatively low hardness (below 10GPa) which strongly decreases upon annealing above about 600K. Thus, the majority<br />of modern tools are nowadays coated with hard coatings that increase the hardness, decrease the coefficient of friction<br />and protect the tools against oxidation. A similar approach has been recently used to obtain a longer duration of the dies<br />for aluminium die-casting. Multi-component and nanostructured materials represent a promising class of protective hard<br />coatings due to their enhanced mechanical and thermal oxidation properties. Surface properties modification is an effective<br />way to improve the performances of materials subjected to thermo-mechanical stress. Three different thin hard nitrogen-rich<br />coatings were mechanically, microstructurally, and thermally characterized: a 2.5 micron-thick CrN-NbN, a 11.7 micron-thick<br />TiAlN, and a 2.92 micron-thick AlTiCrxNy. The CrN-NbN coating main feature is the fabrication by the alternate deposition<br />of 4nm thick-nanolayer of NewChrome (new type of CrN, with strong adhesion and low coating temperature). All the three<br />coatings can reach hardness and elastic modulus in excess of 20, and 250 GPa, respectively. Their main applications include<br />stainless steel drawing, plastic materials forming and extrusion and aluminum alloys die-casting. The here studied TiAlN (SBN,<br />super booster nitride) is one of the latest evolution of TiAlN coatings for cutting applications, where maximum resistance to<br />wear and oxidation are required. The AlTiCrxNy combines the very high wear resistance characteristic of the Cr-coatings and<br />the high thermal stability and high-temperature hardness typical of Al-containing coatings.<br />All the coatings were deposited on a S600 tool steels. The coatings were subjected to two different thermal cycling tests: one<br />for 100 thermal cycles consisting of 60 s dwelling time, respectively at the high- (573 to 1173 K) and at the room-temperature,<br />a second for 100 thermal cycles consisting of 115s dwelling time, at same temperatures of the first test, followed by 5s<br />dwelling at room-temperature. The investigated coatings showed a sufficient-to-optimal thermal response in terms of stability<br />of hardness, elastic modulus, and oxidation behavior. The temperature induced hardness and elastic modulus coating<br />variations were measured by nanoindentation.</p> M. Cabibbo, N. Clemente, M. El Mehtedi, S. Spigarelli, M. Daurù, A. S. Hammuda, F. Musharavati ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1538 Mon, 13 Jul 2015 13:03:27 +0000 Corrosione di materiali compositi a matrice metallica MMC con rinforzo ceramico https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1537 <p>I materiali compositi a matrice metallica (MMC) sono materiali avanzati con elevate proprietà fisiche e<br />meccaniche. In questo lavoro vengono studiati e messi a confronto il comportamento a corrosione di due<br />tipologie di MMC con matrice in alluminio e rinforzo particellare in allumina. I dati ottenuti con le prove<br />elettrochimiche, eseguite immergendo i provini in soluzione 3.5% NaCl, mostrano come la corrosione negli<br />MMC sia influenzata sia dalla presenza delle particelle di allumina ma soprattutto dai composti intermetallici<br />presenti nella matrice che risultano essere i siti preferenziali di innesco della corrosione per pitting.</p> M. Bragaglia, G. Montesperelli, R. Montanari ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1537 Mon, 13 Jul 2015 12:52:53 +0000 Inibitori di corrosione per calcestruzzo armato: 15 anni di sperimentazione @PoliLaPP https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1536 <p>La corrosione delle armature è la principale causa di degrado delle strutture in calcestruzzo armato. La sua<br />prevenzione si attua in primo luogo in fase di progettazione mediante l’utilizzo di calcestruzzo di adeguata<br />qualità e spessore di copriferro opportuno. In presenza di ambienti particolarmente aggressivi o per strutture<br />che richiedano una vita di servizio particolarmente lunga, è possibile adottare metodi di prevenzione aggiuntiva<br />tra i quali gli inibitori di corrosione offrono una soluzione semplice ed a costi contenuti. Gli inibitori di corrosione<br />possono essere utilizzati sia come tecnica preventiva, qualora siano aggiunti durante l’impasto del calcestruzzo,<br />sia come sistema di ripristino se applicati sul calcestruzzo indurito. In questa memoria sono presentati i risultati<br />della sperimentazione relativa all’utilizzo di inibitori di corrosione per calcestruzzo che si è sviluppata negli ultimi<br />15 anni presso PoliLaPP, Laboratorio di corrosione dei materiali “P. Pedeferri” del Politecnico di Milano.</p> F. Bolzoni, A. Brenna, G. Fumagalli, S. Goidanich, L. Lazzari, M. Ormellese, MP. Pedeferri ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1536 Mon, 13 Jul 2015 12:50:31 +0000 Validity of Wulff construction used for size-dependent melting point of nanoparticles https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1535 <p>An integrated model based on the variant of Ba/Bt, is established to predict size-dependent melting point of<br />nanoparticles by considering the geometric and energetic characteristics of Wulff construction. Ba is the rest<br />bond number and Bt denotes the total bond number without broken bonds in a Wulff construction. Without<br />any adjustable parameters, this model predicts a decreasing trend of melting point with the size dropping for<br />nanoparticles. The good agreement between theoretical predictions and the evidences in experiments and<br />molecular dynamic simulation confirms the validity of Wulff construction in describing thermodynamic behaviors<br />of nanoparticles even with no need in considering their crystalline structures.</p> S. Zhang, L. Zhang, L. Chen ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1535 Mon, 13 Jul 2015 12:46:11 +0000 Implementation of an open-die forging process for large hollow shafts for wind power plants with respect to an optimized microstructure https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1534 <p>To realize large wind power plants in an economically feasible way, it is necessary to identify potential for<br />lightweight design of the generator hollow-shafts, which are commonly produced by casting. The weight of<br />these shafts can significantly be reduced by producing them by open-die forging, since the forming of the<br />material leads to a higher strength, which allows to reduce the wall thickness noticeable. This paper describes<br />the development and implementation of a forging process for hollow shafts with respect to an optimized<br />microstructure. To numerically investigate this process, a realistic finite element simulation model was<br />developed in a first step. The kinematic of the tools has been implemented authentically to provide a realistic<br />material flow and process conditions. Additionally, a material model for the steel 42CrMo4 was integrated into<br />the simulation model to predict the resulting microstructure. Using the implemented FE model, the forging<br />process was optimized manually to achieve a homogeneous and fine-grained microstructure. The optimization<br />was based upon a variation of different forging parameters and the sequence of forging steps. In the next<br />step, a forging on laboratorial scale was performed to validate the simulation model. For this purpose, after<br />forging, specimens from the hollow shaft were evaluated by metallography to determine the final grain size. A<br />comparison of the results with the numerical simulation showed a general agreement of the measured grain<br />size with the numerically calculated grain size. Based upon these results, the process model was transferred<br />to an FE model with an industrial scale. By this it was possible to analyze the transferability of the used FE<br />model regarding the assumptions about the kinematics and the sequence of the forging steps. A numerical<br />investigation of the industrial process proved the scalability of the process to an industrial relevant geometry.</p> M. Wolfgarten, D. Rosenstock, L. Schaeffer, G. Hirt ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1534 Mon, 13 Jul 2015 12:43:29 +0000 Fakes in African art: study of a reliquary fi gure (Mbulu-Ngulu) from gabon https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1533 <p>The aim of the present work is the chemical and microstructural characterisation of a reliquary fi gure, stylistically<br />consistent with the art of the Kota population, which lived in the eastern part of Gabon (Africa). The artefact was<br />subjected to preliminary observation by stereomicroscopy, and then Optical Microscopy (OM) and Scanning<br />Electron Microscopy (SEM) analyses are carried out on a fragment and on surface compounds. Lastly, AMS<br />radiocarbon dating of the wooden support allowed further information about the production period to be obtained.<br />The results show that the artefact was produced by a Cu-Zn alloy and contains non-metallic impurities made up of<br />S and Se. The greenish and whitish surface compounds, which are mainly collected near the nails and in proximity<br />to the overlaid sheets, are probably only partly related to natural corrosive processes. Finally, radiocarbon dating<br />established that the wooden support certainly dates after 1950.</p> C. Soffritti, E. Fabbri, A. Fortini, M. Merlin, g.L. garagnani ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1533 Mon, 13 Jul 2015 12:40:48 +0000 On the aging of a hyper-eutectic Zn-Al alloy https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1532 <p>Zinc alloys are widely used in different fields, like handles and locking, fashion and design as well as automotive<br />or electronics, thanks to their good mechanical and technological properties combined with low cost and easy<br />formability. A limit to a wider use of these alloys is the aging phenomenon that causes a drop in their mechanical<br />properties in time. In order to improve their use in competition with more expensive copper and aluminum alloys,<br />in the last years the research has been addressed to develop new Zn-alloys compositions. One of these new<br />alloys, containing 15 wt% of Al and 1 wt% of Cu, appears to be suitable for both foundry and plastic deformation<br />forming processes, as resulted from preliminary laboratory and industrial trials. Being a newly developed alloy,<br />many properties have still to be investigated, to better understand the effective potentiality for proper industrial<br />applications. In this paper the ageing behavior of die-cast Zn-15Al-1Cu hyper-eutectic alloy was studied by means<br />of tensile tests and microstructural analyses. It was demonstrated that the alloy suffers from a drop in mechanical<br />properties, in particular at the very beginning of soaking at high temperature. A first analysis of the microstructure<br />by optical and scanning electron microscope was not able to fully point out the causes of the aging phenomenon.</p> A. Pola, M. Gelfi, G. M. La Vecchia, L. Montesano ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1532 Mon, 13 Jul 2015 12:37:47 +0000 Microstructural characterization and production of high yield strength rebar https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1531 <p>Various technical standards from all over the world set out the mechanical and chemical characteristics for high<br />yield strength rebar. High yield strength rebar - as defined in this study – is applied to all concrete reinforcement<br />steel grades which require a minimum yield strength of 600MPa. The standards concerning rebar production were<br />reviewed in order to select all the possible grades that come under the above-mentioned definition.<br />This research project aims to determine if by applying an in-line quenching and self-tempering process, the<br />technological requirements for high yield strength rebar, as specified in the standards, can be met, in order to<br />optimize the chemical composition and save on alloying elements. The work can be divided into two different<br />phases. The preliminary phase took place in the metallurgical laboratory of Danieli’s research center and the<br />second phase in an industrial plant. Tests done in the laboratory set out to evaluate the effect of quenching<br />and chemical composition on the rebar’s final mechanical properties and microstructure. The purpose of the<br />industrial-scale tests was to evaluate the potential of DANIELI’s in-line quenching and self-tempering process,<br />referred to as QTB (Quenching and Tempering Bar process), applied to high-strength steels. At the end of the<br />lab tests, three different chemical compositions were selected, deemed suitable for the production of high yield<br />strength rebar. In the industrial-scale tests it was then possible to evaluate the performance of the QTB process<br />in the production of high yield strength rebar in terms of operating flow rates / pressures, optimized chemical<br />compositions, productivity and process stability.</p> E. Mansutti, G. Luvarà, C. Fabbro, N. Redolfi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1531 Mon, 13 Jul 2015 12:34:59 +0000 Trattamenti termochimici di nitrurazione e post-ossidazione su acciai 17-4PH: ottimizzazione dei parametri di processo per massimizzare la resistenza a corrosione https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1530 <p>L’acciaio inossidabile 17-4PH viene solitamente trattato termicamente per incrementarne le proprietà<br />meccaniche. Per migliorare ulteriormente la resistenza ad usura di tale acciaio è possibile sottoporlo a trattamenti<br />termochimici, quali ad esempio la nitrurazione. Trattandosi di un acciaio inossidabile, in grado di presentare allo<br />stato di fornitura una notevole resistenza a corrosione conferita dall’elevato contenuto di cromo presente in lega,<br />viene spontaneo chiedersi se e quanto i trattamenti termici e termochimici possano infl uenzare questa proprietà.<br />Lo scopo del presente lavoro è quello di valutare come l’applicazione di trattamenti termici e termochimici,<br />solitamente impiegati per incrementare proprietà meccaniche e anti-usura, infl uiscano sulla resistenza a<br />corrosione dell’acciaio e di intervenire sulle variabili di processo degli stessi (oppure mediante trattamenti<br />successivi quali la post-ossidazione) al fi ne di individuare le condizioni di trattamento ottimali per preservare<br />una discreta resistenza a corrosione. A tale scopo sono state eseguite prove di corrosione accelerata, mediante<br />acquisizione di curve di polarizzazione in cella elettrochimica, su provini sottoposti a diverse combinazioni di<br />trattamenti termici e termochimici (invecchiamento H1025, nitrurazione, post-ossidazione) eseguiti in diverse<br />combinazioni di tempi e temperature. Oltre alla caratterizzazione elettrochimica i provini sono stati sottoposti a<br />prove di microdurezza HV superfi ciale ed in sezione, per valutare l’effettiva effi cacia dei trattamenti applicati in<br />termini di proprietà meccaniche ed antiusura. Nonostante i migliori risultati in termini di incremento della durezza<br />superfi ciale e di profondità di indurimento siano stati raggiunti con trattamenti che compromettono notevolmente<br />la resistenza a corrosione dell’acciaio, il lavoro svolto ha permesso di individuare ed ottimizzare sequenze di<br />trattamenti che permettono di preservare quasi completamente la resistenza a corrosione dell’acciaio, pur<br />incrementando la durezza superfi ciale fi no a valori di oltre 850HV</p> R. giovanardi, g. Poli, P. Veronesi, g. Parigi, N. Raffaelli ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1530 Mon, 13 Jul 2015 12:04:29 +0000 Comparative analysis on phase quantification methods in duplex stainless steels weldments https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1529 <p>Duplex Stainless Steels (DSS) are biphasic steels of increasing interest, employment as structural materials in<br />aggressive environments. In these steels, the austenite-to-ferrite phase ratio is maintained at about one – even<br />if a slightly wider range between 40/60 and 60/40 is in any case accepted – giving the best combination of<br />mechanical and corrosion-resistance properties. However, DSS must be handled with extreme care, especially<br />if thermal cycles are involved, owing to the possible formation of dangerous secondary compounds that can<br />highly worsen their excellent features. In industry, the production of big pipes requires manufacturing welding<br />operations on steel plates or sheets and the end products must satisfy specific requirements. Therefore,<br />since DSS properties depend on phase ratio, ferrite quantification at an industrial scale represents a topic of<br />great interest, which must be as reliable as possible and, at the same time, of fast execution. In the present<br />paper, different methods currently employed for ferrite estimation in DSS weldments are compared, in order to<br />understand the limits deriving from each technique.</p> M. Breda, J. Basoni, F. Toldo, C. Bastianello, S. A. Ontiveros Vidal, I. Calliari ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1529 Mon, 13 Jul 2015 12:01:00 +0000 Lega eutettica Pb-Bi allo stato liquido: studio dell’ordine a breve raggio https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1528 <p>La conoscenza delle modifiche strutturali che avvengono nella lega eutettica Pb-Bi (LBE) allo stato liquido è<br />importante sia da un punto di vista scientifico che applicativo. Questa lega è stata selezionata come liquido<br />di raffreddamento e come sorgente di neutroni di spallazione nello sviluppo di MYRRHA (ADS), quindi le sue<br />proprietà termo-fisiche giocano un ruolo molto importante.<br />Esperimenti di Spettroscopia Meccanica [1-2] evidenziano nella lega allo stato liquido la presenza di un ampio<br />massimo di frizione interna e una grossa variazione del modulo elastico tra 350 °C e 520 °C. Dopo fusione il<br />modulo elastico della lega decresce in maniera costante fino a ~350 °C, poi a 400 °C si registra un brusco calo<br />che copre un intervallo di temperatura di circa 170 °C, infine, sopra 520 °C il modulo continua a decrescere con<br />una pendenza molto simile a quella iniziale.<br />Lo scopo di questo lavoro è stato quello di investigare mediante diffrazione X ad alta temperatura (HT-XRD)<br />la struttura della lega LBE e la sua evoluzione in un esteso intervallo di temperatura (fino a 720 °C). I risultati<br />mostrano che l’ordine a breve raggio della lega subito dopo fusione corrisponde a una struttura cubo-ottaedrica<br />che progressivamente evolve verso una struttura icosaedrica al crescere della temperatura. Tale trasformazione si<br />completa intorno a 720 °C.</p> R. Montanari, A. Varone ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1528 Mon, 13 Jul 2015 11:58:17 +0000 Effetti della diluizione sulla microstruttura e comportamento ad usura di una lega Fe-C-B-Cr-Mo https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1527 <p>Generalmente tra le leghe hardfacing a base ferro quelle ipereutettiche, composte da carburi primari in una<br />struttura eutettica, offrono le migliori prestazioni ad usura. L’ottimizzazione della composizione chimica di tali<br />leghe, però, deve tener conto del fenomeno della diluizione. Durante la deposizione, la diffusione di elementi di<br />lega e la fusione del substrato possono modificare la sequenza di solidificazione della lega. Ciò porta ad una<br />diminuzione della frazione dei carburi primari e alla variazione delle proprietà del rivestimento.<br />Lo scopo della ricerca è stato quello di analizzare gli effetti della diluizione. In un primo approccio la diluizione<br />viene simulata tramite la fusione di una lega ipereutettica Fe-C-B–Cr-Mo con aggiunte crescenti di ferro puro.<br />Successivamente è stata analizzata la fusione della lega direttamente in crogioli di acciaio. I risultati derivanti dalla<br />simulazione sono infine messi a confronto con quelli ottenuti dalla deposizione della lega tramite un processo<br />industriale di spin casting. L’evoluzione microstrutturale dopo diluizione è stata studiata tramite microscopia<br />ottica, elettronica, diffrazione dei raggi X, misure DSC e di microdurezza, mentre la resistenza ad usura è stata<br />analizzata attraverso prove pin-on-disc.</p> L. Rovatti, J. N. Lemke, M. Colombo, O. Stejskal, M. Vedani ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1527 Mon, 13 Jul 2015 11:55:01 +0000 Shot peening of a sintered Ni-Cu-Mo steel produced by diffusion bonded powders https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1526 <p>The influence of the mechanical properties of a diffusion bonded Ni-Cu-Mo sintered steel on the residual stresses<br />and the plastic deformation promoted by both steel and ceramic shot peening was investigated. While steel shots<br />deform the surface more extensively than ceramic ones, leading to a thicker surface densification, ceramic shots<br />are more effective in terms of maximum compressive residual stresses. The increase in the yield strength of the<br />base material enhances residual stresses and reduces plastic deformation. The strain induced transformation of<br />Ni-rich austenite in martensite causes a slight decrease of tensile elongation and of impact energy in specimens<br />sintered at low temperature.</p> L. Emanuelli, M. Biesuz, S. Libardi, P. Marconi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1526 Mon, 13 Jul 2015 11:52:56 +0000 Disegno metallurgico di una microstruttura alto resistenziale ad alta tenacità e deformabilità migliorata https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1525 <p>A causa della domanda crescente di gas, si sta rendendo necessaria la costruzione di lunghi gasdotti che<br />attraversino regioni sismicamente attive e/o regioni artiche in cui movimenti del terreno causati dalla presenza<br />di “permafrost” possano sottoporre a deformazione il gasdotto stesso. Perché tali gasdotti possano lavorare in<br />sicurezza, è necessario l’utilizzo di tubi che soddisfino requisiti di “strain-based design”. Ciò implica la richiesta<br />di un basso rapporto Y/T in direzione longitudinale del tubo, di una curva sforzo-deformazione continua, di<br />un alto grado resistenziale in direzione trasversale. Inoltre, una adeguata tenacità è richiesta, anche a basse<br />temperature. Per raggiungere tali obiettivi è necessario un opportuno disegno metallurgico della microstruttura<br />della lamiera di partenza, attraverso la comprensione dei meccanismi microstrutturali che regolano le<br />proprietà meccaniche, e che guidino di conseguenza la definizione della composizione chimica e dei parametri<br />di processo da adottare. Il lavoro qui presentato riporta i risultati conseguiti in tal senso nell’ambito di un<br />progetto di cooperazione tra Baosteel e CSM.</p> A. Di Schino, G. Porcu, C. Zhang, Z. Lei ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1525 Mon, 13 Jul 2015 11:50:56 +0000 Mechanical characterization of aisi 316 tubes filled with Al alloy foams https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1524 <p>In tubular elements filled with metal foams the structural collapse is delayed in comparison with the empty tubes,<br />consequently compression strength and absorbed energy increase. Production methods of foams are crucial, as<br />they determine cellular morphology and bonds formation with tube wall. In this work AISI 316 steel tubes filled<br />with foam of commercially pure Al and Al-Si alloys with hypoeutectic compositions were produced. The process<br />parameters were optimized to obtain closed cells foams with an acceptable morphology of porosity and good<br />mechanical properties. Foams were characterized by optical and scanning electron microscopy and by computer<br />tomography; mechanical properties were investigated by axial compression tests (performed on foam samples<br />and on Cu tubes, empty or filled with foams) and radial compression “Brazilian test” (carried out on AISI 316<br />tubes, empty or filled with foams).</p> G. Costanza, A. Sili, M.E. Tata ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1524 Mon, 13 Jul 2015 11:48:48 +0000 influenza dei parametri di saldatura sulla microstruttura di giunti saldati sMAW/gtAW di acciaio x 10 crMoVnb9-1 (P91) https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1523 <p>Questo lavoro descrive i risultati conseguiti nella saldatura dell’ acciaio resistente a creep P91.<br />I campioni sono stati sottoposti a due tipi di saldatura, a elettrodo schermato (SMAW) e ad arco con elettrodo<br />infusibile sotto protezione di gas inerte (GTAW automatizzata). E’ stata quindi valutata l’infl uenza dei parametri<br />di saldatura sulla microstruttura del giunto e sulle conseguenti caratteristiche meccaniche (resistenza,<br />resilienza e duttilità) della zona fusa (ZF). In particolare, i parametri analizzati sono stati il rapporto ed il modo<br />di deposizione, l’apporto termico ed il trattamento termico post saldatura (PWHT). Lo studio delle proprietà dei<br />giunti è stato condotto mediante analisi al microscopio ottico, rilievo dei profi li di durezza, prove di trazione<br />longitudinale in ZF, test di resilienza e prova di indentazione FIMEC. La ZF mostra caratteristiche di durezza e<br />tenacità considerevolmente differenti rispetto al metallo base (MB) anche dopo i PWHT. La durata del PWHT<br />infl uenza maggiormente, rispetto agli altri parametri, la tenacità mentre la duttilità è poco infl uenzata.</p> G. Barbieri, M. cesaroni, L. ciambella, g. costanza, R. Montanari ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1523 Mon, 13 Jul 2015 11:43:46 +0000 zno nanowires grown on bulk zno coatings: mechanical response to deep cryogenic treatment https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1522 <p>ZnO nanowires are currently used in many application fi elds, such emission displays, dye-sensitized solar cells,<br />gas sensors, nanomachines, to cite but few. Thermal stability is often a concern in terms of the mechanical<br />response and, in particular, for the elasticity of the nanowires. Literature works focused to a certain degree, on<br />the heating response of nanowires. Anyhow, no experimental data are nowadays available in literature on the lowand<br />very low-temperature exposures. In the present study, deep-cryogenic treatment was performed on vertically<br />aligned ZnO nanowires produced by metal organic chemical vapor deposition. The mechanical response of the<br />nanowires was detected by nanoindentation tests. It was found that the Young’s modulus, the critical buckling<br />stress and strain of individual nanowires is not signifi cantly infl uenced by the cryogenic exposure. Yet, the bulk<br />base ZnO from which the nanowires are grown halved after the deep-cryogenic treatment.</p> M. cabibbo ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1522 Mon, 13 Jul 2015 11:41:00 +0000 The effect of deep cryogenic treatment on hardness and wear behavior of the H13 tool steel https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1521 <p>In recent decades, cryogenic treatment has been used as the finishing operation between the quenching and<br />tempering treatment on tool steels for the purpose of increasing hardness and wear resistance. H13 tool steel is a<br />hot working steel widely used in manufacturing molds and hot working tools. In this research, the effect of deep<br />cryogenic treatment at -196 °C for 24 hours has been investigated in comparison with the quenching-tempering<br />treatment on hardness, structure and wear resistance. In addition, the effect of TiC coating after cryogenic<br />treatment on hardness and wear resistance has been studied. The results of this research showed that cryogenic<br />treatment with or without coating leads to an increase in hardness levels of 5.7 % and 9.6 %, respectively, and<br />an improvement in the wear resistance levels of 33 % and 60 % respectively, in comparison with the quenchingtempering<br />treatments. Investigating the wear surfaces by scanning electron microscopy (SEM) showed that the<br />wear mechanism is adhesive.</p> K. Amini, M. Negahbani, H. Ghayour Kamran Amini ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1521 Mon, 13 Jul 2015 11:38:58 +0000 Study of an active deformable structure with embedded NiTi shape memory alloy strips https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1520 <p>The possibility of realising adaptive structures is of great interest in the control/automation fi elds, owing to<br />the benefi ts related to enhanced performance. To accomplish this, a challenging approach is the employment<br />of Shape Memory Alloys (SMAs) as active elements, which can recover seemingly permanent strains by<br />temperature-induced phase transformations whereby the so-called Shape Memory Effect (SME) takes place. This<br />paper deals with an experimental investigation of the bending recovery performance of a functional structure.<br />The active material was a near-equiatomic NiTi alloy in the form of strips, which were embedded into a custommade<br />polymeric matrix. To study the infl uence of heating/cooling rates on the characteristic transformation<br />temperatures of the NiTi material, several analyses were carried out by means of Differential Scanning Calorimetry<br />(DSC). Prior to the insertion, the strips were thermo-mechanically treated to memorise a bent shape through<br />experimentally evaluated shape setting parameters. The martensitic and reverse martensitic transformations were<br />thermally activated by means of a hot/cold air stream fl ow. Experimental tests enabled the characterisation of the<br />SME recovery behaviour evolution as well as the shape changes of the structure. Subsequently thermal activations<br />were considered to assess the stability of the functional structure deformations (polymeric matrix with SMA strips)<br />whose actual defl ections were evaluated by means of digital image analysis.</p> A. Fortini, M. Merlin, C. Soffritti, A. Suman, G.L. Garagnani ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1520 Mon, 13 Jul 2015 11:32:40 +0000 Leghe ferromagnetiche a memoria di forma Ni-Mn-Ga: una nuova sinergia tra struttura e proprietà https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1519 <p>Il composto intermetallico Ni2MnGa appartiene alla famiglia delle leghe di Heusler, con formula generale<br />X2YZ. In generale le composizioni ternarie di tipo Ni-Mn-Z con Z appartenente agli elementi dei gruppi IIIA-VA,<br />hanno recentemente catalizzato un crescente interesse nel campo scientifico internazionale. Questi materiali<br />multifunzionali hanno infatti dimostrato di possedere un’ampia varietà di proprietà intrinseche che li rende<br />attrattivi per svariati campi di applicazioni [1]. Si annoverano infatti diversi effetti che possono essere controllati<br />con l’applicazione di un campo magnetico; deformazioni giganti (MFIS – Magnetic Field Induced Strain o MSM<br />– Magnetic Shape Memory) [2], proprietà magnetocaloriche (MCE) [3, 4], comportamenti magnetoelastici e<br />magnetoresistivi [5,6]. L’interazione tra struttura e magnetismo è all’origine di questa straordinaria fenomenologia.<br />In questo contributo vengono presentati i principali fenomeni alla base dei comportamenti polifunzionali e una<br />panoramica dei più recenti avanzamenti in campo scientifico con l’obiettivo di portare le leghe Ni-Mn-Z ad una<br />fase matura per uno sviluppo pre-industriale. In questa memoria verrà dato risalto a due fondamentali proprietà :<br />l’effetto a memoria di forma magnetico e l’effetto magnetocalorico.</p> L. Righi, S. Fabbrici, E. Villa, F. Albertini, M. Coduri, A. Tuissi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1519 Mon, 13 Jul 2015 11:30:21 +0000 Microstructural evaluation of solid state welds obtained by means of flat rolling process https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1518 <p>In extrusion operations based on the use of porthole dies, for the fabrication of tubes and hollow profiles in<br />general, material solid state welding takes place thanks to the very high pressure and temperature at which<br />the material undergoes. Nevertheless, the most important aspect in this process still remains the quality of the<br />welds, also because the testing of extruded tubes is still today an un-regulated matter. A technique based on<br />the flat rolling process is applied in this paper, in combination with micrographic and macrographic analyses, to<br />assess the quality of solid-state welds obtained using different process conditions. Flat rolling experimental tests<br />executed on sandwiches made of two rectangular specimens in AA6060 and AA6082 aluminium alloys were<br />performed. The specimens were characterized by different heights in order to consider different compression<br />ratios that mean different interface pressure and effective stress distributions. All the tests were repeated<br />at different temperature. By verifying if, the material bonding took place or not, it was possible to identify the<br />welding limits conditions in terms of pressure and temperature. Particular attention was paid to the study of both<br />the macrostructure and microstructure of the rolled specimens in order to identify the influence of the process<br />parameters on both the material weldability and the metallurgical weld quality.<br />Keywords: Extrusion - Flat rolling - Solid state bonding - Aluminum alloys - Metallurgical analysis</p> G. D’Urso, C. Giardini, M. Longo, A. Segatori ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1518 Mon, 13 Jul 2015 11:27:53 +0000 Analisi del processo di deformazione a caldo e dell’evoluzione microstrutturale di un acciaio al 3% Cr mediante prove di torsione https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1517 <p>Lo studio dell’evoluzione della microstruttura durante il processo di deformazione plastica di acciai riveste<br />fondamentale importanza. In questo lavoro è stato analizzato il comportamento a deformazione a caldo di un<br />acciaio 3% Cr tramite prove di torsione eseguite nell’intervallo di temperatura 1000?1200°C e con e.<br />compresa<br />tra 0.01 e 1.00s-1. L’analisi condotta ha consentito di determinare le costanti della legge di potenza che regola<br />il processo di deformazione a caldo (A0 , Q ed n ) tramite le quali è possibile ottimizzare i processi industriali.<br />L’evoluzione microstrutturale durante la deformazione a caldo è stata valutata in termini di grado di percentuale<br />di fase ricristallizzata ed è analizzata attraverso microscopia elettronica a trasmissione (TEM) e microscopia<br />ad orientazione di immagine-diffrazione da retrodiffusione elettronica (OIM?EBSD). In particolare attraverso<br />questa ultima tecnica viene stimata la frazione volumetrica di ricristallizzato in termini di parametro GOS (Grain<br />Orientation Spread), che meglio sembra interpretare l’evoluzione microstrutturale dopo deformazione a caldo in<br />microstrutture martensitiche.</p> S. Mengaroni, F. Cianetti, F. Curbis, A. Di Schino, A. Fabrizi, M. Calderini, E. Evangelista ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1517 Mon, 13 Jul 2015 11:25:30 +0000 High performance shape memory effect (hp-sme): un innovativo percorso termo-meccanico per lo sviluppo di attuatori sma ad elevate prestazioni https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1516 <p>Recentemente è stato proposto un percorso termo-meccanico innovativo per l’utilizzo di leghe a memoria di<br />forma basato sul ciclaggio termico della martensite indotta da sforzo. Questo fenomeno viene chiamato High<br />Performance Shape Memory Effect (HP-SME). Questa soluzione consente di utilizzare elementi austenitici con<br />un notevole incremento del carico necessario al funzionamento dell’attuatore a memoria di forma e di mantenere<br />una elevata capacità del materiale di recupero della deformazione. Attuatori basati su questo principio mostrano<br />proprietà funzionali migliorate rispetto agli attuatori convenzionali basati sull’effetto a memoria di forma (Shape<br />memory effect, SME). In questo lavoro vengono riportati i risultati dei test di recupero della deformazione a carico<br />costante di fili sottili austenitici e confrontati con quelli di fili martensitici dello stesso diametro.</p> R. Casati, C.A. Biffi, M. Vedani, A. Tuissi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1516 Mon, 13 Jul 2015 11:21:31 +0000 I processi di aging e il loro impatto sulle proprietà del Nitinol superelastico https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1515 <p>Nel corso degli ultimi anni il crescente interesse riguardo ai processi di aging sul Nitinol ha portato i ricercatori<br />a concentrarsi sulla precipitazione indotta di fasi secondarie e sull’effetto che esse possono avere sul<br />comportamento termo-meccanico e sulla resistenza a fatica. Un trattamento di aging non sufficientemente<br />intenso da indurre la precipitazione può comunque dar luogo a fenomeni secondari in grado di impattare in<br />maniera significativa sulle osservabili di interesse. In questo lavoro sono stati analizzati gli effetti generati da una<br />lieve ricottura secondaria sulle proprietà di fili superelastici in lega NiTi (Ø0.3mm, lega Ti-50.8Ni at.%). Sono stati<br />studiati più di trenta differenti trattamenti termici, mediante i quali è stato possibile modulare le temperature di<br />trasformazione osservando in particolare le variazioni delle trasformazioni M?R, R?A, della loro spaziatura,<br />dell’isteresi e della caratteristica superelastica. Una volta selezionati i campioni con proprietà ancora in accordo<br />con i requisiti richiesti dal settore biomedico, ne è stata valutata la resistenza a fatica mediante il test di flessione<br />rotante ed in seguito confrontata con le prestazioni di un materiale standard.</p> A. Cadelli, A. Coda ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1515 Mon, 13 Jul 2015 11:19:07 +0000 Realizzazione e caratterizzazione di strutture sandwich di acciaio con core in schiuma di Al https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1514 <p>Il presente lavoro descrive i risultati ottenuti nella realizzazione di pannelli a struttura sandwich costituiti da<br />pelli in acciaio AISI 316 e un core in schiuma di lega AlSi10. In particolare descrive una metodologia per la<br />realizzazione del legame metallurgico tra pelli e core durante il processo produttivo. La produzione dei pannelli,<br />è stata effettuata in due fasi: nella prima fase è stato realizzato un precursore composito, per la cui realizzazione<br />sono stati valutati diversi metodi di pressatura, sia a caldo che a freddo, formato dalle pelli di acciaio e da un core<br />costituito da un precursore schiumabile in lega AlSi10; nella seconda fase, il composito è stato fatto schiumare in<br />forno a 640 °C. L’interfaccia acciaio - schiuma in AlSi10 è stata studiata attraverso microscopia SEM, microanalisi<br />EDS e spettroscopia XPS. I risultati rivelano una interfaccia tra pelli e core di circa 40 ?m in cui è avvenuta<br />l’interdiffusione delle specie chimiche presenti nell’acciaio e nella lega AlSi10.</p> S.K. Balijepalli, G. Barbieri, S. Kaciulis, G. Lapi, R. Montanari, M.E. Tata ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1514 Mon, 13 Jul 2015 11:17:29 +0000 Evaluating freckle tendency for electro-slag remelting 30CrMnSiNi2A ingots by experiments and simulation https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1513 <p>The mechanisms and tendency of freckle formation in industrial scale ESR ingots were studied by<br />thermodynamic calculation, thermo-physical property calculation, metallographic observation, and composition<br />analysis. The macrostructure and compositions of the freckle regions in a low alloy ultrahigh strength ESR steel<br />ingot were investigated to clarify the freckle formation mechanism. Combining the results with composition<br />analysis and thermodynamic calculation, it can be concluded that the compositions of freckles correspond<br />to that of liquid with a liquid fraction of 0.24 to 0.41, and the freckles were caused by the upward solute-rich<br />liquid flow which initiate at the lower part of mushy zone. The relative Rayleigh number (Ra), a freckle criterion<br />considering the effect of a tilted solidification front, was adopted to evaluate the freckle formation tendency<br />in the industrial scale ESR ingots. The calculated results of Ra numbers of different locations are in good<br />agreement with the actual distribution of the freckles in the ingot.</p> Y. Zhang, W. Q. Chen, L. Chen, Q. Z. Yan, C. W. Li Yang Zhang, Weiqing Chen ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1513 Mon, 13 Jul 2015 11:10:52 +0000 Effect of Grain Refinement on Microstructure and Wear Behavior of Cast Al-7Si Alloys https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1512 <p>The present work deals with the study of wear of Al-7Si alloys without and with the addition of grain refiners<br />such as, Al-5Ti-1.25C, Al-5Ti-0.8C and Al-5Ti-1B individually. Grain refiner additions have shown grain<br />refinement in the cast Al-7Si alloys. Microstructures showed morphological changes in a- Al phases from<br />dendrite to equiexed. These changes in structure showed improvement in wear resistance of Al-7Si alloys.For<br />this, pin-on-disc test has been performed on Al-7Si alloy samples with varying addition level of grain refiners.<br />The worn-out surfaces of the samples were characterized by SEM studies in order to understand the wear<br />mechanism of Al-7Si alloys against steel disc. Worn-out surfaces of Al-7Si alloys pins exhibited different surface<br />morphologies. Although it has been found that wear mechanism was same for both without and with grain<br />refined Al-7Si alloys. However untreated samples exhibits higher wear loss than that of grain refined samples. It<br />was noticed that with addition of grain refiner, the samples gave smaller debris particles.<br />This showed less wear loss during such conditions.</p> P.C. Meena, A. Sharma, S. Singh ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1512 Mon, 13 Jul 2015 11:07:32 +0000 Riduzione delle perdite al camino e delle emissioni nocive grazie ai nuovi bruciatori recuperativi a canali suddivisi e rigenerativi https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1511 <p>La riduzione delle perdite di calore al camino, spesso, rappresenta<br />la via più efficace e conveniente per<br />aumentare il rendimento dei forni industriali. I bruciatori<br />rigenerativi offrono un rendimento termico superiore,<br />a fronte di una spesa maggiore in termini di cicli di accensione<br />e di aspirazione dei fumi; i nuovi bruciatori con<br />recuperatore di calore integrato a canali suddivisi offrono in un sistema recuperativo lo stesso rendimento<br />termico dei bruciatori rigenerativi. Entrambi i modelli di bruciatore utilizzano la tecnologia della combustione<br />senza fiamma per la riduzione delle emissioni di NOx.</p> J. G. Wünning, A. Lazzaretto, A. Milani ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1511 Mon, 13 Jul 2015 11:03:40 +0000 Vantaggi del riscaldamento ad induzione, nuove possibilità di efficienza e flessibilità per i laminatoi per prodotti lunghi https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1510 <p>Alcune soluzioni impiantistiche che prevedono l’uso<br />di sistemi di riscaldo ad induzione sono già di comune<br />applicazione, ma hanno comunque un potenziale di<br />ulteriore miglioramento, altre sono tuttora oggetto di<br />sviluppo prototipale e potranno essere presto introdotte<br />su scala industriale. Tra le più significative aree di<br />applicazione delle tecnologie di riscaldo ad induzione si<br />evidenziano l’ottimizzazione del ciclo di riscaldo delle<br />billette, il controllo accurato del profilo termico della barra<br />nel treno di laminazione e il riscaldo selettivo nelle aree<br />di trattamento e di finitura del prodotto. Questo articolo<br />illustra alcune delle soluzioni progettate e applicate da<br />Siemens in collaborazione con ABP GmbH.<br />DISCUSSIONE<br />Il mercato per prodotti lunghi è caratterizzato da una straordinaria<br />varietà tecnica di dimensioni e forme, con una<br />produzione su scala mondiale raddoppiata negli ultimi 10<br />anni e soggetta a continue sfide tecnologiche riguardo ai<br />requisiti di qualità e ai costi di trasformazione. Nel futuro<br />ci si aspetta un’ulteriore leggera crescita dei volumi di<br />produzione, con un sempre più marcato spostamento di<br />attenzione dai volumi di produzione ad obiettivi di qualità<br />ed efficienza operativa.<br />La catena di produzione dei prodotti lunghi è sempre più<br />esposta alle anomale fluttuazioni del costo del materiale<br />e dell’energia. Di conseguenza, per mantenere sufficienti<br />margini operativi, i produttori devono necessariamente<br />investire in soluzioni volte ad ottimizzare i costi di trasformazione<br />del prodotto.<br />Le sfide tecnologiche ed economiche nella produzione<br />dei prodotti lunghi riguardano l’ottimizzazione energetica,<br />l’impatto ambientale, il perfezionamento della qualità del<br />prodotto as-rolled, la resa metallica di trasformazione e<br />in generale la logistica di processo. Queste sfide portano<br />i produttori a ricercare soluzioni per linee di produzione<br />compatte, equipaggiate con gruppi di macchine di processo<br />ultra-efficienti che operano come veri e propri “centri<br />di lavoro” gestiti da logiche di controllo intelligenti che<br />consentono ad esempio settaggi in auto-adattamento dinamico.<br />È evidente che le varie tipologie di impianto per prodotti<br />lunghi hanno contenuti tecnologici a vari livelli e garantiscono<br />diversi margini operativi in funzione di molti fattori<br />locali e globali. Ci sono settori basati su tecnologie molto<br />consolidate ma che tuttavia possiedono ulteriori margini<br />di miglioramento nella performance e nell’efficienza operativa,<br />settori con ampie opportunità di espansione tecnologica<br />e altri invece con livelli di produzione saturi e ridotti<br />margini di intervento. In questo scenario di continua sfida<br />tecnico-economica, un significativo contributo può venire<br />dalle competenze e dalle applicazioni di aree industriali<br />contigue a quelle della laminazione. Il modello di innova-<br />Il presente articolo illustra alcune soluzioni di riscaldo ad induzione per laminatoi. Le tecnologie di riscaldo ad<br />induzione hanno diverse opportunità di applicazione nei laminatoi per prodotti lunghi. Le evoluzioni attuali dei<br />sistemi di controllo di potenza e dell’automazione di processo, integrate con sempre più accurati modelli termometallurgici,<br />offrono vantaggi operativi certi in termini di qualità del prodotto laminato, di efficienza, flessibilità<br />e compattezza dell’impianto.</p> A. Lainati ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1510 Mon, 13 Jul 2015 11:01:36 +0000 Damage investigation on welded tubes of a reforming furnace https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1509 <p>In this work the creep damage of radiant tubes of a reforming furnace has been investigated. The considered furnace<br />contains a battery of tubes constructed by butt welding three spun cast pieces, made of ASTM 608 HP-Nb alloy.<br />They are designed to operate at temperatures of about 900°C, pressures of about 30 bars and times of the order of<br />100000 h. Tubes were inspected during the plant stops scheduled every two years, in order to identify and replace<br />the damaged ones with the aim to ensure conditions of safe operation in the furnace. They were selected though a<br />criterion based on measures of the internal diameter deformation performed in situ by Laser Optic Tube Inspection<br />System (LOTIS). For a verification of this method, optical and scanning electron microscopy observation, Vickers<br />microharndess and creep tests have been carried out on samples taken from tubes put out of service.</p> E. Guglielmino, R. Pino, C. Servetto, A. Sili ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1509 Mon, 13 Jul 2015 10:59:52 +0000 The effects of composition and thermal path on hot ductility of forging steels https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1508 <p>This work examines the effects of composition and thermal handling path on the hot ductility of as-cast steel<br />forging ingots. Poor ductility of the as-cast structure can lead to cracking of the ingot prior to forging or the<br />formation of tears early during the forging process. The as-cast structure is particularly susceptible to cracking<br />due to the large grain size and high degree of microsegregation present.<br />Experiments were conducted to evaluate the ductility of the as-cast steel with varying levels aluminum and<br />nitrogen. Multiple thermal handling paths were followed in order to approximate the different thermal conditions<br />experienced approximately six inches below the surface of a large (~40 MT) steel ingot following solidification.<br />Hot tension testing after in-situ melting and solidification was used for quantitative measurements of the<br />material ductility. The majority of testing was carried out on a modified P20 mild tool steel. The experiments<br />indicate a significant loss of ductility for materials with high aluminum and nitrogen contents<br />(AlxN = 5.2x10-4) in the temperature range of 950 °C - 1050 °C upon solidification and direct cooling to the<br />test temperature. This behavior is not present in material with AlxN products below 1.3x10-4. All materials<br />tested exhibited a loss of ductility when the sample was cooled to 900 °C, immediately reheated to 1000°C and<br />tested. With increasing hold times at 900 °C prior to reheating to 1000 °C, the material with high aluminum and<br />nitrogen contents recovers ductility much more quickly than the low aluminum and nitrogen materials.<br />Funding in part by the Forging Industry Educational &amp; Research Foundation and Ellwood Group, Inc.</p> B. M. Connolly, J. Paules, A. DeArdo Brendan, M. Connolly, John Paules, Dr. Anthony DeArdo ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1508 Mon, 13 Jul 2015 10:57:33 +0000 High-precision numerical simulation for effect of casting speed on solidification of 40Cr during continuous billet casting https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1507 <p>In order to study the effects of casting speed on the solidification process and optimize the process to reduce<br />defects, a high-precision simulation model of solidification and heat transfer of square billet based on nailing test and<br />temperature measurement is presented. The experiments have proven that values calculated by the model fit well the<br />measured values and the relative error is maintained less than 2%. Some new rules about the relationships among<br />casting speed, solidification end point and shell thickness are proposed in the paper for the first time.</p> Y. Chen, Z. Peng, L. Wu, L. Zhao, M. Wang, Y. Bao ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1507 Mon, 13 Jul 2015 10:53:31 +0000 Sta Cast : Linee guida per la progettazione di getti in lega di alluminio https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1448 <p>StaCast (New Quality and Design Standards for Aluminium Alloys Cast Products) è un progetto europeo dedicato alle<br />fonderie dell’alluminio con l’obiettivo di sviluppare una nuova classificazione dei difetti strutturali nei getti e di definire<br />dei limiti di accettabilità di questi difetti a seconda della destinazione finale prevista. Il raggiungimento di questo obiettivo<br />aiuterà significativamente le fonderie a ridurre il costo della non-qualità, migliorando nel contempo il loro margine di<br />competitività grazie al conseguimento di importanti vantaggi, per esempio nei costi dell’energia. StaCast ha condotto una<br />vasta indagine tra le fonderie europee per conoscere le caratteristiche principali della loro produzione, in quale misura<br />esse utilizzano gli Standard CEN, il bisogno di nuovi strumenti normativi riferiti ai difetti, alle proprietà meccaniche e alla<br />progettazione meccanica di getti in lega d’alluminio. Questo articolo presenta i principali risultati di tale indagine, che ha<br />coinvolto circa 80 aziende, e l’impostazione dei documenti normativi che sono stati elaborati sulla Classificazione dei<br />Difetti e sul Potenziale Meccanico di getti in lega d’alluminio.</p> F. Bonollo, E. Fiorese, G. Timelli, L. Arnberg, A.R. Adamane ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1448 Mon, 09 Mar 2015 12:15:30 +0000 Metodo della Rosetta Micrometrica per la misura multidirezionale degli stress residui tramite tecnologia a fascio ionico focalizzato. https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1446 <p>In questo lavoro è presentato un metodo innovativo per il calcolo dello stato tensionale residuo di un materiale.<br />Il metodo, denominato Rosetta Micrometrica (Micrometric Rosette, MR), applica i cui principi validati in<br />precedenti pubblicazioni degli stessi autori [13, 14, 15], e consiste nell’utilizzo combinato del fascio ionico<br />focalizzato (FIB), del microscopio elettronico a scansione (SEM) e della correlazione digitale di immagini (DIC).<br />La tecnica consente la valutazione dello stress residuo di un materiale misurando il rilassamento dello stesso<br />a seguito della rimozione del volume circostante che lo costringe e lo mantiene in tensione. L’implementazione<br />del metodo, presentata in questo lavoro, consiste nella capacità di analizzare il rilassamento del materiale<br />lungo qualsivoglia direzione nel piano della superficie del campione, e la capacità di individuarne le direzioni<br />principali di tensione, consentendo così la valutazione completa dello stato tensionale residuo con un solo unico<br />test di misura. La procedura è realizzata con una ripetizione ciclica di rimozione del materiale consentendo<br />la valutazione del profilo dello stress residuo in funzione dell’affondamento. La risoluzione del gradiente è<br />dell’ordine di 100 nm. La procedura sviluppata è semi automatizzata, grazie alla realizzazione, da parte degli<br />stessi autori, di uno script per il continuo controllo e riallineamento degli strumenti coinvolti. Lo script permette<br />di variare le dimensioni dell’area di materiale analizzato, il numero di cicli eseguiti, l’affondamento relativo di<br />ogni ciclo, la numerosità e l’orientazione delle direzioni da analizzare, consentendo di adattare perfettamente la<br />misura alle peculiarità del provino che deve essere studiato.<br />Il metodo viene eseguito su un materiale caratterizzato da uno stato tensionale non equibiassiale, un laminato.</p> F. Massimi, M. Sebastiani, D. De Felicis, E. Bemporad ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1446 Mon, 09 Mar 2015 12:11:33 +0000 Optimization of the filling and solidification of large ingots https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1445 <p>Ingot casting is an important process for the production of special steel products e.g. for power generation and<br />automobile industry or offshore applications. These products must fulfill highest requirements concerning steel<br />cleanness and homogeneity. Concerning these requirements flow conditions and the course of solidification<br />during the casting process are of essential importance. Against this background systematic investigations<br />were performed concerning these phenomena by application of advanced physical and numerical simulation<br />methods. In a physical model flow conditions during the filling process were investigated via flow visualization<br />and laser-optical measuring systems. Important information concerning the time-dependent flow condition and<br />quantitative information on flow velocities were obtained. Also numerical simulation with an enhanced CFD<br />programme was performed in order to get further information on inclusion behavior with regard to inclusion<br />separation, mould powder entrainment and solidification. The influence of the feeding system design, the<br />filling rate as well as temperature conditions with a special view to the hot top design was assessed. Optimized<br />constructive and process parameters were elaborated. The results prove the potential of developing a better<br />controlled casting and solidification process by application of physical and numerical simulation methods.</p> K. Marx, S. Rödl, S. Schramhauser, M. Seemann ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1445 Mon, 09 Mar 2015 12:06:20 +0000 New perspective in steelmaking activity to increase competitiveness and reduce enviromental impact https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1442 <p>The competitiveness of the European steel industry is strictly related to the introduction of high performance</p><p>products and to the increase in process efficiency and to the reduction in environmental impact. These<br />challenges can be faced to ensure a future to the area’s important industrial assets and some actions need to be<br />identified. Several aspects about steelmaking plants, processes and steel products have been highlighted and<br />nowadays, they may become the object of innovative action and efforts in order to achieve and maintain a high<br />level of competitiveness and to solve this serious industrial crisis.</p> S. Barella, E. Bondi, C. Di Cecca, A. F. Ciuffini, A. Gruttadauria, C. Mapelli, D. Mombelli ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1442 Mon, 09 Mar 2015 11:44:31 +0000 Metodo innovativo per calcolare le curve di laminazione nelle operazioni di laminazione attraverso la simulazione numerica https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1441 <p>Il “segreto” di un efficiente processo di produzione di un anello laminato sta nella capacità di laminare il<br />pezzo mantenendo centrato l’anello e di far crescere il diametro in maniera controllata, evitando ovalità e<br />difetti di forma. Nel processo reale questo lavoro è svolto direttamente dal controllo numerico che agisce<br />sull’avanzamento del mandrino, sulla rotazione dei coni e sul posizionamento dei rulli di centratura. Il tutto è<br />svolto in modo da seguire le curve di laminazione impostate dall’operatore sul supervisore della macchina.<br />La macchina nel seguire e rispettare le curve impostate monitora il processo e la forma dell’anello attraverso<br />alcuni sistemi di misurazione laser e sensori di carico. Tali dati vengono usati anche per correggere la<br />cinematica degli utensili in funzione dei dati acquisiti in tempo reale. Negli ultimi anni sono stati utilizzati<br />numerosi metodi per simulare questo processo, sempre con il limite che le curve di laminazione debbano<br />essere inserite manualmente dall’utilizzatore del software di calcolo e non possano cambiare durante<br />la simulazione. Questo articolo è un riassunto del lavoro fatto da Muraro Spa assieme a Transvalor S.A.,<br />l’autore del software FEM Forge® ed Enginsoft Spa, distributore per l’Italia del software Forge® e centro<br />di competenza nella simulazione del processo di produzione. Lo scopo di questo lavoro era sviluppare un<br />software in grado di leggere in tempo reale, durante il calcolo, la posizione di alcuni sensori virtuali presenti<br />nella simulazione (laser virtuale di misura) e trasmettere informazioni come la posizione degli assi, le<br />forze esercitate dalla macchina al pezzo e altri parametri del processo ad una routine (black-box) esterna.<br />Quest’ultima è in grado di calcolare le correzioni della cinematica di tutti gli assi della macchina, riscrivere<br />queste correzioni direttamente in Forge® e proseguire il calcolo della simulazione numerica. Questo metodo<br />permette, durante la simulazione, di correggere ad ogni step di calcolo la cinematica degli assi impostati nella<br />simulazione, come realmente succede nelle macchine reali di laminazione degli anelli. La logica della blackbox<br />di pilotaggio della simulazione è la stessa usata nella macchina reale per pilotare gli assi. La differenza<br />sta nel fatto che nella macchina reale tale software di pilotaggio risieda nel CNC della macchina. Questo<br />approccio garantisce che i risultati ottenuti nella simulazione siano molto più vicini a quelli reali. Il prossimo<br />passo del lavoro sarà estendere l’applicazione di questa interfaccia ad altri modelli di macchine speciali, ma<br />anche a differenti tipi di presse normalmente usate per deformare materiali metallici o non metallici.</p> A. Sartori, P. Lasne, M. Gabrielli ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1441 Mon, 09 Mar 2015 11:35:17 +0000 Test of electromagnetic, non-destructive method for determining material properties in steel https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1440 <p>This study, in the area of non-destructive testing and measuring technology, shows that it is possible to<br />inspect and determine the mechanical properties and micro structure of a material using electro-magnetic<br />technique. The goal has been to on-line determine material properties like residual stress distributions,<br />variations in tensile strength and fatigue strength in a material. In the project the latest in materials inspection<br />using electro-magnetic methods combined with statistic modelling is used. The project has shown that these<br />new methods can non-destructively determine the mechanical properties of a material or a machine detail. It<br />is believed that this measuring technique has a clear place in industry.</p> B. Sjögren, A. Nilsson, A. Rensgard ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1440 Mon, 09 Mar 2015 11:33:32 +0000 Studio della resistenza alla fatica di contatto di acciai sinterizzati trattati termicamente https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1439 <p>In questo studio viene proposto un approccio conservativo per la previsione del comportamento a fatica di<br />contatto di due acciai sinterizzati e trattati termicamente. Il modello utilizzato è incentrato sulla nucleazione<br />della cricca di fatica, che avviene solamente in presenza di fenomeni di deformazione plastica locale. La<br />deformazione plastica locale, a sua volta, si verifica quando lo sforzo massimo è superiore alla resistenza allo<br />snervamento del materiale negli strati subsuperficiali. Sforzo massimo e resistenza alla deformazione plastica<br />sono stati calcolati considerando le peculiarità della microstruttura dei sinterizzati porosi: la distribuzione<br />della dimensione e del fattore di forma dei pori, che influenzano la frazione di sezione utile resistente, e<br />l’eterogeneità microstrutturale e della microdurezza, che influenzano la resistenza allo snervamento della<br />matrice. Il modello previsionale è stato validato sperimentalmente.</p> I. Metinöz, I. Cristofolini, W. Pahl, A. DeNicolo, A. Molinari ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1439 Mon, 09 Mar 2015 11:29:59 +0000 Effect of gas tungsten arc welded 308 and 409 stainless steels on their mechanical properties https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1438 <p>Stainless steels (SS) in automobile sector were previously incorporated mainly due to their decorative<br />applications. Nowadays, their functional and specific characteristics make them more required and employed<br />in this sector. Especially attention from automotive manufacturers has been paid in order to improve the engine<br />efficiency and reduce weight of the vehicle, stainless steels result to be enabled due to their high strength<br />mechanical characteristics, energy absorption capability, fatigue and corrosion resistance; besides their<br />ductility which is traduced to an easy manufacturability. When welding is applied some of their characteristics<br />may be affected and could decrease their mechanical properties. In attempt to avoid these circumstances,<br />welding experimental practices must be carried out. In this study plates of 308 austenitic and 409 ferritic<br />stainless steels were welded by Gas Tungsten Arc Welding process with different current values in order to<br />get their mechanical properties behavior. Tensile tests were performed, it results that for austenitic stainless<br />steels welds all failed in the fusion zone presenting ductile behavior; however, for ferritic stainless steels brittle<br />fracture was observed. The maximum value of hardness for 308 austenitic SS was founded in the base metal,<br />instead for 409 ferritic SS was reached at the heat affected zone.<br />This study can be a practical guide in the selection of adequate joining methods in order to determine the more<br />efficient to use in structural automotive industry.</p> A. F. Miranda Pérez, G.Y. Pérez Medina, F.A. Reyes Valdés, I. Calliari, M. Breda ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1438 Mon, 09 Mar 2015 11:19:50 +0000 Study on the microstructure influence in ultrasonic test in duplex forged components https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1437 <p>Ultrasonic tests are fundamental to grant the integrity of the metal products, especially after forging<br />operations. Due to the high attenuation of duplex stainless steel (DSS), the efficiency of ultrasonic test (UT)<br />performed on DSS components could decrease and make the inspection difficult.<br />The interaction between the ultrasonic acoustic radiation and the microstructure of 2205 duplex stainless<br />steel was studied. The specimens were treated at 780 °C for different soacking times to promote the<br />precipitation of intermetallic phases. The UT response of each specimen was measured and associated to the<br />corresponding microstructural features.<br />Electron Back Scatter Diffraction (EBSD) was performed to analyze the grains orientation and to relate the<br />revealed crystallographic texture with the acoustic signal attenuation.<br />Tensile test were performed to determine the variation of the main mechanical parameters (yield strength,<br />ultimate tensile strength, elongation and Young modulus) induced by the presence of the secondary phases.<br />The variation of ultrasound velocity can be associated to the modification of the volume fraction of the<br />precipitated intermetallic phases (sigma (s) and chi (?) phases) and to the morphology of the structural<br />constituents observed within the material.</p> S. Barella, C. Di Cecca, A. Gruttadauria, C. Mapelli, D. Mombelli, C. Fanezi Da Rocha, T. Strohaecker ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1437 Mon, 09 Mar 2015 11:16:06 +0000 Large ESR forging ingots and their quality in production https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1436 <p>ESR is known as an alternative step on the continuous improvement in single ingot production for heavy<br />forgings. In the recent past a new state of the art ESR remelting system was installed with the possibility to<br />produce ingots in diameter from 1000mm for 45tons till 2000mm for 145tons. Consumable electrodes from<br />traditional fabrication processes which consist of melting with electrical arc furnace, refining, degassing<br />of the steel and bottom pouring will be used to produce one single heavy ingot with best cleanness with<br />the help of electrode exchange technique. This paper tells about the furnace characteristics and the efforts to<br />be made to ensure high quality level in material and furnace preparation as well as save automatic production<br />performances during remelting and electrode exchange. Finally the results of ingots characterized by an<br />elevated level of chemical homogeneity and internal quality such as to ensure the absence of defect<br />greater than 0.5mm AVG during the final inspection of the forged part from the ESR production will be<br />presented. The ESR process serves for the reproducible quality in heavy ingot making and tightens the limits in<br />specifications together with high material yield.</p> P. Bettoni, U. Biebricher, H. Franz, A. Lissignoli, A. Paderni, H. Scholz, A. Paderni, A. Lissignoli, P. Bettoni ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1436 Mon, 09 Mar 2015 10:01:58 +0000 Composizione lubrificante per processi in colata continua https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1435 <p>Diffusasi attorno agli anni 50 del secolo scorso la colata continua a getto aperto (OCP) è il processo<br />industriale usato per la produzione di travi, tondino, vergella e reti elettrosaldate. Al fine di dissipare gli attriti<br />tra strand di acciaio e lingottiera ed evitare il fenomeno di stricking, è necessaria la presenza di un lubrificante<br />che s’infiltri nello spazio tra lingottiera e acciaio. Tale lubrificante può essere un olio vegetale, come l’olio di<br />colza oppure oli di origine sintetica come esteri di acidi grassi o polialfaolefine. La scelta su quale olio usare<br />dipende sostanzialmente dal rapporto costi-benefici. L’introduzione negli anni sessanta del ventesimo secolo<br />della tecnologia di colaggio dell’acciaio con tuffante (SEN) e l’opportuna modifica delle proprietà fisiche delle<br />polveri di colata, fino ad allora utilizzate per il colaggio di lingotti, permise il loro utilizzo nella colata continua<br />[1]. I tentativi di usare la polvere nell’OCP tuttavia ha dato origine a problemi di intrappolamento della stessa<br />nell’acciaio con conseguente aumento delle inclusioni non metalliche (NMI). Per questa ragione l’utilizzo di<br />olio rimane predominante in tale processo. Il presente lavoro riporta uno studio sullo sviluppo di un prodotto<br />[2] che renda possibile all’interno del processo di colata continua a getto aperto l’unione dei vantaggi della<br />polvere e dell’olio.</p> R. Carli, M. Alloni ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1435 Mon, 09 Mar 2015 09:57:04 +0000 Tribological properties of cemented carbide rolls in cold sheet rolling https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1434 <p>When high elastic modulus rolls are applied to cold rolling, roll flattening becomes smaller than with<br />conventional steel rolls. This factor reduces the rolling load by decreasing the contact length between the roll<br />and the sheet being rolled. Conversely, the smaller roll flattening radius increases the contact angle between<br />the roll and the sheet, which reduces the thickness of the lubricating oil film carried into the roll bite. This<br />factor increases the rolling load by increasing the friction coefficient in the contact area. The influence of the<br />roll material on rolling load appears as the sum of these two factors. However, few studies have attempted<br />to separate and evaluate their effects. To clarify the effect of the roll material on rolling load, a series of<br />experimental cold sheet rolling tests was conducted with cemented carbide rolls and conventional steel<br />rolls. The experimental results showed that the difference of the rolling load between cemented carbide rolls<br />and conventional steel rolls varied with rolling conditions. To investigate the lubricant behavior in rolling,<br />a numerical analysis of the oil film thickness was carried out. Based on the experimental results and the<br />calculated oil film thickness, the effect of the roll material on rolling load was discussed.</p> M. Ueno, A. Matsumoto, T. Hiruta ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1434 Mon, 09 Mar 2015 09:53:42 +0000 Analysis of the solidification path of Al-Si9-Cu(1-4) alloys using thermal analysis technique https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1433 <p>The present work displays the potential of cooling curve analysis to characterize the solidification path of Al-<br />Si9-Cu(1-4) alloys. In additions the possibility of quantifying the Cu enriched phases in these alloys by using<br />thermal analysis (TA) technique has been investigated. The proposed methodology is based on the following<br />procedure: a total amount of the Cu enriched phases is defined as the ratio of the area between the first<br />derivative of the cooling curve and the hypothetical solidification path of the Al-Si-Cu eutectic to the total area<br />between the first derivative of the cooling curve and the base line. These calculations based on the cooling<br />curve analyses are compared with Image Analysis (IA) and chemical analysis results in order to verify the<br />proposed method. There is a good correlation between measured and calculated values for the area of Cu rich<br />phase of the Al-Si9-Cu(1-4) alloys.</p> M. B. Djurdjevi?, Z. Odanovi? ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1433 Mon, 09 Mar 2015 09:48:47 +0000 Influence of heat input and powder density on energetic efficiency of high power diode laser cladding of carbon steel with AISI316L powder https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1432 <p>High power diode laser with coaxial powder injection was used to deposit single tracks of austenitic stainless<br />steel on to a carbon steel plate, and the influence of heat input and powder density on energetic efficiency<br />of the process, as well as on some geometrical features of the clad and on dilution was investigated. The<br />energetic efficiency, calculated as the energy used to form the clad and the Heat Affected Zone, tends to<br />increase with the powder density, while it decreases on increasing heat input. The combination of a high<br />powder density and a low heat input is expected to optimize the energetic efficiency. In these conditions, the<br />chemical dilution of the clad is minimized whilst aspect ratio is rather low but still acceptable. Moreover, the<br />energy spent for the powder and the substrate can be correlated to the iron contamination of the clad.</p> S. Zanzarin, S. Bengtsson, L. Maines, A. Molinari ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1432 Mon, 09 Mar 2015 09:46:38 +0000 Hot rolling: mechanical, microstructural, modeling, simulation for both ferrous and light metals https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1431 <p>The dimensions, speed and complexity of rolling mills have been advancing with understanding of the<br />mechanics and augmented calculating power. However, the metallurgical mechanisms both during the passes<br />and between them are significant for stresses, defect avoidance and product properties. With facile ability<br />to examine microstructures at end of any pass or interval, physical simulation of multistage rolling has been<br />achieved in torsion, as well as in plane strain compression; while the former excels in number of passes and<br />total strains ?, the latter can provide texture information. However, for product mechanical properties, torsion<br />only permits hardness of the surface layer while plane strain specimens would permit tension or bending.<br />From dependencies on strain, strain rate and temperature T of stresses and microstructure for Al alloys,<br />C/HSLA/tool steels and ferritic/austenitic alloys, the dependence on microstructural mechanisms during<br />straining and unloaded intervals can be clearly defined and related to rolling forces and power demands. The<br />effects of solute, particles and lattice dependent dislocation mobility can provide understanding of broad<br />range of industrial requirements for product properties. For C/HSLA steels, there is the added complexity of<br />adding a cooling procedure that ensures planned phase transformations. For Al alloys and stainless steels,<br />the final cooling schedule can be arranged to provide prevention of, or any degree of static recrystallization,<br />with control of grain size and degree of isotropy. The multistage rolling simulations combined with<br />examination by optical microscopy OM, TEM and SEM-OIM improve process controls and product properties.</p> H.J. McQueen, P. Leo ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1431 Mon, 09 Mar 2015 09:43:57 +0000 Tuning of anodic oxidation parameters for the production of nanostructured TiO2 films https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1430 <p>Titanium dioxide is the most common among titanium oxides and minerals. It can be either synthesized by<br />chemical routes or generated by anodic oxidation of titanium. The latter way allows to tune oxide properties by<br />modulating process parameters, and it has gained much attention thanks to the wide variety of thicknesses,<br />morphologies, structures and compositions of the oxide produced. The peculiar engineered properties of<br />anodized titanium find applications in biomedical industry, automotive field, architecture and design, as well as<br />in photovoltaic cells and in photocatalytic purification devices.<br />This article provides an overview of anodic oxidation treatments currently applied to form nanostructured oxide<br />layers on titanium, paying special attention to their applications.</p> M.V. Diamanti,, M. Ormellese, B. Del Curto, M.P. Pedeferri ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1430 Mon, 09 Mar 2015 09:41:44 +0000 Valutazione della rugosità e del comportamento elettrochimico del titanio in ambiente biologico https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1429 <p>Il titanio e le sue leghe sono utilizzati per applicazioni biomediche<br />in una ampia gamma di dispositivi, dagli impianti<br />e protesi ortopediche e dentali, alle valvole cardiache. E’<br />noto che la peculiarità delle leghe di titanio è quella di ricoprirsi<br />di uno strato di ossido che si forma spontaneamente<br />quando il materiale è in contatto con l’aria. L’ossido, particolarmente<br />stabile, aderente e “self-healing”, conferisce<br />al titanio una elevata resistenza a corrosione del titanio e<br />contribuisce alla sua eccellente biocompatibilità.<br />I requisiti clinici per il successo di un impianto sono molto<br />stringenti. L’impianto deve svolgere la funzione per la quale<br />è stato progettato ed evitare danni all’ambiente biologico<br />nel quale è inserito. Una delle caratteristiche più importanti<br />di uno specifico impianto è quindi la sua capacità di<br />creare una interfaccia con i tessuti vivi del corpo. Ciò che<br />accade è un aspetto di grande rilevanza, poiché i fenomeni<br />che si verificano sulla superficie dell’impianto possono determinare<br />il suo successo o il fallimento. La risposta biologica<br />all’interfaccia tra l’impianto e i tessuti è strettamente<br />connessa alle proprietà superficiali dell’impianto stesso:<br />per migliorare il legame interfacciale è necessario creare<br />una superficie rugosa o porosa.<br />Diversi trattamenti superficiali sono stati proposti al fine<br />di garantire una determinata topografia e composizione<br />chimica superficiale. Si fa riferimento in particolare a metodi<br />volti a modificare la rugosità [1], oppure a conferire un<br />effetto antibatterico alle superfici [2], e ancora a favorire<br />la formazione di nanostrutture sugli impianti [3]. Un valido<br />studio degli effetti dei trattamenti superficiali del Ti in applicazioni<br />biomediche è stato condotto da Ding et al. [4],<br />mentre un’analisi più approfondita è riportata nel libro [1]<br />o nel brevetto [5]. Molti articoli mostrano che i trattamenti<br />di tipo fisico e/o chimico, avendo un diretto riscontro sulla<br />rugosità di impianti in titanio, influenzano sia la velocità di<br />osteo-integrazione sia le proprietà biomeccaniche [6-8].<br />Il presente lavoro si propone di confrontare l’effetto di un<br />trattamento fisico, come quello di sabbiatura, e/o di un<br />trattamento chimico con acido fluoridrico del Ti grado 2 (Ti<br />Gr2) e Ti grado 4 (Ti Gr4) sul comportamento elettrochimico<br />in ambiente biologico e sulla rugosità dei dispositivi. In<br />letteratura sono presenti diversi lavori relativi allo studio<br />del comportamento elettrochimico delle leghe di titanio in<br />L’utilizzo, oramai diffuso, del titanio in campo biomedico nasce dall’eccellente biocompatibilità, conferita<br />dalla capacità di ricoprirsi spontaneamente di uno strato di ossido che passiva il metallo. Diversi studi hanno<br />dimostrato che i trattamenti superficiali possono migliorare la risposta biologica e la resistenza a corrosione<br />degli impianti. In questo lavoro è stato studiato l’effetto di trattamenti superficiali di sabbiatura e mordenzatura<br />con HF sul comportamento elettrochimico in ambiente biologico e sulla rugosità di due tipologie di titanio<br />commercialmente puro, Ti grado 2 e Ti grado 4. L’analisi dei dati ottenuti a seguito della caratterizzazione<br />elettrochimica ha consentito di evidenziare che, per entrambe le leghe, la densità di corrente di passività<br />aumenta al crescere della durata del trattamento di sabbiatura. Un minore aumento è stato riscontrato nei<br />campioni soggetti a sabbiatura e successiva mordenzatura. Da ciò si deduce che la variazione di superficie<br />specifica indotta dalla sabbiatura è parzialmente annullata dal trattamento chimico. Il valore della corrente di<br />passività è stato utilizzato per valutare l’entità dell’incremento della superficie reale dei campioni. Le prove di<br />rugosità hanno mostrato che se il processo di sabbiatura produce una superficie con un gran numero di picchi,<br />il trattamento di mordenzatura con HF tende a livellare la superficie attenuando tali picchi. I trattamenti di<br />sabbiatura e mordenzatura, soli o combinati, modificano notevolmente la superficie dei campioni e l’entità di tale<br />modifica differisce secondo la tipologia di lega e la durata del trattamento di sabbiatura. Infine, è stato proposto<br />l’utilizzo di quattro parametri di rugosità per caratterizzare una superficie trattata.</p> T. Monetta, A. Acquesta, F. Bellucci ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1429 Mon, 09 Mar 2015 09:38:43 +0000 Effect of chloride concentration on the repassivation behavior of structural Al alloys https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1428 <p>The present work reports on the effect of chloride concentration on the repassivation behavior of commercial<br />aluminum alloys Al 5754-H111, Al 5083-H111, Al 2024-T3 and Al 7075-T6. Characteristic parameters of<br />pitting and repassivation processes were determined from single cycle anodic polarization curves recorded<br />in different NaCl solutions. Empirical relationships of the characteristic parameters as a function of log<br />[Cl-] were derived from repeated experiments. Data analysis was complemented by corrosion morphology<br />examination. Overall results show that valuable information on the corrosion resistance of different Al alloys<br />can be obtained from the polarization response during the reverse scan. In the presence of localized attack<br />other than pitting, the passivation of active surfaces follows a more complex mechanism.</p> E. Melilli, M. Trueba, S.P. Trasatti ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1428 Thu, 05 Mar 2015 14:06:31 +0000 Performance-based durability design of reinforced concrete structures with stainless steel bars https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1424 <p>Stainless steel reinforcement can be a suitable option for the achievement of the durability target for<br />reinforced concrete structures exposed to aggressive chloride bearing environments. To quantitatively assess<br />the benefits of using stainless steel bars, performance-based design models can be applied. However,<br />although these models could, in principle, be used for the design with stainless steel bars, at the moment<br />they do not provide any specific indication for the design with this type of bars particularly the critical chloride<br />threshold values. This paper reports results of an experimental work aimed at evaluating the statistical<br />distribution of the critical chloride threshold in concrete of low nickel duplex stainless steel (type 1.4362)<br />reinforcement. Results of the potentiostatic polarisation tests showed that the statistical distribution of<br />the chloride threshold may be fitted by a Beta probability distribution function that can be used as input<br />parameter in performance-based models for structures exposed in atmospheric condition and to temperate<br />marine environments.</p> M. Gastaldi, F. Lollini, L. Bertolini ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1424 Thu, 05 Mar 2015 13:09:02 +0000 Corrosion behaviour of superferritic and austenitic stainless steel for food application https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1423 <p>The food industry makes extensive use of conventional stainless steels, AISI 304 and AISI 316, for their high<br />corrosion resistance in several aggressive environments, especially in the stage of cleaning and sanitizing. In<br />this paper, among the possible alternatives available in the market, superferritic stainless steels are studied<br />comparing them with the more common austenitic grades. The characterization work aimed at defining,<br />through corrosion tests carried out in the specific operating conditions, if some ferritic / superferritic<br />stainless steels may represent, from the perspective of resistance to corrosion, possible substitutes<br />to the austenitic grade. For any selected materials, two different surface finishes were characterized.<br />Potentiodynamic tests were carried out at room temperature in 0.5M NaCl and in alkaline foaming cleanser;<br />at a temperature of 55°C in alkaline detergent; at a temperature of 70° C in an environment of 35% hydrogen<br />peroxide. In addition, crevice tests have been performed. The tests allowed to define the corrosion limits<br />and applications of ferritic/superferritic steels and to define operating conditions for which they can be<br />considered substitutes equivalent of austenitic steels.</p> M. Franchi, R. Valle ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1423 Thu, 05 Mar 2015 13:07:23 +0000 Damage analysis of stress corrosion test of pretensioning steel strands by ae monitoring https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1419 <p>In the present work the application of acoustic emission technique has been proposed as a tool for the<br />evaluation of corrosion processes occurring under SCC conditions on prestressing steel strands. To simulate<br />the possible corrosive environment under service conditions experimental tests were performed with different<br />electrolytes and electrochemical conditions (open circuit potential, cathodic and anodic polarisation). The use<br />of multi-variable techniques, coupled to a classic statistical approach, has permitted to discriminate separated<br />clusters in the population of the acquired AE signals related with specific damage events. Thereby the<br />proposed approach allowed to create corrosion maps able to classify both global and punctual degradation<br />phenomena. In particular different areas of the maps were related to the different corrosion mechanisms<br />experimentally observed during the SCC tests.</p> L. Calabrese, G. Campanella, P. Longo, E. Proverbio ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1419 Thu, 05 Mar 2015 12:59:56 +0000 Evaluation of corrosion resistance of biocompatible coatings on magnesium https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1418 <p>The work deals with the study of innovative biocompatible coatings for magnesium resorbable osteosynthesis<br />devices. Conversion layers based on magnesium fl uoride and “diamond like carbon” coatings (DLC) obtained<br />by chemical vapor deposition were considered in order to reduce the corrosion rate of magnesium to levels<br />compatible with the time needed for fracture healing. DLC coating was applied on both pure magnesium<br />and on magnesium after conversion treatment in hydrofl uoric acid. Weight loss tests and potentiodynamic<br />polarization tests in aerated Hank’s solution at room temperature were performed. The corrosion rate was<br />about 100 mg/cm2day for the commercially pure magnesium (99.9 %) in the fi rst 24 hours of exposure. Both<br />the coatings reduced the short-term corrosion rate but the protective layers did not grant long-term stability<br />and corrosion rate rapidly increases approaching the values of uncoated magnesium.</p> M. Cabrini, P. Colombi, S. Lorenzi, T. Pastore ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1418 Thu, 05 Mar 2015 12:57:03 +0000 Influence of atmospheric pressure plasma treatments on the corrosion resistance of stainless steels https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1416 <p>In this study, the influence of treatments carried out with an atmospheric pressure plasma jet (APPJ) on<br />the passive oxide films of different types of stainless steels and their corrosion properties was studied. The<br />treatments were realized on a martensitic (AISI420) and a duplex (SAF2507) stainless steel using a plasma<br />generated by air at 1.5 bar. The corrosion resistance of the samples was analyzed with potentiodynamic<br />anodic polarization and electrochemical impedance spectroscopy tests in environments containing sulphates<br />and/or chlorides. The effects of the treatment on the oxide layer were studied using secondary ion mass<br />spectrometry and X-ray photoelectron spectroscopy. The plasma treatments allowed the growth of the<br />passive film and improved the corrosion resistance of the stainless steels.</p> K. Brunelli, L. Pezzato, E. Napolitani, S. Gross, M. Magrini, M. Dabalà ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1416 Thu, 05 Mar 2015 12:53:11 +0000 Cathodic protection of a ship propeller shaftby impressed current anodes https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1415 <p>This work studies the application of cathodic protection by potentiostatic polarization method with impressed<br />current anodes for preventing corrosion phenomena on ship propeller shafts made of 17-4PH stainless steel,<br />in seawater. Tests were carried out on a full scale propeller system (more than 3 m long) by using one or two<br />activated titanium wires placed lengthwise in the interspace between the shaft and the stern tube. In order<br />to simulate ship navigation and ship berthed in harbour, flowing (40 L/min) and stagnant seawater were<br />respectively considered. Both technical solutions, consisting in the use of one or two titanium anodes, were<br />able to protect the shaft. The results are compared with the data reported in previous works with different<br />types and geometries of the anode.</p> T. Bellezze, R. Fratesi, G. Roventi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1415 Thu, 05 Mar 2015 12:50:04 +0000 Corrosion damage and periodic inspections on pressure devices and lifting equipments https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1408 <p>This paper deals with requirements for service safety conditions of pressure devices and lifting equipments,<br />according to the European and Italian Standards. Periodic controls and inspections are necessary to check<br />corrosion damage and determine residual life, as showed for some significant case histories. As concern as<br />pressure device, hydrogen induced cracking phenomena in steel walls of a demister, utilized to enhance the liquid<br />droplets removal in a vapor stream, were detected by ultrasound measurements. The measured defect sizes<br />were put in comparison with the required limits to verify if this device can be maintained in service. About lifting<br />equipments, two different corrosion mechanisms were examined by detecting defects and measuring residual<br />plate thickness: crevice, due to aggressive environment, at the interstitial of steel plates overlap in a welded and<br />bolted joint of a gantry crane; lastly, crevice and corrosion fatigue of steel rail and plate in a double girder shipyard<br />bridge crane, that was exposed for some decades to the daily aggressive action of direct solar radiation and sea<br />salt, detrimental for the coating layer. In these two cases both defects size and plates thickness were considered<br />with the aim of indicating treatments and restoration procedures of damaged components.</p> F. Giacobbe, M. Platania, A. Sili, A. Iacino, A. Corso ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1408 Wed, 25 Feb 2015 17:32:33 +0000 Anodic behaviour of carbon steel bars in realkalised concrete: potentiodynamic and potentiostatic tests in solution https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1407 <p>Electrochemical realkalisation is a technique used for the repair of reinforced concrete structures suffering<br />carbonation-induced corrosion. It aims at restoring high levels of pH through the application of a temporary<br />cathodic current. Although this technique was introduced in the 1980s and has been used since then, there are<br />still some aspects connected with its application that need investigation. In particular, it is not clear whether the<br />usual techniques for measuring the corrosion activity of steel after the treatment can be considered reliable.<br />This paper presents an experimental study on the anodic potentiodynamic and potentiostatic behaviour of steel<br />in solutions simulating realkalised concrete and, for comparison, in solutions simulating alkaline and carbonated<br />concrete. Results showed that in the alkaline solution used in the treatment steel bars are characterised by<br />passivity, in spite of the high values of corrosion rate measured with linear polarisation technique.</p> E. Redaelli, A. Della Pergola, L. Bertolini ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1407 Wed, 25 Feb 2015 17:30:22 +0000 Effect of silane matrix on corrosion protection of zeolite based composite coatings https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1406 <p>In the present work, the comparison of the anti-corrosive properties of various types of zeolite based coatings,<br />with different silane matrix on AA6061 aluminum substrates, are reported. High hydrophobicity, good adhesion<br />and resistance to corrosion were observed for silane modified with the addition of SAPO-34 zeolite filler.<br />Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) tests were performed on all samples in a 3.5% (w/w) NaCl<br />solution at increasing immersion times. All composite films showed good durability. Depending on the type of<br />silane used as a matrix, the composite coating evidenced high stability up to one year of immersion.</p> L. Calabrese, L. Bonaccorsi, A. Caprì, E. Proverbio ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1406 Wed, 25 Feb 2015 17:28:54 +0000 Cathodic protection condition in the presence of AC interference https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1405 <p>To assess cathodic protection criteria in the presence of alternating current (AC) interference, weight loss tests<br />on cathodically protected carbon steel specimens were performed in soil-simulated conditions in the presence<br />of AC densities ranging from 10 to about 500 A/m2. Tests last for four months. Carbon steel potential was<br />periodically monitored by means of a Luggin capillary in order to eliminate the ohmic drop contribution and to<br />record the true polarization level of the polarised carbon steel samples. At the end of the test weight loss was<br />evaluated. On the basis of the results, a corrosion risk map is proposed. Main conclusion is that overprotection<br />is the most dangerous condition in the presence of AC interference.</p> A. Brenna, L. Lazzari, M. Pedeferri, M. Ormellese ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1405 Wed, 25 Feb 2015 17:27:19 +0000 Corrosion rate of high CO2 pressure pipeline steel for carbon capture transport and storage https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1404 <p>The paper deals with the effect of pressure, temperature and time on corrosion rate of pipeline steels in CO2<br />saturated water and in humid saturated CO2 gas in the range from 25 to 60°C and pressure from 20 to 145 bar,<br />up to 400 hours of exposure. The results of weight loss tests show very high rates in the aqueous phase, one<br />or two order of magnitude higher than the values obtained in CO2 saturated with water, but remaining in any<br />case much lower than values extrapolated by De Waard and Milliams model at high partial pressure. Depending<br />on temperature and pressure, cementite and iron carbonate scales can grow on metallic surface reducing<br />corrosion rate. SEM and metallographic analysis evidenced the evolution of scale from defective cementitebased<br />layer to protective compact carbonate scale.</p> M. Cabrini, S. Lorenzi, T. Pastore, M. Radaelli ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1404 Wed, 25 Feb 2015 17:25:41 +0000 Effect of cold rolling on pitting resistance in duplex stainless steels https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1403 <p>Duplex Stainless Steels (DSS) are biphasic austeno-ferritic steels in which the best combination of mechanical<br />and corrosion-resistance properties is achieved for almost equal volume fractions of the phases. These steels<br />are classifi ed according to their pitting corrosion resistance, assessed by the PREN index (Pitting Resistance<br />Equivalent Number) which, although qualitatively, is widely employed as comparison. The present work is<br />aimed to study the pitting resistance of four DSS grades (SAF 2101, 2304, 2205 and 2507) in the as-received<br />conditions and after cold rolling at various thickness reductions (from 15% to 85%), to highlight the effects of<br />cold working on the corrosion behaviour. The materials were potentiodynamically tested in artifi cial seawater<br />(pH 7) and the corresponding Critical Pitting Temperatures (CPT) were determined. Cold deformation mainly<br />affected the Lean DSS grades, whereas the high-alloyed DSS were stable, even after heavy deformations.<br />These differences can be attributed not only to composition but also to the onset of diffusionless phase<br />transformations induced by cold working, which make the materials more prone to corrosive attacks.</p> M. Breda, L. Pezzato, M. Pizzo, I. Calliari ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1403 Wed, 25 Feb 2015 17:23:57 +0000 Thermal spray coatings for corrosion and wear protection of naval Diesel engines components https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1402 <p>Hard chrome plating has been widely used as the standard solution for valves stem, but its limited wear-corrosion<br />resistance and the high toxicity of its galvanic baths suggest to look for suitable alternatives, such as thermal<br />sprayed ceramic-metallic (cermet) and self-fluxing alloys.<br />The present study aims to compare different solutions in terms of corrosion resistance under a selected acid<br />environment and of wear resistance both for as-sprayed and post-corrosion samples.<br />Coatings have been deposited by HVOF both on martensitic steel and Ni-based superalloy. A Design of Experiment<br />procedure has been used for spray parameters optimization, based on porosity and deposition efficiency of<br />the coatings. Corrosion tests have shown the effect of porosity of the coatings, while wear tests confirmed the<br />fundamental role of the dispersed hard phases.<br />All the solutions here proposed have shown a significant improvement in terms of corrosion and wear resistance<br />compared to hard chrome plating.</p> L. Baiamonte, G. Pulci, E. Hlede, F. Marra, C. Bartuli ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1402 Wed, 25 Feb 2015 17:21:31 +0000 Multilayer coatings based on CrN/Cr for molds of plastics https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1401 <p>Many problems related to the efficiency of tribological steel substrates have been improved by the<br />introduction of ceramic coatings based on nitrides of transition metals, as applied by physical vapor<br />deposition (PVD) [1]. Multilayer PVD coatings are currently being developed so as to achieve a further<br />increase in performance from both tribological and corrosion resistance. The principle of the method is to<br />create a coating characterized by a high number of layers stacked in such a way as to block the growth of the<br />columnar structure with high porosity. In this work a series of mono-and multilayer coatings were taken into<br />account. These consist of CrN and Cr multilayers coatings made in a deposition chamber using cathodic arc<br />PVD at the company CRT. As steel substrate AISI H11was chosen in the following surface state conditions:<br />mirror finish, electroeroded, ground and sandblasted</p> F. Cova Caiazzo, V. Sisti, S. Trasatti ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1401 Wed, 25 Feb 2015 17:18:48 +0000 Product and maintenance efficiency by applying a new concept for pinch-roll change Focus on the rolling and processing industries https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1400 <p>Siemens VAI Metals Technologies now is able to offer hot-strip mill operators a new method for changing the<br />pinch rolls in the down coiler. The pinch-roll unit, designed as a quick-exchange cassette, can be replaced<br />within just ten minutes without additional interruption of production. This saves up to eight hours typically<br />required by applying conventional solutions. The rolls can be cleaned and refurbished offline, thereby<br />enhancing strip quality and personnel safety. This capability of rapid pinch roll design furthermore reduces<br />maintenance time and increases yield.</p> K. Frauenhuber, F. Moser ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1400 Wed, 25 Feb 2015 17:15:02 +0000 Procedure operative per la produzione di inerte artificiale in luogo di scoria nera https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1399 <p>Gli studi tecnico-giuridici e la sperimentazione condotta dall’Acciaieria Arvedi S.p.A. nell’ultimo decennio<br />hanno consentito di intervenire nelle diverse fasi del processo produttivo dell’acciaio per apportare procedure<br />ed accorgimenti tecnici che hanno consentito di arrivare ad una “produzione” di inerte controllata nelle sue<br />caratteristiche chimiche e fisiche in tutti i momenti, trasformando, di fatto, la produzione della scoria in un<br />processo produttivo parallelo a quello della produzione dell’acciaio.</p> A. Barocci,, G. Luzzari, M. Facchin ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1399 Wed, 25 Feb 2015 17:13:29 +0000 Recupero dei metalli dalle polveri di aspirazione dei forni: processo Waelz https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1398 <p>Il processo Waelz è applicato su scala industriale nella metallurgia dello zinco ed è finalizzato all’arricchimento<br />di materiali a basso tenore in metallo, fino all’ottenimento di un ossido concentrato di zinco (ossido Waelz).<br />Il processo consiste in una serie di operazioni chimico-fisiche (essiccamento, riduzione, vaporizzazione,<br />ossidazione, ecc.) condotte in un forno tubolare le cui dimensioni variano con la potenzialità richiesta, utilizzando<br />come combustibile e agente riduttivo il carbone (antracite o polverino di coke) nonché correttori quali la calce o<br />la silice. La materia prima principalmente impiegata sono le polveri di acciaieria, rifiuti pericolosi normalmente<br />destinati a smaltimento in discariche speciali, che vengono prodotti durante i processi fusori all’interno del forno<br />elettrico, captati dal quarto foro e abbattuti e stoccati in appositi impianti di filtrazione. Il processo Waelz consente<br />il riciclo delle polveri di acciaieria riducendone sensibilmente l’impatto ambientale, portando alla produzione di<br />una materia prima secondaria largamente impiegata nell’industria dello zinco.</p> R. Busè, D. Mombelli, C. Mapelli ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1398 Wed, 25 Feb 2015 17:11:14 +0000 Experimental trials and theoretical background about foaming, slag refractory interaction and feasibility of crude magnesium carbonate injection as foaming agent and its use for EAF refractory protection https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1397 <p>A theoretical overview about the slag structure, their compatibility with the refractories and their foaming behavior<br />has been realized. Such a theoretical background is the basis for the performed experimental trials focused on<br />the use of crude MgCO3 injected within the slag. This raw material can develop the gaseous phases (CO2) needed<br />for the slag foaming and it can provide the MgO useful to make the slag compatible with the refractories. The<br />experimentation has been performed through the injection of different specific quantities of MgCO3 and the<br />obtained results pointed out a significant decrease of refractory wear, a saving of the specific electric energy, a<br />decrease of the lime injection and of the anthracite powder needed to induce the foaming effect.</p> C. Mapelli, D. Mombelli, S. Barella, P. Trezzi, G. Ferrari, C. Cagni ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1397 Wed, 25 Feb 2015 17:09:19 +0000 Experimental trials and theoretical background about foaming, slag refractory interaction and feasibility of crude magnesium carbonate injection as foaming agent and its use for EAF refractory protection https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1396 <p>A theoretical overview about the slag structure, their compatibility with the refractories and their foaming behavior<br />has been realized. Such a theoretical background is the basis for the performed experimental trials focused on<br />the use of crude MgCO3 injected within the slag. This raw material can develop the gaseous phases (CO2) needed<br />for the slag foaming and it can provide the MgO useful to make the slag compatible with the refractories. The<br />experimentation has been performed through the injection of different specific quantities of MgCO3 and the<br />obtained results pointed out a significant decrease of refractory wear, a saving of the specific electric energy, a<br />decrease of the lime injection and of the anthracite powder needed to induce the foaming effect.</p> C. Mapelli, D. Mombelli, S. Barella, P. Trezzi, G. Ferrari, C. Cagni ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1396 Wed, 25 Feb 2015 17:04:47 +0000 Heat treatment response and influence of overaging on mechanical properties of C355 cast aluminum alloy https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1395 <p>The research activity was focused on the optimization of heat treatment parameters for C355 (Al-Si-Cu-Mg)<br />cast aluminum alloy and on its microstructural and mechanical characterization in T6 condition, also evaluating<br />the effect of subsequent high temperature exposure. Differential thermal analyses were carried out to identify<br />the solution heat treatment optimal temperature. After solution heat treatment and quenching, samples were<br />subjected to artificial aging, at different times and temperatures, as to obtain the corresponding hardness<br />curves. Samples for successive hardness and tensile tests were subjected to hot isostatic pressing (HIP) and T6<br />heat treatment, according to the parameters optimized in the foregoing research phase. Some of the T6 heat<br />treated samples were also characterized after overaging, induced by holding at 210 °C for 41 h. Aiming to carry<br />out a comparative study, tensile properties of C355 alloy, both in T6 and overaged conditions, were compared<br />to those of A356 alloy (results from a previous study), which is currently more widely employed than C355.<br />Experimental results showed how C355-T6 alloy is characterized by superior mechanical properties as compared<br />to A356-T6, especially in the overaged condition, due to the higher thermal stability induced by Cu-based<br />strengthening precipitates.</p> L. Ceschini, Alessandro Morri, Andrea Morri, F. Rotundo, S. Toschi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1395 Wed, 25 Feb 2015 17:01:12 +0000 Nanoindentation and microstructure of Friction Stir Processed Die Cast Mg-Al-Zn alloy https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1394 <p>A high pressure die cast (HPDC) magnesium alloy was friction stir processed (FSP) at high rotation rates with<br />different advancing speeds. The friction stir process induced the disappearance of porosity, typical of the<br />HPDC process, and formation of very fine grain boundary phases. Nanoindentation was used to mechanically<br />characterize the different welded zones of interest, the thermomechanical heat affected zone (TMAZ), the stirred<br />zone (SZ), in the advancing and the retreating side, at different sheet section depths. Aging at high temperature<br />showed precipitates uniformly distributed inside the magnesium grains, due to the increased level of Al taken into<br />solid solution.</p> E. Cerri, M. Cabibbo, P. Leo, E. Cerri ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1394 Wed, 25 Feb 2015 16:57:41 +0000 Advanced roll bite models for cold and temper rolling processes https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1393 <p>This paper describes on-going efforts made to develop a fast and robust roll bite model for cold and temper rolling<br />processes including a non-circular roll profile and a mixed lubrication model based on lubricant flow and surface<br />asperity deformation models (only Coulomb friction is used in this paper however). First, the existing roll bite<br />models are reviewed in details to understand their physics, their specificities, their differences and their resolution<br />strategies, with a particular focus on strategies allowing for short computing time (CPU) even for heavily deformed<br />non circular roll profiles. From this preliminary analysis, some existing strategies are selected to develop a new<br />roll bite model. It includes in particular calculation of roll surface circumferential displacements for roll profile<br />determination and an efficient relaxation technique that updates the relaxation factor dynamically at each rollstrip<br />coupling iteration. The resulting computing time is generally less than one second (on a single processor)<br />and convergence has been obtained for all types of cold and temper rolling conditions, from tandem mill heavy<br />reductions to double reduction of very thin strips and to very light reduction temper rolling (&lt; 0.5%). Simulation<br />results are also discussed against finite element (FE) results. Finally, it is illustrated how this new roll bite model<br />can be used on an industrial database to develop accurate presets of roll force for temper mills.</p> T. Dbouk, P. Montmitonnet, N. Suzuki, Y. Takahama, N. Legrand, T. Ngo, H. Matsumoto ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1393 Wed, 25 Feb 2015 16:47:10 +0000 Investigation of roll bite behavior with various cold rolling conditions using semi-analytic solutions of von karman’s rolling equation https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1392 <p>This article proposes a semi-analytical solution of von Karman’s rolling equation on the elastic foundation. The<br />roll indentation is considered as the spring compression of the elastic foundation of the work roll. A non-circular<br />contact arc is obtained naturally as a part of the solution of the governing equation. Two elastic zones and four<br />plastic zones are included. Hooke’s law is applied in elastic zones, von Mises’ yield criterion is used in plastic<br />yielding and unyielding zones, and material stress-strain curves are employed in plastic loading and unloading<br />zones. The solution of each zone was derived separately and a computer program was designed accordingly. The<br />computing time is very short and the required core memory is very small. The results show that the compressive<br />stress curves form a “friction hill” while the shape of the normal stress curve depends on the rolling parameters.<br />A typical cold rolling case is selected as the basic study case. The results of this proposed model and the popular<br />Bland-and-Ford model are shown to make comparison between these two models. Key rolling parameters included<br />in the comparison results are the entry gage, the exit gage, the entry tension, the exit tension, the work roll<br />diameter, the yield stress, and the friction coefficient. Rolling feasibility derived from this proposed model is not<br />only on the existence of the convergent solution but also on whether or not the solution can follow the properties of<br />the rolled material.</p> R.-M. Guo ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1392 Wed, 25 Feb 2015 16:44:21 +0000 Study of the work roll cooling in hot rolling process with regard on service life https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1391 <p>Operational conditions and many studies confirmed that the work rolls cooling in hot rolling process have<br />significant impact on damage and service life. The specific approach based on the numerical simulation and<br />experimental results of the work roll cooling optimization and service life improvement is presented in this paper.<br />The 3D finite element model was prepared for the numerical simulations of the work roll cooling. The FE model<br />represents circular sector of the work roll. The model is fully parametric. It is capable to simulate a roll with any<br />diameter, any thickness. Each of the model parameters can be easily changed based on user requirements. The<br />stress state is calculated by ANSYS in two steps. At first, the thermal conditions as starting temperature of the roll,<br />cooling intensity and so on are applied and time dependent thermal analysis is performed. The temperature field<br />of work roll is obtained from transient thermal analysis and is used as thermal loads in second step. In the second<br />step structural analysis is carried out. The other relevant boundary conditions as normal, shear and contact<br />pressure are considered in structural analysis. The Tselikov load distribution model is used for normal and shear<br />stress distribution in a rolling gap. The boundary conditions for FE analysis are prepared in software MATLAB. All<br />considered boundary conditions are based on real measured data from hot rolling mills.<br />The results of the performed analyses are focused on the description of the assessing methodology of the work<br />rolls cooling on the stresses, deformations and service life of the rolls.</p> R. Zahradník, J. Hrabovský, M. Raudenský ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1391 Wed, 25 Feb 2015 16:43:01 +0000 Effect of staggered arrays on cooling characteristics of impinging water jet on a hot steel plate https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1390 <p>Water impinging jet has been widely used in cooling of hot steel plate at steelmaking processes. The effects<br />of staggered arrays on water impinging jet cooling were mainly investigated at fixed jet Reynolds number of<br />35,000 and nozzle-to-plate distance of 100 mm. The time-and space-resolved heat flux was experimentally<br />measured with different staggered geometric array configurations which are considered to 3D, 4D, 5D, 6D, 8D,<br />and 10D, respectively. The heat flux were measured by a novel experimental technique that has a function of<br />high-temperature heat flux gauge in which is used to measure the heat flux distributions on the hot surface. The<br />qualitative flow visualization showed complex behavior for staggered array configuration, which exhibits a radial<br />flow interaction issuing from adjacent nozzles. The results show that the maximum area-averaged heat flux was<br />observed at S/D = 4. This was caused by the radial interaction between adjacent jets which affects different<br />boiling heat transfer on a hot steel plate. In this study, the measured heat flux curves are also provided to a<br />benchmark data for designing a new type of accelerated cooling equipment for plate mill.</p> J. Lee, T. H. Kim, K. H. Do, D-W. Oh, J. M. Park ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1390 Wed, 25 Feb 2015 16:41:15 +0000 Effetto del processo di microtaglio con laser in fibra pulsato sulla microstruttura e sulle proprietà funzionali di una lega NiTiCu a memoria di forma https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1389 <p>Le microlavorazioni mediante laser di potenza di leghe a memoria di forma (SMA) a base NiTi rappresentano<br />una classe di lavorazioni tra le più interessanti ed efficaci per applicazioni industriali in vari campi, come quello<br />del biomedicale, della sensoristica e dell’attuazione. A causa della sua natura termica, diventa di fondamentale<br />importanza valutare l’effetto del fascio laser sulle proprietà sia microstrutturali che funzionali di tali materiali per<br />consentire una maggiore comprensione delle prestazioni del dispositivo finale.<br />In questo lavoro è stata affrontato lo studio del processo di micro taglio, effettuato mediante una sorgente laser<br />in fibra attiva con impulsi nell’ordine dei nanosecondi, di lamine sottili della lega ternaria a memoria di forma di<br />composizione Ni40Ti50Cu10 (at. %). I solchi di taglio, realizzati al variare della velocità di processo, sono stati<br />caratterizzati dal punto di vista morfologico mediante osservazione con microscopio elettronico a scansione.<br />Sono state effettuate sia misure di composizione chimica che nanoindentazioni in prossimità dei solchi di taglio<br />per la stima della zona inerente al materiale danneggiato termicamente, inteso come materiale fuso e zona<br />termicamente alterata. Infine, le proprietà tipiche dei materiali a memoria di forma sono state valutate attraverso<br />misure sia di tipo calorimetrico che termo meccanico; è stato quindi mostrato come il processo laser possa<br />indurre delle alterazioni termiche, anche se ridotte, che influenzano il comportamento della lega SMA investigata.</p> C. A. Biffi, P. Bassani, M. Carnevale, N. Lecis, A. Loconte, B. Previtali, A. Tuissi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1389 Wed, 25 Feb 2015 16:37:54 +0000 Suitability study of Endless Strip Production technology for fabrication of api grades https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1388 <p>Production of hot rolled strip for oil and gas transport pipelines requires a fine and homogeneous<br />microstructure and careful choice of chemical composition in order to meet strength, toughness, and<br />weldability requirements. Whilst hot rolled coils to grade X80, produced by conventional continuous casting<br />and hot rolling, are a commercial reality, there is great interest in producing API grades manufactured by the<br />alternative (and more economical) thin slab direct rolling route.<br />The current work has assessed the feasibility of producing hot rolled strip of grades X65-X70 using the endless<br />strip production layout (ESP), originally developed at Arvedi. The study was carried out using a metallurgical<br />modelling system based on empirical equations describing austenite evolution, transformation and mechanical<br />properties. Using this approach it was possible to study the effects of initial slab thickness, reduction ratio and<br />chemical composition on the mechanical properties of strips in a thickness range of 10 to 20 mm. In this way,<br />for each grade, the optimum rolling schedules, microstructures and chemical compositions could be obtained.</p> A. Smith, M. Lubrano, A. Di Schino, A. Guindani ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1388 Wed, 25 Feb 2015 16:23:47 +0000 Deformation behaviour and microstructure development of Twin Roll Cast AZ31 strips https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1387 <p>The new energy efficient method of producing magnesium strips down to 1,0 mm thickness based on Twin<br />Roll Casting (TRC) and Strip Rolling in industrial scale developed at the Institute of Metal Forming at the TU<br />Bergakademie Freiberg in cooperation with the MgF Magnesium Flachprodukte GmbH Freiberg (Germany) is<br />described. The design of rolling schedule was analyzed, based on the control of the recrystallization behaviour,<br />to achieve fine grain in the strip rolling process of the magnesium alloy AZ31. The dynamic recrystallization<br />behaviour of this alloy during hot deformation was determined with help of plane strain compression tests and<br />microscopic examination. The influence of temperature, strain and strain rate on the activation of dynamic<br />recrystallization process during deformation was analyzed. The deformation behaviour was also simulated with<br />semi-empirical models including specific coefficients related to processing parameters (strain, strain rate and<br />temperature). The results show that the grain size of this alloy refine steadily with increasing rolling passes by<br />dynamic recrystallization. The tensile strength and ductility were improved correspondingly.</p> M. Ullmann, R. Kawalla, H.-P. Vogt ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1387 Wed, 25 Feb 2015 16:20:33 +0000 Strip tracking measurement and control in hot strip rolling https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1385 <p>It is well known that poor strip tracking can lead to reduced<br />product quality but also to mill delays. The resulting<br />costs for internal rejects, customer complaints and yield<br />losses have historically been significant. Moreover, the severity<br />of these issues increases dramatically when strips<br />become wider, thinner and harder. Ultimately the rolling<br />process becomes completely unstable. Hence, to reduce<br />cost of poor quality for the current product mix as well as<br />to enable product development it is vital that strip tracking<br />is improved.<br />Most strip tracking issues arise at the head or the tail of<br />the strip. In the rougher mill the main issue is head camber,<br />a shape defect of the bar where the head is curved. A<br />clear example of this shape is shown in Fig 1. Large head<br />camber of the transfer bar may result in further problems<br />downstream in the finishing mill and should ideally thus be<br />prevented.<br />Another notorious problem closely related to strip tracking<br />is tail pinching in the finishing mill. This is a phenomenon<br />where the tail of the strip suddenly moves sideward’s and<br />gets damaged right after it has left the previous stand. An<br />Poor strip tracking is one of the notorious problems threatening process stability in a hot strip mill. These<br />issues often lead to tail pinching and in the worst cases even to cobbles. The main pillars of the strategy set<br />out to tackle these issues for the Hot Strip Mills in IJmuiden are rougher mill camber control and finishing mill<br />strip steering and tail control. For such applications, a camera based measurement system has been developed<br />in-house that is simple, cost-effective and yet both accurate and robust. Moreover, as we show in this paper,<br />the system has proven its merits both as a finishing mill interstand centerline deviation measurement as<br />well as a rougher mill camber measurement. In the latter application the measurement data can be used for<br />automatic levelling in the rougher mill. The results of production tests presented in this paper demonstrate that<br />the camber measurement in combination with a basic rougher mill tilt set-up model is sufficient to reduce the<br />transfer bar camber significantly.</p> L. Kampmeijer, C. Hol, J. de Roo, E. Spelbos ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1385 Wed, 25 Feb 2015 15:59:07 +0000 Nidec asi automation system for a continuous tandem mill coupled with pickling line https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1384 <p>The cold rolling is one of the main sectors for rolling flat products, and a continuous tandem mill is by sure<br />one of the most comprehensive and significant plants in the wide range of the metals industry. A reliable<br />high-performance automation system is consequently indispensable to make the most of the mechanical and<br />hydraulic equipment in a process of this type, that must meet requirements in productivity and quality of the<br />final coil increasingly stringent.<br />This paper aims to illustrate both the plant and the automation system, focusing on the most significant aspects<br />related to automation developed in the company, from mathematical models to fuzzy regulation algorithms, but<br />without neglecting the global architecture of the system..</p> R. Gatti, S. Murgia ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1384 Wed, 25 Feb 2015 15:43:11 +0000 Identification of Phases Formed by Cu and Ni in Al?Si Piston Alloys https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1383 <p>This paper presents the results of identifying and analyzing the phases present in the microstructure of 4 aluminum piston alloys with different chemical composition. Optical microscopy and scanning electron microscopy were used to study the microstructure of the samples and EDS analysis was used to identify the<br />composition of the phases. The phase stoichiometry was identified by comparing the results of EDS analysis with the results reported in the studied literature. The results show that different intermetallic phases can appear depending on the chemical composition of the microstructure of aluminum piston alloys.</p> S. Manasijevi?, N. Doli?, K. Rai?, R. Radiša ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1383 Wed, 25 Feb 2015 15:37:32 +0000 Strip tracking measurement and control in hot strip rolling https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1381 Poor strip tracking is one of the notorious problems threatening process stability in a hot strip mill. These issues often lead to tail pinching and in the worst cases even to cobbles. The main pillars of the strategy set out to tackle these issues for the Hot Strip Mills in IJmuiden are rougher mill camber control and finishing mill strip steering and tail control. For such applications, a camera based measurement system has been developed in-house that is simple, cost-effective and yet both accurate and robust. Moreover, as we show in this paper, the system has proven its merits both as a finishing mill interstand centerline deviation measurement as well as a rougher mill camber measurement. In the latter application the measurement data can be used for automatic levelling in the rougher mill. The results of production tests presented in this paper demonstrate that the camber measurement in combination with a basic rougher mill tilt set-up model is sufficient to reduce the transfer bar camber significantly. L. Kampmeijer, C. Hol, J. de Roo de Roo, E. Spelbos ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1381 Fri, 20 Feb 2015 00:00:00 +0000 Sviluppo di trattamenti termici per componenti automotive colati in lega di alluminio secondario allo stato semi-solido https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1370 <p>Obiettivo di questo lavoro è lo studio dell’influenza della temperatura e del tempo di solubilizzazione sulle<br />caratteristiche microstrutturali e sulle proprietà meccaniche di una lega secondaria AlSi7Cu3Mg colata allo<br />stato semi-solido. Sono state osservate e quantificate la sferoidizzazione del Silicio eutettico, la progressiva<br />dissoluzione delle fasi intermetalliche ricche in rame e la variazione di durezza della lega. I risultati del<br />trattamento di solubilizzazione indicano come la durezza del materiale aumenti all’aumentare della temperatura<br />di solubilizzazione e questo fenomeno è da attribuirsi alla graduale dissoluzione dei composti intermetallici<br />all’interno della matrice di ?-Al. Si osserva, inoltre, che il tempo di solubilizzazione ha un effetto minore sulle<br />variazioni microstrutturali e sulle proprietà meccaniche rispetto alla temperatura. Sono stati quindi studiati gli<br />effetti della temperatura e del tempo di invecchiamento, permettendo di costruire le curve di invecchiamento<br />del materiale stesso.</p> S. Capuzzi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1370 Tue, 10 Feb 2015 09:54:52 +0000 Thermomechanical processing of Ti and Nb – alloyed stainless steels https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1228 <p>The effect of Thermomechanical Processing (TMP) using hot rolling on the structure, rolling pressure,<br />mechanical properties of titanium and niobium alloyed 18Cr-10Ni austenitic stainless steels (type AISI 321)<br />is presented. It has been found that the strengthening effect of TMP depends significantly on the kinetics of<br />deformation accumulation schedule. The change in rolling pressure with an increasing number of passes follow<br />a similar pattern to the change in strength of the TMP treated rolling section. The basic factor determining the<br />difference in structure formation of studying steels is thermodynamic stability of the carbide phase under the<br />different rolling accumulation schedules. TEM and light microscopy have been used in structural investigations.<br />TMP with a different accumulation schedule result in increasing of yield strength by 1,3-1,7 times compared to<br />conventional heat treatment value. The short-term high-temperature tensile tests showed that the higher room<br />temperature strength level of TMP treated steel was also retained at high temperatures.</p> G.E. Kodzhaspirov, A.I. Rudskoy, A. Borowikow ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1228 Wed, 12 Mar 2014 10:40:07 +0000 Scale development on steel during hot strip rolling https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1227 <p>The paper presents a new method to describe and to predict the development of scale during metal forming<br />processes, especially hot strip rolling processes. This is necessary because scale develops during all hot<br />deformation processes over 600 °C and affects the mass loss of the raw weight as well as the surface quality<br />of the semi-finished product. The main components of oxide scale at steel are wustite, magnetite, and hematite<br />with various volume fractions. A challenge for the correct characterisation of the total scale layer is the<br />consideration of the strong inhomogeneity with respect to the mechanical properties of each scale component.<br />Owing to these differences, the deformation behaviour of the single oxide layers is diverse, too. As result of<br />high deformation stresses, the oxide scale cracks, however low deformation degrees can be compensated.<br />Due to the high hardness of the oxides, the fragments are pushed in the raw material and influence the grip<br />conditions in the rolling gap and the material flow. Because of this the Institute of Metal Forming developed<br />a new method to determine the temperature dependent properties of the scale layers, which are relevant for<br />the arrangement of metal forming processes. The strategy was based on the use of pure powder of each scale<br />element for the production of testing samples with different geometries (cylindrical and cubic samples) by<br />compression and heat treatment steps.</p> M. Graf, R. Kawalla ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1227 Wed, 12 Mar 2014 10:38:14 +0000 Ottimizzazione del processo di riscaldo per tempra di grandi fucinati mediante analisi FEM https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1226 <p>In questo lavoro è presentata la simulazione del processo di riscaldo per austenitizzazione di grandi fucinati<br />in acciaio destinati alla tempra differenziale. In ogni trattamento termico, le grandezze controllabili a livello<br />industriale sono il tempo e la temperatura. È quindi agendo su queste che si può ottimizzare il processo per<br />ottenere le proprietà e le microstrutture desiderate per l’acciaio esaminato, e in definitiva massimizzare la<br />qualità del pezzo finale. I prodotti analizzati sono i cilindri di laminazione fucinati, la cui produzione richiede un<br />attento ciclo termico successivo alla deformazione plastica. Infatti, dopo un ciclo termico preliminare di ricottura<br />con lo scopo di facilitare le lavorazioni di sgrossatura alle macchine utensili, questi pezzi vengono sottoposti<br />ad una tempra differenziale per incrementare la durezza dello strato di lavoro, il cui spessore varia in funzione<br />delle specifiche richieste dal cliente. L’ottimizzazione di un processo può essere implementata utilizzando leggi<br />empiriche ed il proprio know-how in prove sperimentali. La simulazione numerica rappresenta uno strumento<br />di previsione che potrebbe favorire un approccio più sistematico e scientifico alla risoluzione, in fase di<br />progetto, di tali problematiche industriali, specialmente quando il rapporto di scala tra il provino sperimentale<br />ed il componente reale è molto elevato, come nel caso oggetto del presente lavoro. Lo strumento numerico<br />tipicamente adottato per simulare tale processo è la modellazione e l’analisi agli elementi finiti (FEM). Avendo<br />come possibili parametri il livello di suddivisione del modello (meshatura), le caratteristiche chimico-fisiche del<br />materiale ed i parametri di scambio termico (entrambe differenziabili topologicamente all’interno del modello<br />stesso) l’approccio FEA consente di simulare sia la forgiatura che i trattamenti termici ed in particolare le fasi di<br />riscaldo, mantenimento e raffreddamento. I risultati ottenibili sono il campo termico, la distribuzione delle varie<br />fasi ed i valori di tensioni residue derivanti dal trattamento termico stesso. I risultati sono monitorabili nell’intero<br />arco temporale del processo. Questo tipo di analisi agli elementi finiti consente di prevedere le proprietà del<br />pezzo nell’intero arco temporale del processo: una volta caratterizzato il materiale ed i forni di riscaldo, si ha<br />a disposizione uno strumento capace di prevedere in maniera affidabile i risultati di un trattamento termico. Il<br />software utilizzato in questo studio è il codice FEM commerciale Forge.</p> F. Curbis, S. Mengaroni, F. Cianetti, M. Calderini, S. Neri, E. Evangelista ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1226 Wed, 12 Mar 2014 10:37:00 +0000 Influenza dei parametri del processo di nitrurazione ionica sulla resistenza a corrosione di acciai inox https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1225 <p>Gli acciai inossidabili esibiscono una elevata resistenza alla corrosione in ambienti neutri aerati, ma per alcune<br />specifiche applicazioni spesso sono richieste anche buone proprietà tribologiche, in particolare in termini di<br />durezza superficiale. Al fine di ottenere uno strato superficiale con durezza migliorata, particolari in acciaio<br />inossidabile sono sottoposti al trattamento termochimico di nitrurazione ionica che comporta la formazione di una<br />fase superficiale indurita chiamata “ S-phase”. A seguito di questi trattamenti si osserva però un indebolimento<br />della resistenza a corrosione del prodotto finale associata a fenomeni di sensibilizzazione, cioè alla precipitazione<br />di fasi secondarie indesiderate che fungono da celle galvaniche locali a bordograno a seguito di una prolungata<br />permanenza dell’acciaio ad alte temperature. I parametri operativi utilizzati nel processo di nitrurazione ionica<br />rientrano negli intervalli di temperature / tempo che comportano la formazione di tali fasi responsabili della<br />diminuzione della resistenza a corrosione. Le famiglie di acciai inossidabili scelti per questo lavoro comprendono<br />acciai inossidabili austenitici, martensitici, duplex e 17-4 pH. La resistenza a corrosione degli acciai inossidabili<br />è stata valutata caratterizzando i substrati prima e dopo il trattamento mediante prove di polarizzazione<br />potenziodinamica ciclica. L’efficacia del trattamento termochimico è stata valutata mediante esame metallografico<br />e microdurezze Vickers. La profondità di nitrurazione è stata valutata tramite analisi GDOES mentre la natura delle<br />fasi presenti con l’ausilio della diffrazione dei raggi X. Dalle caratterizzazioni effettuate emerge che la qualità finale<br />della nitrurazione ionica è strettamente dipendente sia dal tipo di acciaio, sia dai parametri del processo. Difatti<br />non si è ottenuta una condizione comune a tutti i tipi di materiali. Emerge quindi la necessità di determinare le<br />condizioni ottimali effettuando trattamenti specifici per tipo di materiale. L’analisi XRD ha consentito di attribuire<br />la diminuzione della resistenza a corrosione alla formazione di nitruri di cromo nello spessore di nitrurazione, in<br />particolare nei cicli caratterizzati da temperature più elevate o tempi di processo più lunghi. Il metodo scelto per<br />il Test H e Test H2 con tecnologia al plasma differente, permette di eseguire un processo di nitrurazione valido<br />che comporta, per alcuni acciai inossidabili, a temperature relativamente basse, un comportamento a corrosione<br />migliore rispetto all’acciaio talquale per via dell’assenza di precipitati di nitruri di cromo.</p> F. Lanzoni, S. Trasatti, T. Sanvito, L. Cislaghi, V. Sisti ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1225 Wed, 12 Mar 2014 10:26:55 +0000 Effetti dei trattamenti di finitura sulle proprietà meccaniche di getti strutturali per applicazioni in campo automotive https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1224 <p>Il presente lavoro si pone l’obiettivo di valutare l’effetto delle operazioni di incollaggio e verniciatura, effettuate a<br />valle dei processi di fonderia e trattamenti termici, su una lega di alluminio B356-T6. I componenti studiati sono<br />stati ottenuti per colata in gravità in stampo permanente, utilizzando tre diverse combinazioni tempo-temperatura<br />per il trattamento di tempra di solubilizzazione e invecchiamento. Successivamente i getti sono stati sottoposti a<br />cicli termici simulanti le fasi di finitura del ciclo produttivo; tali operazioni vengono condotte a temperature che,<br />in alcune fasi, sono prossime a quelle utilizzate durante il trattamento di invecchiamento e potrebbero quindi<br />modificare alcune caratteristiche dei getti. Per tale motivo sono state valutate le proprietà meccaniche prima<br />e dopo le fasi di finitura, sia su sezioni dei getti sia su campioni di trazione realizzati a parte. Le combinazioni<br />T-t sono state selezionate tramite l’analisi del ciclo reale industriale. I risultati delle prove sperimentali<br />evidenziano che sui componenti analizzati vi sono effettive alterazioni delle caratteristiche meccaniche causate<br />dall’esposizione ai tempi e alle temperature considerati. Dall’analisi dei dati ottenuti è possibile notare, inoltre,<br />come le differenze, in termini di proprietà meccaniche tra i tre iniziali livelli di allungamento, si riducano<br />all’avanzare del processo di finitura fino quasi ad annullarsi una volta raggiunto lo stadio di ciclo completo.</p> S. Cecchel, G. Cornacchia, D. Dioni, M. Faccoli, V. Ferrari, A. Grumi, A. Panvini ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1224 Wed, 12 Mar 2014 10:24:30 +0000 Ricerca del migliore compromesso delle caratteristiche meccaniche degli acciai per utensili a caldo dopo bonifica. Comportamento della tenacità per effetto dei tempi prolungati alle temperature di nitrurazione https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1223 <p>La bonifica degli acciai per utensili a caldo rende stabile il comportamento termomeccanico dovuto allo stress<br />a cui sono sottoposti i componenti per pressocolata o stampaggio a caldo. L’interesse di questo studio è rivolto<br />a tutti i margini di miglioramento industrialmente applicabili tramite trattamento termico per ottenere una<br />resa ed una performance che rispettino le attese anche a fronte di differenti stati di fornitura del materiale.<br />Utensili e stampi, dopo trattamento termico e finitura, sono spesso nitrurati. Indipendentemente dal metodo, la<br />nitrurazione sottopone il pezzo a temperature site nell’intervallo della fragilità da rinvenimento con più lunghe<br />permanenze. L’indagine è stata anche condotta con lo scopo di verificare in che modo ed in quale misura sia<br />influenzata la tenacità di un materiale bonificato con durezza e resilienza caratteristiche di uno stampo di<br />pressocolata simulando la tipica temperatura e i tempi adottati per la nitrurazione</p> L. Cislaghi, D. Mattavelli ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1223 Wed, 12 Mar 2014 10:21:54 +0000 Resilienza alle basse temperature di diversi acciai cementati e temprati https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1222 <p>In letteratura tecnica sono state numerose le pubblicazioni relative al comportamento degli acciai da<br />cementazione alle sollecitazioni per urto, soprattutto con riferimento agli ingranaggi sottoposti a “impact<br />fatigue”, a temperatura ambiente (1-2-3-4-5-6) ma praticamente nessuna riferita al comportamento alle basse<br />temperature. Con il presente lavoro si è valuto dare un primo contributo a tale problematica.<br />Quattro acciai da cementazione 20MnCr5 - 17NiCrMo6-4 – 18CrNiMo7-6 UNI EN 10084 e 18NiCrMo14-6 UNI<br />EN 683-17 sono stati utilizzati per verificare la tenacità alle basse temperature (-20 °C e -40 °C) per confronto<br />con quella determinata a temperatura ambiente. La sperimentazione nasce dall’esigenza di conoscere<br />l’acciaio più idoneo per la realizzazione di organi meccanici (ingranaggi, cuscinetti…) destinati ad operare in<br />aree nordiche dove le temperature risultano al di sotto di 0 °C. Il confronto è stato eseguito su saggi cilindrici<br />protetti dalla carburazione, cementati e temprati con cariche e modalità industriali su impianti diversi: forno<br />a camera per i saggi sottoposti ad un ciclo di cementazione di spessore circa 1 mm e forno a pozzo per i<br />saggi sottoposti ad un ciclo di cementazione molto più lungo, di spessore circa 4 mm. I risultati si potrebbero<br />considerare “scontati” conoscendo gli acciai utilizzati, ma in realtà non esistono dati numerici utilizzabili per<br />una scelta responsabile da parte dei progettisti; inoltre l’esame metallurgico dei campioni provati con modalità<br />diverse, riferite allo spegnimento di tempra, portano a rivalutare l’influenza dei parametri del trattamento<br />utilizzato sui risultati riguardanti la tenacità.</p> A. Bavaro, I. Bergonzi, A. Vailati ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1222 Wed, 12 Mar 2014 10:20:07 +0000 Contact stress distribution and roll surface temperatures in the roll gap analyzed with different sensors https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1221 <p>In this work, the contact stresses and temperatures during hot and cold rolling have been measured. A work roll<br />containing three different sensors was used for the measurements. There were two contact devices for directly<br />measuring forces and one temperature sensor. One sensor was the “ROLLSURF” sensor. Results obtained with<br />this sensor have been presented earlier [1-3]. The measurement principle is based on deformation measurements<br />with strain gauges which were placed on an internal cradle-type roll insert. The second sensor was a friction pin<br />sensor. The forces on the top of the pin were measured by three axis piezoelectric-transducers. The pin sensor<br />was mounted inside the work roll opposite to the ROLLSURF sensor. The third sensor was a thermocouple placed<br />next to the pin sensor. The temperatures were measured very close to the roll surface. The surface boundary<br />conditions including the heat flux and surface temperatures were computed using inverse modelling calculations<br />developed at Brno University of Technology.<br />The main task of this paper is to show a comparison of the contact forces and contact length measured with the<br />strain-gauge sensor and the pin-sensor.</p> T. Luks, J. Horský, A. Nilsson, N-G. Jonsson, J. Lagergren ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1221 Wed, 12 Mar 2014 10:16:23 +0000 Microstructures and textures comparison of conventional and high niobium API 5L X80 line pipe steel using EBSD https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1220 <p>The development of microstructure and crystallographic texture of conventional and high Niobium API 5L X80<br />line pipe steels has been studied using Electron Backscattered Diffraction (EBSD) technique. The selective<br />use of micro-alloying elements like niobium in alloy design, increases the recrystallization stop temperature,<br />which facilitates rolling at higher temperatures compared to conventional thermo-mechanical processing. The<br />measurement tools available with EBSD, such as image quality values and precise grain boundary misorientation<br />angles, provide new approaches to characterize and compare both microstructures. The texture analysis, in<br />addition, shows high intensification of {112}&lt;110&gt;, {554}&lt;255&gt; and rotated cube {001}&lt;110&gt; for both processes.<br />However, the Goss {110}&lt;001&gt; and the rotated Goss {110}&lt;110&gt; has been only observed in the conventional<br />processing which is a sign that the austenite was recrystallized prior to transformation. This shows the ease of<br />processing experienced with High Temperature Processing (HTP) chemistry compared to the conventional one.</p> M. Almojil, M. Patil, S. Alshahrani ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1220 Wed, 12 Mar 2014 10:14:07 +0000 Kocks Microstructure Simulator (KMS). New technical tool for process simulation of long products https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1219 <p>Since years temperature-controlled rolling is a known application in rolling mills to improve the technological<br />properties of the material. More than ever the main focus of the operators today is directed to the continuous<br />improvement of their products and to an optimized adjustment of the individual production route. Therefore<br />the future success of rolling technologies in practical operation is more and more dependent on prior off-line<br />simulation of the rolling process in the quality management.<br />As a leading supplier of long product rolling technology and process, FRIEDRICH KOCKS GMBH &amp; CO KG<br />has developed the KMS - KOCKS Microstructure Simulator. The KMS is a semi-empirical model that can<br />be used as a stand-alone tool and can also be considered as a complement to KOCKS thermo-mechanical<br />rolling equipment for bar, wire rod and tube rolling mills. The KMS incorporates for the first time the unique<br />deformation characteristics of the KOCKS 3 roll technology and enables rolling mill operators to model<br />temperature conditions of the rolled stock, to illustrate phase transformations and to predict grain size<br />formations and mechanical properties throughout the cross-section of the finished product.<br />Furthermore the KOCKS Microstructure Simulator is a perfect tool to simulate and develop new rolling<br />strategies without applying cost-intensive and time-consuming rolling trials.<br />The features and unique characteristics of the KMS in conjunction with KOCKS thermo-mechanical rolling<br />equipment are the subject of this paper.</p> M. Kruse, S. Schwarz, M. Schuck ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1219 Wed, 12 Mar 2014 10:12:10 +0000 The microstructure and technological properties of ultra high strength 1100MPa grade strip steel https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1218 <p>The article describes the microstructure and the technological properties of a direct quenched ultrahigh<br />strength strip steel with the minimum specific yield strength of 1100MPa. The microstructure of this<br />low carbon, Mn-Cr-Mo-Cu-Ni alloyed steel consists mainly of auto-tempered lath martensite. Due to the<br />sophisticated thermo-mechanical controlled processing schedule, the martensite transformation takes<br />place from a fine and uniform austenite grain structure. State-of-the-art steelmaking and continuous casting<br />operations guarantee a good inclusion cleanness and low level of segregation. The steel has excellent impact<br />and fracture toughness properties with respect to its ultra-high strength level. The determined transition<br />temperature for 28J in Charpy-V test and fracture toughness characteristic temperature, T0, were below<br />-100°C. The weldability tests indicated that the impact toughness of the heat affected zone (HAZ) is excellent<br />and there is no significant softening in the HAZ or in the welded joint in the wide range of t8/5 cooling times.<br />The steel allows crack-free bending with a minimum inside bending radius equal to 3 times material thickness<br />irrespective of the bending direction. In addition, the steel has a good resistance to atmospheric corrosion.</p> P. Suikkanen, M. Hemmilä, J. Erkkilä, E. Virolainen, S. Tihinen, T. Saarinen, T. Liimatainen, V. Kesti, J. Kömi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1218 Wed, 12 Mar 2014 10:10:06 +0000 Properties of hot rolled steel strips produced by endless casting-rolling plant https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1217 <p>The plastic formability and the micro-structural features (homogeneity, grain size distribution, crystallographic<br />textures) of structural and micro-alloyed steels produced in a modern endless casting-rolling line have been<br />studied after specific experimental trials performed on the advanced industrial plant working at Arvedi Steel<br />Technology. The investigation has pointed out interesting and outstanding mechanical features associated with<br />the thermo-mechanical process undergone by the rolled steel strips. The obtained results have clearly pointed<br />out that the endless process is not only a more efficient production route, but it allows a control of the operative<br />parameters inducing micro-structural features that optimize the combination of strength and formability properties<br />especially on the micro-alloyed steel grades. Actually, these last steel grades are more sensitive to the nucleation<br />and growth of nano-precipitates induced by the thermal oscillation that are more pronounced and less controlled<br />in a traditional rolling line, if compared to a modern endless casting-rolling system.</p> A. Guindani, R. Venturini, C. Mapelli, S. Barella, A. Gruttadauria, D. Mombelli ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1217 Wed, 12 Mar 2014 10:07:08 +0000 API grades toughness analysis for thermo-mechanical rolling in QSP Thin Slab Rolling plants https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1216 <p>A methodology for estimating the potentiality of the thin slab two step thermo-mechanical rolling technology<br />for the API 5L grades production is described in this paper. The requirements on Ductile to Brittle Transition<br />Temperature (DBTT) are considered the most important limiting factor for API 5L strip grades produced by Thin<br />Slab technology because of the difficulties in achieving a refined and homogeneous microstructure. The results<br />obtained by Danieli QSP layout, which are -60°C DBTT for X70M - 12.7 mm thick strips in OMK Vyksa mini-mill,<br />are very promising. The limitation to thicknesses up to 12.7 mm is due to the product mix defined by the customer<br />and not a limitation of the QSP layout. The relaxation in the requirement on DBTT is in fact potentially convertible<br />in higher strip thickness and the quantification of such a conversion is the first modeling of the proposed<br />approach. The limitations in the refinement achievable by thin slab rolling is considered in a second modeling<br />which quantifies the effect of finishing rolling reductions on the Effective Grain Size of the final microstructure.<br />The proposed methodology allows in particular defining the limiting thicknesses producible by a given QSP layout<br />for each API 5L grade. It can be used as well for defining the slab size to be chosen for a given product mix.</p> M. Guagnelli, P. Bobig ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1216 Wed, 12 Mar 2014 10:04:31 +0000 La misura del crown nella laminazione a caldo di semilavorati in lega di alluminio AA8011: misurazione e ottimizzazione https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1215 <p>Il controllo della planarità dei laminati sottili in leghe di alluminio rappresenta una delle più importanti criticità<br />di processo e influenza fortemente la qualità dei prodotti che, in larga parte, sono destinati al mercato della<br />trasformazione ove sono sottoposti a processi di verniciatura, accoppiamento a polimeri, stampa litografica,<br />tutte operazioni impossibili da realizzare su laminati non planari.<br />Per ottenere laminati piani è fondamentale lavorare già a monte nella laminazione a caldo delle placche: la<br />misura del “crown”, ossia il profilo di spessore misurato sulla larghezza dei laminati a caldo e la sua forma,<br />rappresenta un prerequisito fondamentale per ottenere successivi laminati a freddo piani.<br />Preliminarmente al presente lavoro si è realizzata un’analisi causa-effetto del crown per capire quali sono i<br />parametri che entrano in gioco durante la realizzazione di un profilo accurato (diagramma causa-effetto del<br />crown).Ci si è quindi concentrati sulla deformazione termica dei cilindri (bombatura termica) per cercare di<br />ottenere, su laminati a caldo, valori variabili del crown agendo sul raffreddamento dei cilindri di lavoro da parte<br />del fluido lubro-refrigerante. Per verificare che i parametri esaminati avessero un effetto significativo sul crown<br />è stata condotta un’analisi della varianza (ANOVA) a due vie con interazione.<br />Come strumento di elaborazione statistica dei dati sono state utilizzate le superfici di risposta.</p> N. Pasquino, D. Fiorillo, C. Sinagra, L. Vescia ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1215 Wed, 12 Mar 2014 09:34:18 +0000 Off gas preparation for vacuum pumps https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1214 <p>Vacuum steel degassing plants generate off-gases that are hot, dangerous and dust laden.<br />Therefore they must be cooled down, post-combusted or conveyed in a safe manner and filtered in order to<br />protect the vacuum pumps and the environment.<br />A risk analysis is necessary for all kinds of vacuum plant regardless the pump system used.<br />This analysis defines the hazard zones and the necessary means to avoid such hazards or a hazard compliant<br />equipment to be installed. The handling of moisture and the protection against the associated corrosion effects<br />are a concern for the dust filters and the vacuum pumps.<br />The dust load requires special means of erosion protection. The dust abatement and dust extraction from<br />the various gears must be compliant with the dangers of impact by high speed particles, of dust ignition and<br />of aqueous condensates. 50 % of the dust is in a range of 0,2 to 1,5 ?m and thus a challenge for filters that<br />combine a high filtering efficiency with a low pressure drop.<br />All necessary gears in the connection between vacuum pump and metallurgical reaction vessel, that are<br />installed for post-combustion, gas cooling and dust abatement as well as suction duct with all its bows generate<br />pressure losses that could only be compensated by an increased pump capacity. Since this is an important<br />investment and generates higher operation cost one is tempted to take means to reduce such losses. However,<br />this might again require higher pump down capacities. A detailed study involving all parameters is therefore<br />recommended in order to evaluate the various measures to be taken.</p> W. Burgmann, J. Davené, J. Laffitte ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1214 Wed, 12 Mar 2014 09:24:09 +0000 Evoluzione della microstruttura e dei microstrain dello strato funzionale di Pd per membrane dense per la separazione dell’idrogeno https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1213 <p>In RSE negli ultimi anni sono state sviluppate membrane composite tubolari con strato funzionale di palladio<br />con spessore di 10-20 ?m, in grado di operare fino a 400°C, utilizzabili per la produzione di H2 e separazione<br />della CO2 nei processi di Water Gas Shift (WGS) del gas di sintesi e di reforming dell’etanolo, in configurazione<br />di reattore a membrana [1,2]. In questo lavoro, dopo una breve descrizione delle membrane tubolari con<br />rivestimento funzionale di Pd per la separazione dell’idrogeno, vengono esposti i risultati della caratterizzazione<br />effettuata sullo strato funzionale di Pd, mediante microdiffrazione dei raggi X con rivelatore bidimensionale,<br />con microscopia elettronica (SEM-FEG +EDS) e spettroscopia Auger. Con la diffrazione X è stata valutata<br />l’entità dei microstrain prima e dopo il trattamento di distensione e su membrane esercite. La spettroscopia<br />Auger ha permesso di rivelare la natura della contaminazione che probabilmente ha causato in alcuni casi il<br />significativo degrado delle prestazioni delle membrane. Al termine delle prove in impianto pilota la morfologia<br />della membrana di Palladio cambia in modo significativo sia in superficie che sulla sezione. Le misure XRD con<br />rivelatore bidimensionale hanno consentito di studiare l’evoluzione della microstruttura delle membrane tubolari<br />dovuta a trattamento termico a 400°C, soprattutto nelle fasi in cui avviene la permeazione dell’idrogeno.</p> M. Brisotto, L. Depero, P. Broglia, C. Rinaldi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1213 Wed, 12 Mar 2014 09:22:03 +0000 Structure and performance characteristics of mold flux films for continuous casting of special alloy steels https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1212 <p>Flux films and liquid slags for low-expansion alloy Fe-36Ni, austenitic stainless steel 304 and martensitic<br />stainless steel 420J2 were taken from casting mold. Chemical compositions were measured by chemical<br />analysis; apparent morphologies of flux films were photographed; cross-section structure, thickness, crystalline<br />fraction and crystalline phases of flux films were examined by SEM, EDS and XRD; viscosity and break<br />temperature were calculated by models. The results showed flux films and liquid slags have similar chemical<br />compositions, but there is a certain difference from the original powders. Flux films for the three steel grades<br />have obvious layered structure and main crystalline phase cuspidine, viscosity and break temperature keep<br />steady during casting. Heat transfer across flux films characterized by morphology, thickness, viscosity, break<br />temperature and crystalline fraction of flux films showed flux film for austenitic stainless steel 304, martensitic<br />stainless steel 420J2 and low-expansion alloy steel Fe-36Ni have the best, moderate and the lowest ability to<br />control heat transfer. Heat transfer across flux films agrees with solidification characteristic of steel grades<br />generally. Low-expansion alloy Fe-36Ni has good surface quality and there is no occurrence of hot-rolling<br />cracking. Stainless steels 304 and 420J2 have no surface cracking but local depressions.</p> W. Yan, W. Q. Chen, C. Lippold, H. G. Zheng ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1212 Wed, 12 Mar 2014 09:12:06 +0000 Analisi microchimica mediante SPEM di una superlega di Nichel dopo prove di creep https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1211 <p>Lo scopo di questo lavoro è mostrare le potenzialità delle analisi micro-chimiche di superficie, in particolare la<br />spettroscopia Scanning PhotoEmission Microscopy (SPEM) ad alta risoluzione, nello studio dei fenomeni diffusivi<br />che hanno luogo fra le fasi g e g’ nelle superleghe di Ni a seguito del creep. Si riportano le analisi condotte su una<br />superlega monocristallina, CM186LC, prima e dopo prove di creep alle temperature di 800 e 900 °C.<br />Le misure di fotoemissione ai raggi X (XPS) ad elevata risoluzione spaziale sono state effettuate presso la<br />beam-line ESCA-microscopy del sincrotrone Elettra di Trieste, in cui è stato utilizzato lo SPEM, che opera in<br />modalità sia di immagine che di spettroscopia puntuale, producendo una microsonda a raggi X di diametro<br />inferiore a 50 nm. L’alta risoluzione permette di esaminare separatamente la composizione chimica della fase<br />rinforzante g’ e della matrice g caratterizzanti la superlega. In questo modo è possibile studiare la partizione<br />degli elementi di lega tra le fasi nel materiale vergine e la sua evoluzione dopo le prove di creep.</p> M. Amati, L. Gregoratti, S. K. Balijepalli, S. Kaciulis, A. Mezzi, R. Montanari, G. Angella, R. Donnini, M. Maldini, D. Ripamonti ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1211 Wed, 12 Mar 2014 08:24:34 +0000 Direct Metal Laser Sintering: an additive manufacturing technology ready to produce lightweight structural parts for robotic applications https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1210 <p>Direct metal laser sintering (DMLS) is an additive manufacturing (AM) technology for the fabrication of near netshaped<br />parts directly from computer-aided design (CAD) data by melting together different layers with the help<br />of a laser source. Its application for manufacturing three- dimensional objects represents one of the promising<br />directions to solve challenging industrial problems. This approach permits to extend significantly the freedom of<br />design and manufacture by allowing, for example, to create an object with desired shape and internal structure<br />in a single fabrication step. The design of the part can be tailored to meet specific functions and properties<br />(e.g. physical, mechanical, chemical, biological, etc.) using different materials. In this paper a DMLS machine<br />was used for robotic lightweight components fabrication in an aluminium alloy. It was observed that DMLS<br />technology not only achieved very interesting mechanical properties thanks to the very fine microstructure, but<br />also can easily promote the development and study of lightweight lattice structures. In addition, it is envisaged<br />to develop new custom materials, such as light metal matrix composites, suitable for the DMLS process,<br />broadening the range of applications in different fields like space, aviation, automotive and other industries.</p> D. Manfredi, E. P. Ambrosio, F. Calignano, M. Krishnan, R. Canali, S. Biamino, M. Pavese, E. Atzeni, L. Iuliano, P. Fino, C. Badini ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1210 Wed, 15 Jan 2014 15:39:33 +0000 Da moneta a medaglia: caratterizzazione metallografica di uno scudo romano del XIX secolo https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1209 <p>Durante l’epoca moderna si verifica un fenomeno per il quale le monete, dopo un periodo di circolazione, potevano<br />essere trasformate in pendenti. L’usanza di appiccagnolare le monete è molto comune per gli esemplari dello Stato<br />Pontificio, specialmente per i pezzi d’argento; infatti, il soggetto spesso sacro e il fatto che le monete papaline avessero<br />gli assi orientati a medaglia, ne favoriva la trasformazione in oggetti devozionali o decorativi.<br />Nel presente lavoro vengono illustrati i risultati di indagini di microscopia, ottica ed elettronica, e di analisi<br />spettroscopiche EDS condotte su uno Scudo d’argento, coniato da Papa Pio VII e successivamente convertito in medaglia.<br />Lo studio si basa sull’impiego su una sezione metallografica scelta per mettere in risalto non solo la struttura interna del<br />corpo della moneta, ma anche la goccia di brasatura necessaria per attaccare l’appiccagnolo.<br />La metallografia, pertanto, diviene un importante strumento d’indagine in campo numismatico che consente di mettere in<br />relazione le evidenze microstrutturali della moneta con la tecnica di fabbricazione, in modo tale da far luce sulle pratiche<br />regolamentate dalla zecca e di caratterizzare il punto di brasatura per ottenere informazioni attinenti la lega impiegata<br />e il relativo processo di solidificazione. La struttura superficiale si presenta a strati, di cui quello più esterno (20-25 ?m)<br />caratterizzato da elevati tenori di argento. I risultati EDS, infatti, mostrano che la concentrazione di Ag varia dal 92%<br />all’interno fino al 97% sulla superficie. Tale configurazione ha permesso di ipotizzare, in accordo con le tecnologie di<br />produzione usate nel XVIII secolo, che il tondello è stato ottenuto da una lastra, portata a spessore attraverso laminazione<br />a caldo, e che, in seguito, è stato sottoposto a un trattamento di imbiancatura chimica per poi essere coniato.<br />L’analisi della brasatura ha invece rivelato che essa consiste in una lega Ag-Cu-Zn-Pb, di cui si è stimata la temperatura di<br />fusione e ne sono state analizzate le caratteristiche microstrutturali.</p> C. Canovaro, M. Breda, A.F. Miranda Pérez, I. Calliari ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1209 Wed, 15 Jan 2014 15:36:12 +0000 Prediction of the chemical composition of combustion products in metallurgical heat furnaces with numerical methods use https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1208 <p>In this paper the results of numerical calculations of chemical composition of flue gases, produced by<br />combustion of natural gas, were presented. Calculations were conducted for metallurgical pusher furnace,<br />working in one of the steelworks located in Poland. The chemistry of combustion process was modeled using<br />the program CHEMKIN-PRO. Simulations of the chemical composition of flue gas, in various zones of the<br />furnace, were carried out based on the measurement data collected from the real object.</p> M. Zajemska, A. Poskart ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1208 Wed, 15 Jan 2014 15:34:16 +0000 DIffusione e intrappolamento dell'idrogeno in acciai per condotte https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1207 <p><br />DIffusione e intrappolamento dell'idrogeno in acciai per condotte<br />G. Fumagalli, L. Lazzari, F. Bolzoni, G. Re, E. Fallahmohammadi</p> G. Fumagalli, L. Lazzari, F. Bolzoni, G. Re, E. Fallahmohammadi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1207 Wed, 15 Jan 2014 15:32:45 +0000 Sviluppo di microstrutture in campioni di argento sottoposti a deformazione plastica severa https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1206 <p>Il lavoro presenta i risultati di indagini svolte su campioni di Ag commercialmente puro sottoposti a<br />deformazione plastica severa mediante tecnica ECAP e attraverso laminazione asimmetrica a freddo. È stata<br />studiata l’evoluzione della microstruttura e delle proprietà meccaniche al variare della deformazione impartita,<br />rispettivamente mediante tecniche SEM / TEM e attraverso misure di durezza e prove di trazione. L’argento<br />è stato scelto come materiale rappresentativo dei metalli a struttura FCC con bassa energia dei difetti di<br />impilamento e quindi elevata possibilità di deformazione assistita da geminati. In letteratura esistono limitate<br />informazioni sull’evoluzione della struttura ultrafine di questi metalli nel regime di deformazione plastica<br />severa. I dati vengono discussi considerando l’evoluzione della struttura derivante dalle specifiche tecniche di<br />deformazione e le proprietà raggiunte.</p> G. Angella, P. Bassani, M. Baricco, D. Lussana, A. Castellero, M. Vedani, Q. Ge, A. Zambon ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1206 Wed, 15 Jan 2014 15:28:58 +0000 Comportamento a corrosione di leghe di alluminio AA2139 e AA2198 saldate con tecnica FSW https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1195 <p>-</p> C. Monticelli, A. Balbo, V. Grassi, F. Zucchi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1195 Tue, 08 Oct 2013 13:16:18 +0000 Un nuovo mezzo temprante di origine vegetale https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1194 <p>-</p> L. Baglietto, S. Bianchi, A. Parodi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1194 Tue, 08 Oct 2013 13:13:39 +0000 Experimental characterization of thermal sprayed coatings on steel substrate - Caratterizzazione sperimentale di rivestimenti realizzati mediante spray termici su acciaio https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1193 <p>-</p> A. Astarita, M. Durante, A. Langella, A. Squillace ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1193 Tue, 08 Oct 2013 13:09:43 +0000 Formazione e stabilità dell’austenite di reversione durante rinvenimento intercritico in un acciaio inox martensitico a basso carbonio Fe-16Cr-5Ni-Mo https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1192 <p>-</p> GF. Lovicu, M. De Sanctis, R. Valentini, A. Dimatteo, R. Ishak, U. Migliaccio, R. Montanari ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1192 Tue, 08 Oct 2013 13:07:10 +0000 Refrattari per bruciatori: caratterizzazione ed evoluzione https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1191 <p>-</p> M. Martino, R. Peri ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1191 Tue, 08 Oct 2013 13:02:50 +0000 Analisi dell’effetto degli elementi di lega sulla temprabilità e sul comportamento al rinvenimento di acciai per cilindri di appoggio a ridotto tenore di Mo https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1190 <p>-</p> F. Curbis, S. Mengaroni, M. Calderini, S. Neri, E. Evangelista ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1190 Tue, 08 Oct 2013 12:50:12 +0000 Studio della corrosione localizzata degli acciai per armature in soluzioni alcaline inibite https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1189 <p>Il lavoro è finalizzato allo studio della corrosione localizzata da cloruri dell’acciaio al carbonio in soluzioni<br />alcaline che simulano la composizione dell’elettrolita contenuto nei pori del calcestruzzo. Sono state condotte<br />prove elettrochimiche mediante la tecnica della voltammetria ciclica in soluzioni con pH nell’intervallo 12.6-<br />13.8 al fine di definire la concentrazione critica di cloruro al variare del pH e valutare l’effetto dell’aggiunta di<br />inibitori di corrosione tradizionali a base di nitrito e innovativi a base di sali di acidi organici.<br />I risultati confermano il ruolo determinante del rapporto cloruri/alcalinità ed evidenziano come l’azione<br />protettiva degli inibitori considerati si sommi all’alcalinità, con un peso differente per tipo di sostanza aggiunta.</p> M. Cabrini, S. Lorenzi, T. Pastore ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1189 Tue, 08 Oct 2013 10:37:05 +0000 Caratterizzazione qualitativa di antiche spade giapponesi attraverso imaging neutronico risolto in energia https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1188 <p>La spada giapponese (Katana) è generalmente riconosciuta, nell’ambiente dei beni culturali, come uno<br />degli oggetti più interessanti non solo dal punto di vista stilistico, ma anche per le strabilianti caratteristiche<br />meccaniche. Nel lavoro che segue, sono presentati i risultati delle indagini realizzate, in modo totalmente noninvasivo,<br />su cinque spezzoni di spada giapponese. Le lame, appartenenti ai periodi Koto (987-1596) e Shinto<br />(1596-1781), sono state analizzate attraverso imaging neutronico sia in fascio policromatico sia risolto in energia.<br />La ricostruzione dei volumi e delle slices tomografiche, effettuata a partire dai dati ottenuti dalle proiezioni<br />bidimensionali, ha permesso di identificare la distribuzione delle fasi e le caratteristiche distintive che sono<br />correlate alle tecniche di forgiatura proprie delle differenti scuole e tradizioni sviluppatesi in Giappone.</p> F. Salvemini, F. Grazzi, S. Peetermans, F. Civita, R. Franci, S. Hartmann, E. Lehmann, M. Zoppi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1188 Tue, 08 Oct 2013 10:34:03 +0000 Impieghi della tomografia computerizzata rX a fuoco variabile e della termografia attiva ad infrarossi in settori di interesse metallurgico https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1187 <p>-</p> L. Bonaccorsi, F. Garescì, F. Giacobbe, F. Freni, F. Mantineo, R. Montanini, A. Sili ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1187 Tue, 08 Oct 2013 09:43:37 +0000 Pietro Pedeferri: l'ossidazione anodica tra scienza e arte https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1185 <p>The paper is oriented to the study of chlorides corrosion of carbon steel in simulating alkaline concrete pore solutions.<br />Cyclic voltammetries (CV) were performed in order to evaluate the influence of pH, in the range of 12.6-13.8, on the<br />inhibiting properties of nitrite and anions of two organic acid, lactate and aspartate, on localized corrosion initiation.<br />The results confirm that the corrosion resistance of steel in solutions with the same pH of concrete is strictly dependent<br />upon the chlorides-alkalinity ratio (Figures 6, 7). The inhibitors showed an additive contribute to alkalinity with<br />different weight for the three substances considered during testing.<br />The CV tests were performed in aerated solutions at room temperature on disk specimens machined from a carbon<br />steel bar, with an exposed surface of 0.67 cm2. Disk electrode (RDE) rotating at 2500 rpm was employed for reducing<br />the effect of diffusion. The test was performed after conditioning of the working electrode at -1 V vs SCE for 60 s, reequilibration<br />for 15 s and two polarization cycles between -1.7 and + 1 V vs SCE at 50 mV / s scan rate.<br />Before test, the specimen was passivated in the test solution for 72 hours to grant the formation of a stable protective<br />layer on the steel surface without chloride addition. The inhibitors were added into the passivation solution before<br />the immersion of specimen, at different concentrations, 0.01, 0.1 and 1 M for sodium nitrite, 1 M for sodium lactate<br />and 0.1 M for sodium aspartate. Two characteristic potentials related to pitting initiation susceptibility, E1,1st and E1,2nd,<br />were derived by the first and the second CV cycle, respectively (Figures 1, 3, 4, 5). The results confirm that the critical<br />threshold for localized corrosion initiation can be expressed as a function of a critical [Cl-] / [OH-] ratio; the probability<br />of pitting initiation is low in the case of [Cl-] / [OH-] ratio lower than 0.6 (eqs. 1-4). The nitrite addition causes an<br />increment in the critical [Cl-] / [OH-] ratio (Figure 8-10) that can be quantified by introducing an efficiency parameter<br />f* (eq. 9; Figure 13). This parameter defines the effectiveness of the inhibitor compared to alkalinity. It is about one<br />for nitrite ions. Thus, nitrite ions show an inhibition of corrosion initiation similar to that of hydroxyl ions. For aspartate<br />ions (Figure 11), f* depends upon pH (Figures 14, 15); above 12.6, the higher the pH, the higher the f* was noticed. At<br />pH equal to 13.8, the aspartate showed a f* value higher than nitrites at the same concentration.<br />Sodium lactate showed an almost nil f* parameter, denoting a negligible inhibition on pit initiation (Figure 12). Thus,<br />the positive effect observed during previous long-term tests on concrete specimens should be ascribed to an effect on<br />the propagation phase rather than initiation of the localized corrosion.</p> M. V. Diamanti, B. Del Curto, M.P. Pedeferri ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1185 Tue, 08 Oct 2013 08:58:44 +0000 Curve di comprimibilità di polveri a base ferro: riferimenti affidabili o insidiosi per una corretta stima preliminare delle sollecitazioni sugli stampi di pressatura? - https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1184 <p>Nella progettazione degli stampi di pressatura, la previsione delle tensioni massime si basa, solitamente,<br />sulle cosiddette curve di comprimibilità, che rappresentano graficamente, per una determinata miscela<br />di polveri, la relazione fra la pressione applicata e la densità dei pezzi pressati. La determinazione della<br />comprimibilità si esegue secondo norme specifiche, che prevedono la formatura di cilindretti o parallelepipedi<br />caratterizzati da un’estensione relativamente modesta delle superfici di attrito fra polvere in addensamento e<br />pareti dello stampo. L’analisi delle curve di comprimibilità permette di ricavare una legge analitica semplice,<br />da utilizzare per gli sviluppi successivi. Si descrive poi la relazione fra pressione assiale e pressione radiale,<br />essendo quest’ultima il dato di progetto per il corretto proporzionamento delle matrici. Utilizzando i dati della<br />letteratura sulle relazioni fra pressione applicata e coefficienti di attrito, è possibile ricavare un modello che<br />lega la geometria dei particolari pressati alle pressioni assiali effettivamente necessarie per raggiungere<br />le densità volute. Per forme di particolari di discreta estensione in altezza, gli effetti della geometria sono<br />collegati a due parametri adimensionali, uno di natura fisica (prodotto del rapporto fra pressioni moltiplicato<br />per il coefficiente d’attrito), e uno di natura geometrica (rapporto fra la superficie di attrito “verticali” e il<br />doppio della superficie di pressatura). Mediante questi parametri adimensionali si possono ricavare le curve<br />di comprimibilità “effettive”, caratteristiche cioè di una determinata geometria. Per forme di particolari di<br />altezza piccola, gli effetti della geometria sono ancora collegati a due parametri adimensionali, uno di natura<br />fisica (rapporto fra il doppio del coefficiente d’attrito e il rapporto delle pressioni), e uno di natura geometrica<br />(rapporto fra raggio e altezza del disco sottile). Più sottile è il disco, più elevata è la pressione necessaria per<br />raggiungere una determinata densità. Le indicazioni dello studio teorico sono messe in relazione con risultati<br />sperimentali ottenuti caratterizzando bussole cilindriche e dischi di diversa geometria. In generale, le previsioni<br />teoriche trovano valida conferma nei dati ottenuti dalla sperimentazione. Lo studio dimostra che se si utilizzano<br />acriticamente le curve di comprimibilità per la stima delle sollecitazioni agenti sugli stampi di pressatura si<br />possono pericolosamente sottostimare le tensioni agenti.</p> G.F. Bocchini ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1184 Mon, 07 Oct 2013 12:21:30 +0000 Analisi microstrutturale di giunzioni Friction Stir Welding in alluminio AA6060-T6: correlazione tra parametri di processo e dimensione dei grani https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1183 <p>Il presente lavoro illustra i risultati di una campagna sperimentale finalizzata allo studio della microstruttura di<br />giunzioni ottenute mediante tecnologia FSW – Friction Stir Welding. La campagna sperimentale è stata eseguita<br />su piatti di alluminio AA6060-T6 di spessore 8 mm saldati di testa. Le saldature sono state ottenute variando<br />i parametri di processo, vale a dire la velocità di rotazione (S [giri/min]) e la velocità di avanzamento (f [mm/<br />min]) dell’utensile. L’esame metallografico è stato effettuato con lo scopo di esaminare la microstruttura<br />della sezione trasversale dei giunti in funzione dei parametri di processo e di valutare la dimensione dei<br />grani nelle varie regioni della zona di saldatura: Nugget, ZTA – Zona Termicamente Alterata, ZTMA - Zona<br />Termo-Meccanicamente Alterata. Il conteggio dei grani è stato effettuato secondo la norma ASTM E112-<br />96(2004). Il rapporto f/S tra velocità di avanzamento e velocità di rotazione è risultato essere un parametro<br />particolarmente significativo per la variazione della microstruttura delle giunzioni esaminate. Il Nugget ha<br />messo in luce una microstruttura a grani molto fini aventi una dimensione media pari a circa un terzo di quella<br />dei grani del materiale base. La dimensione dei grani in questa zona decresce linearmente all’aumentare del<br />rapporto f/S. La ZTMA è risultata costituita da grani fortemente allungati ed orientati diversamente rispetto a<br />quelli delle zone circostanti. Anche in questo caso è stato possibile osservare una relazione pressoché lineare<br />tra dimensione dei grani e rapporto f/S. La ZTA ha invece evidenziato una dimensione dei grani che decresce<br />all’aumentare del rapporto f/S. La qualità delle giunzioni, in termini di resistenza a trazione, è stata infine<br />correlata con le caratteristiche metallurgiche rilevate nella zona di saldatura.</p> G. D’Urso, M. Longo, C. Giardini ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1183 Mon, 07 Oct 2013 12:14:02 +0000 Matrici di pressatura di ingranaggi cilindrici a denti diritti: analisi numerica FEM sull’influenza del modulo e del numero di denti sugli stati tensionali https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1182 <p>Dopo una premessa sulla competitività della metallurgia delle polveri per la realizzazione di componenti<br />meccanici di geometria complicata, si espongono i dati impostati per uno studio sistematico sull’influenza dei<br />parametri di progetto, della ruota dentata e dello stampo, sul livello tensionale che si può raggiungere a fine<br />pressatura, ipotizzando una pressione radiale di 400 MPa, orientativamente corrispondente ad una pressione<br />assiale di almeno 700 MPa. Nell’indagine sono stati considerati 8 valori del modulo, 3 valori del rapporto fra<br />raggio di raccordo di testa e modulo, 4 altezze di matrice, 3 spessori di parete dei nuclei, 3 materiali per i<br />nuclei (acciaio rapido tradizionale, Vanadis 60 della Böhler-Uddeholm e metallo duro con 10% Co). L’analisi<br />FEM ha evidenziato come un aumento del raggio di raccordo di testa consente una diminuzione dei livelli<br />massimi di tensione nel nucleo atta a garantire il rispetto delle condizioni di sicurezza. L’interferenza relativa<br />fra nucleo e anello è la variabile di progetto cui spetta la necessità di attenta valutazione, connessa – secondo<br />i risultati di un’analisi “Taguchi” - alla scelta del materiale del nucleo, specialmente per le matrici più alte. È<br />stata considerata anche l’influenza dello spessore relativo del nucleo, rapportato cioè al diametro esterno della<br />dentatura. Le condizioni di sollecitazione degli anelli di cinturazione, per i quali è stato imposto un valore 4 del<br />rapporto fra diametri, non implicano mai condizioni di insufficiente sicurezza delle matrici cinturate. Non si<br />riportano i risultati dell’analisi FEM per moduli m = 4 e m = 5 poiché la verifica delle condizioni d’ingranamento<br />ha fatto rilevare la necessità di modificare i profili dei denti, in varia misura, rispetto alle classiche evolventi.<br />I risultati ottenuti possono portare a progetti più affidabili sia delle ruote dentate – da produrre mediante<br />metallurgia delle polveri – sia degli stampi di formatura.</p> E. Armentani, G.F. Bocchini, G. Cricrì ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1182 Mon, 07 Oct 2013 12:11:45 +0000 Infragilimento da idrogeno di acciai Q&P https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1181 <p>In the last years the development of innovative steels with a better combination of strength and ductility has<br />been focused on the obtainment of multiphase microstructures containing austenite. Quenched and Partitioned<br />(Q&amp;P) steels, recently introduced as alternative to the conventional advanced high strength automotive steels<br />or to medium carbon structural steels, are the subject of the present research.<br />In this study, the hydrogen embrittlement susceptibility of a medium carbon Q&amp;P steel has been evaluated and<br />compared to that of conventional Quench and Tempered steel with the same chemical composition and similar<br />ultimate tensile stress (UTS). Slow Strain Rate Tensile (SSRT) tests performed on samples electrochemically<br />charged at different hydrogen contents have shown that Q&amp;P steels have a higher hydrogen embrittlement<br />susceptibility than conventional ones.</p> G. Lovicu, M. De Sanctis, A. Dimatteo, R. Ishak, R. Valentini, E. Paravicini Bagliani ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1181 Mon, 07 Oct 2013 12:08:51 +0000 Resistenza alla corrosione localizzata e alla corrosione sotto tensione di un acciaio inossidabile Lean Duplex 2101 in presenza di cloruri e tiosolfato https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1180 <p>Questa ricerca ha riguardato lo studio della resistenza alla corrosione puntiforme e alla corrosione sotto<br />tensione di un acciaio inossidabile bifasico LDX 2101®. Il potenziale di pitting del LDX 2101® è stato<br />determinato mediante la registrazione di curve di polarizzazione anodica, in presenza di diverse concentrazioni<br />di NaCl in soluzione (0,1, 0,6 e 1M a 25°C) e a differenti temperature (25, 50 e 70°C in NaCl 0,1M).<br />Successivamente, la resistenza alla corrosione puntiforme è stata confrontata con quella ottenuta per un<br />comune acciaio inossidabile austenitico AISI 316. La suscettibilità alla corrosione sotto tensione (SCC) del LDX<br />2101® è stata valutata attraverso prove di trazione a bassa velocità di deformazione (SSR) in soluzioni di NaCl<br />al 20%, a 80°C, in presenza di tiosolfato (concentrazione da 10-3a 10-1M) e in NaCl al 5% e acido acetico allo<br />0,5% (base della soluzione standard NACE TM-0177) con aggiunta di tiosolfato di sodio (concentrazione da 10-4<br />a 10-2M), a 25°C e pH 2,7 o 3,5. L’acciaio LDX 2101® non risulta suscettibile alla SCC in soluzioni contenenti<br />cloruri in concentrazione elevata (20%) o in soluzioni al 5% acidificate con acido acetico. Al contrario, è<br />sufficiente una concentrazione anche modesta di tiosolfato (10-3M in NaCl al 20% o 10-4M nella soluzione NACE<br />a pH 2,7), per provocare rottura sotto tensione. Riducendo l’acidità della soluzione NACE TM-0177 addizionata<br />con tiosolfato si osserva un aumento della resistenza alla corrosione sotto tensione.</p> F. Zanotto, V. Grassi, F. Zucchi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1180 Mon, 07 Oct 2013 12:05:25 +0000 FIELD TESTS ON THE CATHODIC PROTECTION OF A SHIP PROPELLER SYSTEM https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1179 <p>The efficiency of the cathodic protection of a propeller system, installed in a large-medium sized ship, was<br />investigated. This system is constituted by a 17 4PH propeller shaft, concentrically mounted in an AISI 304<br />stern tube. Sea water is usually pumped in the interspace between these two metallic parts for cooling the<br />propeller system during navigation, but in the main part of the year it remains stagnant because the ship is<br />berthed in the harbour. Considering that such conditions determined critical localized corrosion phenomena on<br />the propeller system, in this work the efficiency of the cathodic protection, performed by plain steel anodes,<br />was tested. A real propeller system (about 3 m in length) was slightly modified for monitoring the potential in<br />different points by the use of local probes. Even the protection current was suitably monitored. The tests were<br />performed both with stagnant and with moving sea water up to a flow rate of 40 L/min, in order to find the<br />same conditions of the ship during navigation. From the experimental results, the efficiency of the cathodic<br />protection was good even if the circulating water with the higher flow rate represents a critical condition.</p> T.J. Bellezze, R. Fratesi, G. Roventi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/1179 Fri, 04 Oct 2013 13:33:39 +0000 SVILUPPO DI UN PROCESSO A BASSO COSTO PER REALIZZARE MATERIALI COMPOSITI A MATRICE DI TITANIO MEDIANTE “ROLL DIFFUSION BONDING”. https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/470 rappresentano ad oggi la famiglia di materiali a più elevata resistenza specifica nel campo di temperature fino a 800°C. La maggiore riserva per una introduzione incisiva nelle applicazioni industriali è ancora il costo di questi materiali. Costo che è rappresentato dalla somma dei costi dei materiali costituenti e del processo di fabbricazione. Per quanto una diminuzione dei costi dei materiali costituenti sia sicuramente possibile per effetto dell’aumento dei volumi prodotti, le maggiori riserve sono concentrate sul processo di fabbricazione. Il processo standard consiste nella preparazione di lotti di precursori che vengono comunemente consolidati per compattazione isostatica a caldo, [2-7]. In questo filone il CSM ha investito risorse per ottenere una soluzione innovativa che ha permesso il contenimento della voce “costo di fabbricazione” rispetto alla linea di Compattazione Isostatica a Caldo (HIP) con un risparmio finale che ha raggiunto il 40% . C. Testani, F. Ferraro ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/470 Tue, 30 Jul 2013 00:00:00 +0000 Modellazione CFD di un forno di riscaldo per billette https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/304 <p>Il presente lavoro descrive il modello matematico sviluppato da CSM, nell’ambiente di calcolo AnsysFLUENT<br />(Computation Fluid Dynamics – CFD), per la simulazione di un forno di riscaldo/trattamento e la validazione<br />condotta attraverso l’applicazione al riscaldo bilette del walking hearth di Feralpi Siderurgica LAM2.<br />Le simulazioni condotte hanno consentito sia l’analisi di dettaglio della termo-fluidodinamica dei gas<br />all’interno del forno che il calcolo del bilancio energetico complessivo e della curva di riscaldo della billetta,<br />dimostrando la potenzialità del modello per la valutazioni di possibili modifiche sia geometriche che legate al<br />sistema di combustione. La conoscenza dei campi di temperature, velocità, e concentrazione delle specie<br />chimiche in prossimità della superficie delle billette hanno permesso inoltre di calcolare la formazione della<br />scaglia attraverso l’accoppiamento con un modello già disponibile presso CSM.</p> V. Battaglia, E. Malfa, M. Fantuzzi, E. Filippini ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/304 Wed, 24 Jul 2013 00:00:00 +0000 Valutazione comparativa dell’effetto di tre differenti tipologie di affinante sulle proprietà meccaniche e microstrutturali della lega di alluminio A356 da fonderia https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/846 <p>In questo lavoro sono presentati i risultati preliminari di uno studio sperimentale volto a determinare l’effetto<br />di tre differenti tipologie commerciali di affinante a base di titanio e boro sulla resilienza e sulla durezza della<br />lega di alluminio A356 da fonderia. A tal fine la lega di riferimento è stata opportunamente trattata nei forni<br />di mantenimento con i tre affinanti, commercializzati rispettivamente sotto forma di lattina, pastiglia e flusso<br />granulare. In seguito, le leghe sono state colate per gravità all’interno di uno stampo in acciaio appositamente<br />progettato. Dai getti sperimentali sono stati quindi ricavati i campioni per le prove di durezza Brinell e per le prove<br />ad impatto Charpy; tutti i campioni sono stati successivamente sottoposti a trattamento termico T6. È stata<br />monitorata la variazione della durezza durante tutte le fasi del trattamento termico, mentre i test strumentati ad<br />impatto sono stati eseguiti sui provini al termine dell’invecchiamento artificiale. I risultati delle prove dinamiche<br />e di durezza sono stati discussi e messi in relazione con le analisi microstrutturali al microscopio ottico<br />metallografico (OM) e al microscopio elettronico a scansione (SEM) dotato di microsonda EDS. La microstruttura<br />della lega A356 di riferimento e delle leghe affinate è stata caratterizzata in termini di dimensione dello SDAS,<br />profili e superfici di frattura, morfologia del silicio eutettico e presenza di precipitati intermetallici.</p> D. Casari, C. Soffritti ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/846 Wed, 17 Jul 2013 14:34:35 +0000 Synthesis of semi solid slurry and effect of inoculants on microstructure of A356 alloy cast by rapid slurry forming (RSF) process https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/845 <p>Semi solid slurry of Al-356 alloy with 30% solid fraction is prepared by rapid slurry forming process. Effect of<br />Al-5Ti-0.15C grain refiner alone and combined with Al-10Sr modifier is also studied on slurry produced by RSF<br />process. Grain refining and modification of Al–Si alloys offer substantial benefits in casting processes. Finer<br />grains ensure better mechanical properties, improved machinability, better feeding, while with modification the<br />silicon morphology changes from flake to fibrous, resulting in improved properties, especially ductility. Combined<br />addition not only replicates both effects but also gives the added bonus of better globularity in the SSM process.</p> A. Sharma ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/845 Wed, 17 Jul 2013 14:33:00 +0000 Comparazione sui giunti di lega Mg AZ31 saldati FSW da uno e due lati https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/844 <p>In questo studio sono state confrontate due differenti tecniche di Friction Stir Welding (FSW) su lamiere in lega<br />di magnesio AZ31B. Gli effetti del processo di saldatura sulle proprietà meccaniche e microstrutturali dei giunti<br />sono state investigate tramite analisi metallografiche al microscopio ottico, prove di microdurezza Vickers,<br />prove di trazione a temperatura ambiente e analisi della zona di frattura dopo trazione mediante microscopio a<br />scansione elettronica (SEM). Dai risultati si è evidenziato che nella tecnica con saldatura doppia, da entrambi<br />i lati, rispetto la tecnica con saldatura da un solo lato, la zona di mescolamento presenta una maggior<br />omogeneità, una dimensione minore del grano ed una durezza con distribuzione simmetrica dei profili. Inoltre,<br />i difetti macroscopici presenti nel giunto singolo si sono notevolmente ridotti in quelli con saldatura da due lati.<br />Dalle prove di trazione si è registrato un incremento del carico di rottura (UTS) di circa il 9% confrontando la<br />doppia con la singola passata ed un allungamento finale (UE) maggiore del 25% con la disposizione FSW AS-AS<br />rispetto la singola. Dall’analisi della zona di frattura con microscopio elettronico a scansione ad alta risoluzione,<br />si osserva che la frattura è di tipo transgranulare in entrambi i campioni saldati da due lati.</p> G. Quercetti, E. Santecchia, S. Spigarelli, D. Ciccarelli, M. Pieralisi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/844 Wed, 17 Jul 2013 14:31:54 +0000 Multiscale characterisation of AlSi9Cu3(Fe) die casting alloys after Cu, Mg, Zn and Sr addition https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/843 <p>The Al-Si alloys are the most diffused foundry light alloys and now constitute 90% of the Al alloys used in the<br />automotive sector. Among the industrial processes for the production of Al alloy components, the high pressure<br />die casting is the most widespread technology. This paper presents the influence of different alloying elements<br />such as Cu, Mg, Zn and Sr on the microstructure and mechanical properties of an AlSi9Cu3(Fe) die casting alloy.<br />The metallographic analysis carried out by optical, scanning and transmission electron microscopy allowed to<br />evaluate, at different scales, the size of the primary crystals of ?-Al and the porosity too, as well as to identify<br />the different intermetallic phases distributed in the microstructure. Hardness, microhardness and static tensile<br />testing were also performed on the different alloys, and the experimental results were correlated with the<br />different concentrations of the alloying elements.</p> F. Sanna, A. Fabrizi, S. Ferraro, G. Timelli, P. Ferro, F. Bonollo ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/843 Wed, 17 Jul 2013 14:28:41 +0000 Sinterizzazione di polveri di alluminio puro e nano-allumina mediante ECAP ed estrusione a caldo https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/842 <p>I nano-compositi a matrice metallica (Metal Matrix nano-Composites, MMnCs) sono una nuova classe di materiali<br />caratterizzati da elevate proprietà meccaniche, tribologiche e di damping. Questi compositi sono costituiti da una<br />matrice metallica duttile e tenace rinforzata con nano particelle ceramiche. Al fine di superare il problema della<br />scarsa bagnabilità delle particelle ceramiche nel metallo liquido e di produrre un composito caratterizzato da una<br />buona dispersione dei rinforzi, diversi metodi non convenzionali sono stati oggetto di studio in ricerche recenti. Il<br />lavoro presentato in questo articolo mira ad esaminare due processi di metallurgia delle polveri per la produzione<br />di MMnCs. In particolare, polvere di dimensioni micrometriche di Al è stata macinata mediante un mulino a sfere<br />ad alta energia (High Energy Ball Milling) e compattata mediante ECAP (Equal Channel Angular Pressing) a 200°C<br />e mediante estrusione a caldo (Hot Extrusion, HE) a 300°C. La microstruttura del materiale è stata monitorata<br />durante le varie fasi del processo produttivo attraverso un’analisi SEM. Misure di densità e durezza Vickers sono state<br />effettuate sui prodotti finali. Il metodo di compattazione via ECAP si è rivelato molto efficiente per la compattazione<br />delle polveri, quindi è stato adottato per la produzione di compositi a base di alluminio rinforzato dal 2% e dal 5% di<br />?-allumina (20nm). Le analisi al microscopio elettronico hanno rivelato che i rinforzi ceramici sono in parte aggregati<br />in micro-cluster e in parte distribuiti come singole particelle nanometriche all’interno della matrice metallica. Inoltre,<br />un aumento della quantità di Al2O3 ha portato ad una riduzione della densità del composito. Nonostante le porosità e<br />i cluster di allumina, i compositi presentano maggiore durezza Vickers (rispettivamente 54.3HV e 58.2HV per il 2% e<br />il 5% di Al2O3 contenuta) rispetto al campione di alluminio puro (51.5HV). Possibili soluzioni vengono infine proposte al<br />fine di conseguire una migliore dispersione delle particelle ceramiche.</p> R. Casati, Q. Ge, M. Vedani, D. Dellasega, P. Bassani, A. Tuissi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/842 Wed, 17 Jul 2013 14:25:06 +0000 Formazione e caratterizzazione di leghe superficiali Zr-Ti ottenute per deposizione magnetron sputtering di strati sottili di Zr su Ti e successivo trattamento a fascio elettronico https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/841 <p>La tecnica di bombardamento con fascio pulsato di elettroni a bassa energia ed alta corrente (LEHCPEB Low<br />Energy High Current Pulsed Electron Beam) permette di modificare lo strato superficiale di superfici metalliche,<br />per esempio migliorando le caratteristiche meccaniche e corrosionistiche dei materiali metallici attraverso<br />modificazioni microstrutturali. La tecnica LEHCPEB unita a quella di deposizione fisica da fase vapore permette<br />di realizzare leghe superficiali. Scopo del presente lavoro è la caratterizzazione di leghe Ti-Zr ottenute per<br />deposizione di zirconio con tecnica PVD magnetron sputtering, seguita da trattamento LEHCPEB. Le leghe Ti-Zr<br />sono state studiate mediante diffrazione di raggi X e spettroscopia ottica a scarica a bagliore. Le modifiche<br />morfologiche e di composizione sono state osservate mediante microscopia elettronica a scansione e le<br />caratteristiche meccaniche sono state valutate con prove di microdurezza strumentata.</p> M.F. Brunella, M. Bestetti, A.B. Markov ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/841 Wed, 17 Jul 2013 14:18:16 +0000 Anisotropia ed orientamento cristallografico preferenziale di leghe di titanio alfa per impieghi a caldo https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/840 <p>Attualmente, le leghe di titanio per impieghi ad alta temperatura<br />utilizzano come leganti caratteristici elementi<br />quali alluminio, silicio, niobio e ferro. L’aggiunta di questi<br />elementi ha come obiettivo principale quello di incrementare<br />la resistenza all’ossidazione e le caratteristiche meccaniche<br />delle leghe e di renderle molto più performanti dei<br />gradi di titanio commercialmente puro, come il Grado 2,<br />che costituiscono una vasta fetta del mercato mondiale di<br />questa famiglia di materiali.<br />Comprendere il meccanismo attraverso il quale avviene<br />la deformazione plastica a freddo di questi materiali è di<br />grande importanza se si vuole raggiungere l’obiettivo di ottenere<br />un processo produttivo stabile e caratteristiche sul<br />prodotto finito note e controllabili.<br />Come molti materiali metallici che presentano struttura<br />In virtù delle elevate caratteristiche meccaniche, della bassa densità e dell’elevata resistenza all’ossidazione,<br />il titanio e le sue leghe di tipo alpha trovano un largo impiego in svariati settori industriali. Tuttavia, spesso<br />l’utilizzo di questa famiglia di materiali risulta limitato a causa della ridotta formabilità a freddo di queste<br />leghe: Nel presente lavoro, i parametri di anisotropia di due differenti leghe di titanio alpha per impieghi ad<br />alta temperatura sono stati determinati e successivamente una analisi dell’orientamento cristallografico<br />preferenziale (tessitura) è stato eseguito al fine di poter determinare la sua influenza sulle caratteristiche<br />meccaniche macroscopiche del materiale.</p> S. Gaiani, E. Colombini, P. Veronesi, G. Poli, I. Priboši? ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/840 Wed, 17 Jul 2013 12:18:18 +0000 Solubilizzazione isoterma della fase sigma in un acciaio superduplex UNS S32760 https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/839 <p>In questo lavoro si riportano i risultati delle prove di solubilizzazione isoterma della fase sigma eseguite su un<br />acciaio inossidabile superduplex UNS S32760. Il materiale base è stato dapprima sottoposto a trattamenti<br />isotermi a 1173 K e poi solubilizzato a 1323 K e a 1353 K. La cinetica di solubilizzazione è stata valutata<br />prelevando i campioni dal forno a diversi intervalli di tempo e misurando la percentuale rimanente di precipitato<br />mediante analisi di immagine. I risultati, riportati in termini di curve, mostrano, per le diverse temperature di<br />trattamento, la variazione di fase sigma in funzione del tempo e della percentuale iniziale di precipitato. Infine,<br />è stato sviluppato un modello semiempirico che descrive con buona accuratezza i dati sperimentali.</p> P. Ferro, F. Bonollo, A. Fabrizi, G. Timelli, G. Mazzacavallo ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/839 Wed, 17 Jul 2013 12:15:20 +0000 Studio del processo di macinazione meccanica di un acciaio per lavorazioni a caldo https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/838 <p>Gli acciai per lavorazioni a caldo sono caratterizzati da buona tenacità ed elevata durezza a caldo.<br />La metallurgia delle polveri, grazie alla produzione di materiali con microstruttura più fine,<br />consente di migliorare entrambe queste caratteristiche. In questo lavoro, una polvere di AISI H13<br />atomizzata in gas è stata macinata meccanicamente in modo da ridurre sia la dimensione delle<br />particelle che la dimensione della grana cristallina. I risultati mostrano che dopo 1000 minuti di<br />macinazione in un mulino planetario a sfere la dimensione del grano può essere ridotta in modo<br />significativo fino a 15nm. L’elevato grado di deformazione introdotto nelle particelle attiva il<br />processo di sinterizzazione e di conseguenza la polvere può essere sinterizzata a temperature e per<br />tempi inferiori. Per produrre campioni ad alta densità e per mantenere la dimensione della grana<br />fine (&lt;1?m) la polvere è stata sinterizzata tramite Spark Plasma Sintering. La microstruttura e la<br />durezza dei campioni prodotti da polvere macinata sono state investigate e confrontate con quelle di<br />un materiale prodotto con polvere atomizzata.</p> A. Fedrizzi, M. Pellizzari, M. Zadra, F. Dies ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/838 Wed, 17 Jul 2013 12:12:30 +0000 Problematiche di produzione di stampati e forgiati in acciaio inossidabile ASTM A182 F55 https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/837 <p>Nella presente memoria viene descritta la messa a punto del ciclo produttivo di due componenti in acciaio<br />super duplex ASTM A182 F55, da realizzare uno mediante stampaggio ed uno mediante fucinatura. Verrà<br />descritto il procedimento di deformazione plastica a caldo di entrambi i pezzi e il successivo trattamento<br />termico al fine di ottenere le caratteristiche meccaniche e la microstruttura desiderata. I risultati ottenuti da<br />queste prove dovranno fornire le basi per l’effettiva messa in produzione dei due componenti.</p> F. Bisaglia, M. Toniolo, J. Basoni, I. Calliari, E. Ramous ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/837 Wed, 17 Jul 2013 12:10:18 +0000 Startup di un impianto ESR e modello di simulazione https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/836 <p>Il processo ESR (rifusione sotto scoria elettroconduttrice) sta diventando sempre più importante nella<br />produzione di manufatti forgiati usati soprattutto nel campo della produzione di energia. Oggetto di questo<br />lavoro è l’analisi della qualità di un lingotto di acciaio alto legato rifuso tramite ESR su un impianto di nuova<br />generazione e lo sviluppo di un modello di simulazione atto all’ottenimento delle correnti circolanti, delle forze<br />che rimescolano il bagno e dei profili di temperatura che regolano la crescita dendritica. Il lingotto oggetto<br />dello studio è stato rifuso da un impianto di grosse dimensioni, tutt’ora in fase di collaudo, che produce<br />lingotti del peso massimo di 150 t, 6 m di lunghezza e 2000 mm di diametro. L’analisi è volta alla verifica degli<br />standard metallurgici raggiunti, necessari a giustificare lo sforzo economico intrapreso per l’acquisizione della<br />tecnologia. Il modello di simulazione si pone come punto di partenza per lo sviluppo di un efficace strumento di<br />progettazione che riduca i costi connessi con la campagna sperimentale.</p> C. Mapelli, S. Barella, E. Carutti ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/836 Wed, 17 Jul 2013 12:07:36 +0000 Origine delle tensioni residue: deformazioni plastiche e lavorazioni meccaniche https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/667 <p>I processi di produzione dei componenti meccanici spesso comportano l’insorgere di sforzi residui<br />nel materiale. La causa di questi sforzi è da ricercarsi in una deformazione plastica non omogenea<br />che può essere indotta da fenomeni meccanici, termici o chimici prodotti nel materiale durante le fasi<br />di lavorazione sia per deformazione plastica sia per asportazione di truciolo.<br />La geometria del componente, il rapporto di riduzione, il tipo di lubrificazione e le proprietà<br />del materiale determinano l’entità e la distribuzione degli sforzi residui prodotti nel caso delle operazioni<br />per deformazione plastica. Nelle lavorazioni meccaniche per asportazione di truciolo, invece, gli effetti<br />meccanici e termici sono influenzati dai parametri di processo e dal tipo di materiale.<br />In entrambi i casi la conoscenza dei meccanismi e delle cause che generano gli sforzi residui<br />è importante per una buona progettazione del componente e del suo ciclo produttivo.</p> M. Boniardi, C. Tagliabue, R. Venturini ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/667 Wed, 03 Jul 2013 15:17:34 +0000 Heat treatment and failure risk of large automotive plastic molds: a fracture mechanics approach and property assessment https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/666 <p>Molds for plastic automotive components such as bumpers and dashboards are usually machined<br />from large pre-hardened steel blocks. Due to the dimension of the blooms, the heat treatment produces<br />mixed microstructures, continuously varying with the distance from the quenched surface,<br />at which fracture toughnesses lower than those appropriate for a fully quenched and tempered<br />metallurgical condition are usually associated. Furthermore, final fabrication machining exposes, in part<br />of the mold's surface, the steel that was at heart during both ingot casting and bloom heat treatment.<br />The response of the mold to defects (for example, microcracks from weld bed deposition) or events<br />(for example, incomplete formed plastic object extraction) that can conceivably cause failure<br />during service (and in a few cases actually did), depends on the steel properties, that in turn depend<br />upon the heat treatment and the microstructure. A pointwise survey of the mechanical properties of some<br />commercial blooms, actually used to machine bumper molds, has shown usual and expected values<br />of hardness and of tensile properties, but, indeed, a low range of fracture toughness, suggesting<br />that the latter is a critical characteristic of this steel and that fracture mechanics verifications,<br />already usual in other fields of industry, should dutifully be applied to the molds' design.<br />The relationship between the mechanical properties, the morphology of the fracture surfaces<br />and the microstructure has been also investigated.</p> D. Firrao, P. Matteis, G. Ubertalli, G. Scavino, M. G. Ienco, A. Parodi, M. R. Pinasco, E. Stagno, R. Gerosa, B. Rivolta, G. Silva, A. Silvestri, A. Ghidini ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/666 Wed, 03 Jul 2013 15:16:06 +0000 Influenza della microstruttura sulla resistenza a fatica di un acciaio sinterizzato al cromo prodotto con la polvere prelegata Astaloy CrL https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/665 <p>Il comportamento a fatica di acciai sinterizzati al cromo, prodotti con la polvere base Astaloy CrL,<br />è stato studiato in funzione della densità al verde, della temperatura di sinterizzazione e della<br />microstruttura, che varia con la percentuale di carbonio, con il trattamento di tempra o di cementazione.<br />La cementazione è stata condotta sia in gas che in plasma, in impianti industriali ottimizzando i rispettivi<br />parametri. La resistenza a fatica, determinata su campioni intagliati, aumenta poco con la temperatura<br />di sinterizzazione e molto di più con la densità al verde. Essa inoltre migliora passando da una<br />microstruttura bainitica inferiore, ad una martensitica distesa. Con la cementazione, la resistenza a fatica<br />aumenta ulteriormente. La differenza fra cementazione in plasma e cementazione in gas, malgrado<br />la migliore microstruttura degli strati superficiali, non è particolarmente marcata.</p> V. Stoyanova, L. Girardini, A. Molinari ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/665 Wed, 03 Jul 2013 15:11:20 +0000 Effetto combinato di una deformazione plastica severa e dispersoidi di Zr e Sc+Zr sul processo di affinamento microstrutturale di una lega Al-Mg-Si https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/664 <p>Il presente lavoro illustra gli studi microstrutturali effettuati mediante microscopia elettronica<br />in trasmissione su due leghe Al-Mg-Si-Zr, con e senza aggiunta di 0.117Sc (%in peso). Le due leghe sono<br />state sottoposte a severa deformazione plastica mediante equal-channel angular pressing usando la route<br />Bc e fino ad una deformazione pari a ~12. In particolare, la studio microstrutturale è stato focalizzato<br />sul ruolo dei dispersoidi Al3(Sc1-x,Zrx), nel caso della lega Al-Mg-Si-Zr-Sc, e di quelli Al3Zr, nel caso<br />della lega Al-Mg-Si-Zr. Il confronto con i processi di deformazione plastica nella lega base Al-Mg-Si,<br />e soggetta allo stesso tipo di processo, mostra una generazione di bordi ad alto angolo maggiore nel caso<br />di presenza di dispersoidi, mentre la formazione dei sottograni ne è influenzata in modo minore.<br />Nello specifico, tale effetto è più accentuato in presenza dei dispersoidi complessi Al3(Sc1-x,Zrx).<br />La disorientazione media dei bordi ad alto angolo aumenta più velocemente in presenza di Al3(Sc1-x,Zrx),<br />raggiungendo un plateau dopo 8 passate. La disorientazione dei bordi a basso angolo aumenta<br />progressivamente fino ad un valore medio di ~8° e ~5° rispettivamente per la lega Al-Mg-Si-Zr-Sc<br />e la Al-Mg-Si-Zr. Inoltre, è stato possibile determinare l’effetto dei due tipi di dispersoidi nel processo<br />di taglio dei precipitati Mg2Si e di riduzione in volume dei Si, già documentato in un lavoro precedente.</p> M. Cabibbo, E. Evangelista ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/664 Wed, 03 Jul 2013 15:09:56 +0000 Sinterizzati: considerazioni sulle prove di durezza https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/663 <p>Prendendo spunto dalla pubblicazione della nuova edizione della norma ISO 4498,<br />sono qui riassunte le indicazioni essenziali per una corretta esecuzione delle prove di macro<br />e microdurezza sui componenti sinterizzati metallici e sui metalli duri, ed è ampiamente commentata<br />la loro interpretazione, tenuto conto che la struttura di questi materiali presenta aspetti talmente<br />peculiari da aver richiesto la stesura di norme apposite, che sono pertanto richiamate nella bibliografia<br />insieme con quelle di carattere generale.<br />In particolare lo scopo è quello di fornire elementi per una corretta impostazione dell’assicurazione<br />qualità in campo industriale: in questo modo si può instaurare tra fornitore ed utilizzatore un rapporto<br />i cui termini siano reciprocamente accettabili, senza equivoci.</p> E. Mosca ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/663 Wed, 03 Jul 2013 15:08:30 +0000 Correlation between factors controlling preparation of porous copper via sintering technique using experimental design https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/662 <p>There are many factors which control the porosity of the final object during preparation of porous<br />copper compact using PM (powder metallurgy) technique.<br />The amount of filler material, its type, sintering temperature, sintering time and the pressure<br />of compaction were recognized as the most important parameters. In this investigation, naphthalene was<br />used as filler material during porous copper preparation. Also, the correlation between these parameters<br />and the porosity degree of the final object was developed with the aid of 2N factorial design experiments.<br />It was found that the amount of naphthalene represents the most important parameter controlling<br />the porosity degree in the final object.</p> Y. M. Z. Ahmed, M. I. Riad, A. S. Sayed, M. K. Ahlam, M. E. H. Shalabi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/662 Wed, 03 Jul 2013 15:06:30 +0000 Endogas da metano e corretta sinterizzazione di acciai https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/661 <p>Prima di spiegare il significato del termine corretto, in questo contesto, si espongono le influenze del<br />carbonio su microstrutture e proprietà degli acciai compatti. Le conoscenze metallurgiche di base hanno<br />evidenziato che le proprietà ottimali dipendenti dalle aggiunte di lega si possono ottenere solo mediante<br />un controllo preciso del contenuto di carbonio. Un confronto tra le tolleranze sul contenuto di C degli<br />acciai completamente densi e quelle ammesse negli acciai sinterizzati è molto sfavorevole per la<br />metallurgia delle polveri. Indipendentemente da questo paragone, un controllo preciso del contenuto di<br />carbonio è sempre un fattore critico per garantire sistematicamente delle proprietà meccaniche elevate.<br />Si esaminano i vincoli termodinamici sugli equilibri del carbonio durante la sinterizzazione e si discutono<br />le interazioni possibili tra l'acciaio ed un’atmosfera controllata di endogas da metano. La valutazione<br />delle proprietà fisiche dei singoli gas, a varie temperature, mostra che i loro comportamenti ed i loro<br />effetti possono essere molto differenti. Alcuni costituenti gassosi possono causare diminuzione o<br />arricchimento in carbonio, mentre altri non modificano gli equilibri. Nel caso di scambi chimici, durante<br />la sinterizzazione, che coinvolgono il carbonio, il profilo di temperatura in alcune zone del forno può<br />essere un fattore critico. Si analizzano infine alcuni schemi tipici di forni di sinterizzazione e se ne<br />approfondiscono le possibilità d’impiego per la corretta elaborazione di acciai e per il preciso controllo<br />del carbonio, delle microstrutture, delle proprietà meccaniche.</p> G. F. Bocchini ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/661 Wed, 03 Jul 2013 15:04:32 +0000 Corrosione e protezione del composito Al 6061 T6/Al2O3p in ambiente marino https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/660 <p>I compositi a base di alluminio sono materiali tecnologicamente avanzati con elevate proprietà fisico<br />meccaniche e sono considerati un’alternativa alle sue leghe tradizionali per l’utilizzo in campo marino.<br />Lo scopo di questo lavoro è stato quello di studiare l’influenza di alcuni parametri caratteristici<br />del composito Al 6061 T6/Al2O3p sul comportamento alla corrosione marina e testare il potere protettivo<br />e antifouling di alcuni rivestimenti organici di nuova generazione, per un impiego in campo navale.<br />I dati ottenuti per il materiale non protetto dai diversi tests, in accordo fra loro, hanno evidenziato<br />un attacco corrosivo inferiore quando il contenuto di particelle di allumina aumenta e quando<br />il composito è ottenuto mediante processo di estrusione. In prossimità della fase rinforzante, inoltre,<br />non sono stati evidenziati inneschi di corrosione localizzata, altrimenti presenti nella matrice.<br />Le prove effettuate con coatings a bassa energia di superficie hanno mostrato un marcato effetto<br />anticorrosivo e antivegetativo, in particolare per i rivestimenti siliconici, in grado di incrementare<br />e mantenere le performances del substrato.</p> P. Traverso, V. Romairone, M. Fassin ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/660 Wed, 03 Jul 2013 15:03:27 +0000 Risultati derivanti da nuovi esami realizzati su manufatti bellici del VII a.C. e III a.C. rinvenuti in Etruria https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/659 <p>Il presente studio ha l’obiettivo di chiarire alcuni aspetti relativi alle tecniche metallurgiche utilizzate<br />dagli Etruschi e dai Romani in un periodo interessato da una forte interazione culturale ed economica tra<br />questi popoli. Le analisi prendono in considerazione due lame rinvenute presso i siti etruschi di Chiusi e<br />di Vetulonia. Gli esami in microscopia elettronica accoppiati ai risultati della spettroscopia a dispersione<br />di energia hanno consentito di definire con maggiore precisione la composizione chimica delle inclusioni<br />non metalliche presenti nei manufatti, così come la classica tecnica di spettroscopia con rifusione,<br />operata attraverso fascio plasma, ha permesso di precisare meglio le analisi chimiche della matrice<br />metallica dei manufatti. L’opportuno trattamento termodinamico di tali dati ha consentito di formulare<br />nuove e plausibili ipotesi circa le temperature medie di esercizio degli antichi forni di riduzione.<br />L’applicazione della tecnica di diffrazione di elettroni retro-diffusi ha reso possibile la misura delle<br />orientazioni cristallografiche, che interessano le diverse regioni delle lame prese in esame. I risultati<br />mostrano la presenza di strutture cristallografiche dovute a processi di deformazione plastica in grado di<br />fornire caratteristiche meccaniche apprezzabili, anche in un manufatto che presentano già di per sé una<br />interessante organizzazione strutturale derivante dal processo di formatura e saldatura per frizione tipico<br />delle cosiddette spade a pacchetto. Ne emerge un quadro che pone in evidenza l’elevata qualità<br />metallurgica dei prodotti realizzati dagli etruschi, che certamente fu assimilata dai Romani, in quanto<br />non poté non essere considerato un fattore strategico per l’esercizio e l’espansione del proprio potere.</p> C. Mapelli, W. Nicodemi, R. Venturini, R. Riva ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/659 Wed, 03 Jul 2013 14:56:51 +0000 A new approach to hardening mechanisms in the diffusion layer of gas nitrided ?-alloyed steels. Effects of chromium and aluminium: experimental and simulation studies https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/658 <p>Hardening mechanisms in the diffusion layer of gas nitrided ?-iron and -steels have been investigated<br />through the study about effects of chromium (binary alloys and industrial steels) and aluminium<br />(industrial steel). After nitriding (520°C 48h), nitrogen mass balance between total nitrogen<br />concentration located in the diffusion zone, experimentally determined, and the expected theoretical<br />nitrogen concentration, reveals for each alloy a “nitrogen excess”. Jack and Mittemeijer [1-3] suggested<br />that the volume misfit between semi-coherent nitrides and matrix induces local matrix lattice distorsion,<br />leading to a local increase of nitrogen solubility in the matrix.<br />We propose a new approach, based on thermodynamical calculations (Thermo-Calc software), confirmed<br />by different characterization methods (HRTEM, EDX and X-Ray). Indeed no significant solid solution “N<br />excess” occurs, but the total nitrogen concentration is explained by complex MN nitrides precipitation,<br />isomorph of CrN FCC, containing chromium, iron (up to 30at.% at 50?m from the surface), molybdenum<br />and vanadium. During annealing (520°C 48h), atomic iron fraction in MN nitrides decreases and the<br />corresponding nitrogen atomic fraction diffuses to the core.<br />Addition of aluminium in industrial steel strongly increases nitrogen concentration and hardening<br />(?=HVx-HVinitial). Aluminium induces in the diffusion layer precipitation of Fe4N and Fe2-3N and<br />precipitates in complex MN FCC nitrides, containing chromium, iron and molybdenum.</p> C. Ginter, L. Torchane, J. Dulcy, M. Gantois, A. Malchère, C. Esnouf, T. Turpin ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/658 Wed, 03 Jul 2013 13:29:46 +0000 The behaviour of decarburized layers in steel nitriding https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/657 <p>Samples of quenched and tempered 40CrMo4 steel, previously surface decarburized at different depths,<br />have been submitted to gaseous nitriding. The surface layers after decarburization and nitriding was<br />examined by optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) and microhardness tests.<br />The distribution of iron nitrides in the diffusion layer was analyzed by X-ray diffraction (XRD). The<br />nitrogen and carbon profiles in the diffusion layers were determined by scanning electron microscope<br />equipped with a wavelength dispersive spectrometer (EPMA-WDS).<br />For all the specimens, the highest hardness values only change slightly with increasing time and<br />temperature of decarburization, while case hardness depths decrease.<br />In all the specimens, the nitriding depth, as determined by the nitrogen profile, is larger than the one<br />determined by the hardness profile.</p> I. Calliari, M. Dabalà, E. Ramous, M. Zanesco, E. Gianotti ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/657 Wed, 03 Jul 2013 13:18:53 +0000 Surface hardening of Al 7075 alloy by diffusion treatments of electrolytic Ni coatings https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/656 <p>Asurface hardening process based on Ni coating and subsequent diffusion heat treatments was studied<br />for Al7075 alloy. Nickel coatings with different thickness on 7075 Al alloy were obtained by electrolytic<br />and electroless processes . Heat treatments in inert atmosphere at 500 °C and 530 °C for different times<br />were performed in order to obtain surface hardening of the aluminum alloy by diffusion of Ni into the<br />substrate. The effect of temperature and time on the depth of hardening was studied by SEM, EDS, Glow<br />discharge optical spectrometry, microhardness tests and tribological tests.<br />Surface hardness higher than 1000 HV and depth of hardening higher than 100 mm were achieved by<br />diffusion of Ni layers and formation of Al3Ni2 and Al3Ni intermetallic phases .<br />The tribological test on Al7075 alloy against a hard Cr coated steel cylinder in air showed an average<br />coefficient of friction ? of about 0.5 with a wide variation range, while all the coated and treated samples<br />exhibited a coefficient friction of about 0.7. However, the wear scar depth of the hardened alloy is about<br />30 times lower than that of the Al 7075 alloy.</p> K. Brunelli, M. Dabalà, C. Martini ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/656 Wed, 03 Jul 2013 13:16:53 +0000 Intelligent control system for gaseous nitriding process https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/655 <p>In the present paper, the solutions of the following research issues have been presented:<br />• dependencies between the process parameters and the layer structure have been defined, which serve to<br />develop software for the control system of the process, with the view of obtaining a complex layer<br />structure and optimal kinetics of its creation and growth,<br />• assumptions for the control system of the gaseous nitriding process have been developed on the basis of<br />a complementary cooperation of the mathematical model and the indications of the magnetic sensor<br />registering the nucleation and growth of the layer.<br />These issues comprise two complementary ways towards the construction of intelligent control systems.<br />The first one of them consists in developing innovative databases, expert systems to aid the operator in<br />decision making regarding the choice of defined changes to the process parameters. This is connected<br />with the knowledge of possibly all the factors and mechanisms which have an influence on the result of<br />the process and which make it possible to design an algorithm of changes of process parameters that<br />could guarantee optimal kinetics of the layer growth and its required structure. The other one additionally<br />makes use of specially constructed sensors, which having been placed directly in the processes react to<br />the growth of layers and their structure.</p> J. Ratajski, R. Olik, J. Tacikowski, T. Suszko, O. Lupicka ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/655 Wed, 03 Jul 2013 13:15:09 +0000 Production of aluminium coated ferritic stainless steel by co-rolling and annealing https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/654 <p>Ferritic stainless steel enriched with aluminium (&gt;7%) represents the best material for the production<br />of substrates in catalytic converters because of its good corrosion resistance at high temperature<br />(700-1000 °C). Enriching steel surface with aluminium avoids brittleness problems related<br />to the traditional metallurgical process and, due to the high superficial aluminium concentration,<br />enhances the Al2O3 scale formation in the early stages of the oxidation process. Among several<br />techniques, the co-rolling process appears to be a promising technology for enriching ferritic stainless<br />steel surface with aluminium. That versatile technology produces, at room temperature,<br />a very adherent aluminium coating without affecting the structural and mechanical properties<br />of the substrate. In this work annealed AISI 430 ferritic stainless steel has been cold rolled together with<br />aluminium foil to form an Al-steel-Al sandwich. The aim of the work was to enhance the oxidation<br />resistance through a controlled oxidation of a thin aluminium layer. The diffusion bonding obtained via an<br />annealing treatment was evaluated studying the concentration profiles as a function of process<br />temperature. Intermetallics and /or solid solutions formed were characterized by X-Ray Diffraction (XRD).</p> D. Pilone, F. Felli, U. Bernabai ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/654 Wed, 03 Jul 2013 13:09:07 +0000 Hyper baric carburising process https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/653 <p>Anew patented technology improves low pressure carburising in vacuum furnace and traditional<br />carburising in sealed quench furnace.<br />The author, starting from argument that is possible to see in the specialized publications on the subject,<br />has examined by scientific criteria which are the limits and the advantages of both the low pressure<br />carburising ,or the controlled atmosphere process. He evaluates the technological possibility to overcome<br />some of the limits that are conditioning the mechanical property of the heat treated pieces. Before<br />suggesting new technological solutions that can promote better metallurgical properties together with<br />clean environment, he examine some scientific arguments to make clear the problems.<br />At the end of this research some important technological modification will be realised and the obtained<br />results confirm the validity of the new process of hyper baric carburisation.<br />The cause of the defects arising from the traditional technology have been eliminated and the<br />modifications requested on the furnaces are not expensive. In same cases, maybe the new furnaces are<br />even cheaper, both in the buying phase than in the running cost.</p> E. Gianotti ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/653 Wed, 03 Jul 2013 13:00:05 +0000 Resistenza a corrosione ad alta temperatura di acciai al carbonio in presenza di sali fusi di vanadio https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/652 <p>Il vanadio è presente in natura sotto numerose forme, sia nelle rocce ignee sia nei combustibili liquidi<br />(petrolio); è sicuramente litofilico, cioè presente sotto forma di ossido, e si trova nella litosfera ossifilica<br />superiore. Il vanadio si trova anche nella biosfera, nel sangue di alcuni molluschi, ed è strettamente<br />associato alla materia organica nei carboni sedimentari e nei petroli grezzi.<br />In base alla provenienza del petrolio e alla sua lavorazione (1) avremo varie composizioni e varie<br />concentrazioni. Il vanadio è principalmente presente sotto forma di porfirina, formata da quattro anelli<br />pirrolici che inizialmente chelano un atomo di nichel; in seguito alle alte temperature esso viene<br />sostituito da un atomo di vanadio (2). In base alla concentrazione di questi sali si possono classificare<br />vari petroli; infatti i petroli grezzi originari delle fonti rocciose contengono un rapporto di Ni/V che<br />rispecchia quello presente nella materia organica originaria. Invece grezzi ad alto contenuto paraffinico<br />hanno bassa densità e basso contenuto di resina e di asfaltene e contengono solo tracce di porfirina e<br />quindi vanadio (3-5). A seguito del processo di combustione questi sali si trasformano in ossidi a varia<br />stechiometria, che possono formare tra loro miscele eutettiche bassofondenti in grado di creare<br />all’interno della camera di combustione condizioni particolarmente aggressive. I sali presi in<br />considerazione nell’ambito di questo lavoro sono stati V2O5, NaVO3, una miscela 2NaVO3-5V2O5 (NV3)<br />e una miscela 10NaVO3-7V2O5 (NV6), entrambe di composizione eutettica.</p> E. Sivieri, F. Mazza, S.P. Trasatti, G. Termignone ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/652 Wed, 03 Jul 2013 12:55:58 +0000 Monitoraggio della corrosione sotto sforzo di acciai trafilati tramite emissione acustica https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/651 <p>L’attuale normativa europea (ISO DIS 15630) prescrive di valutare la suscettibilità alla tensocorrosione<br />degli acciai, utilizzati nelle strutture in c.a.p., in base al tempo di rottura di campioni, mantenuti sotto<br />carico costante, pari ad 80% del carico di rottura, a contatto con soluzioni acide, che si differenziano per<br />il tenore di ioni tiocianato. La soluzione ad elevato tenore di tiocianato d’ammonio (soluzione A) risulta<br />invero troppo aggressiva, non riproducendo le reali condizioni di servizio. La soluzione contenente un<br />basso tenore di agenti aggressivi (cloruri, solfati e tiocianati), denominata Soluzione B, è più<br />rappresentativa, ma fornisce viceversa tempi di rottura troppo lunghi. Di conseguenza, una problematica<br />aperta in campo scientifico è l’individuazione di una soluzione di laboratorio, che garantisca un buon<br />compromesso tra rappresentatività delle condizioni di servizio e durata delle prove.<br />Nel presente lavoro la suscettibilità alla tensocorrosione di un acciaio trafilato eutettoide di uso<br />commerciale viene valutata utilizzando una soluzione di prova, che è una modifica della soluzione B<br />riportata dalla normativa. Si è visto che la variazione di alcuni parametri di prova (potenziale di<br />polarizzazione, aerazione della soluzione, presenza di un’interfaccia liquido – aria) determina differenti<br />meccanismi di rottura (corrosione tipo pitting, infragilimento da idrogeno, corrosione sotto sforzo).<br />Monitorando alcune prove tramite un dispositivo di rilevamento di segnali di emissione acustica, si è<br />altresì verificato che la tipologia di emissione si differenzia in base ai fenomeni corrosivi, che hanno<br />luogo durante le prove.</p> E. Proverbio, P. Longo, L. Gaillet ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/651 Wed, 03 Jul 2013 12:52:28 +0000 Confronto fra invecchiamento accelerato e naturale di rivestimenti organici protettivi: uso di dati meteorologici https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/650 <p>Confronto fra invecchiamento accelerato<br />e naturale di rivestimenti organici<br />protettivi: uso di dati meteorologici<br />F. Deflorian, S. Rossi, L. Fedrizzi, C. Zanella<br />Le proprietà protettive dei rivestimenti organici per applicazioni per esterni sono tradizionalmente<br />valutate attraverso test accelerati di laboratorio. Una questione aperta rimane la reale correlazione<br />fra questi test accelerati e l’esposizione naturale in ambienti diversi. In questo lavoro è descritto<br />un nuovo approccio basato sulla semplice idea di quantificare il grado di invecchiamento naturale<br />utilizzando un numero limitato di parametri ambientali che possono influenzare le proprietà protettive:<br />l’energia totale nell’intervallo UV, il tempo di esposizione ad umidità relative superiori ad una certa<br />soglia (tale da causare condensa superficiale), il tempo di esposizione ad una temperature superiore<br />alla Tg del polimero, ecc. In questo lavoro si è cercato di applicare questo approccio a un rivestimento<br />poliestere ottenuto per coil-coating per applicazioni per esterni. I primi risultai sono molto interessanti<br />e incoraggiano ulteriori sviluppi che considerino un maggior numero di materiali e siti naturali<br />di esposizione.</p> F. Deflorian, S. Rossi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/650 Wed, 03 Jul 2013 12:50:50 +0000 Corrosion Resistance of Cr (III) Based Conversion Layer on Zinc Coatings in Comparison with a Traditional Cr (VI) Based Passivation Treatment https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/649 <p>Industrial hot dip galvanized steels were submitted to a Cr(III)-based passivation treatment<br />(containing phosphates) leading to Cr(VI)-free conversion layers.<br />The characterization of the substrate and of the coatings was carried out before and after the passivation<br />treatment by means of optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy with energy X-ray<br />dispersive spectrometry associated (SEM/EDS). In particular the zinc coating was preliminarily studied<br />both superficially and in section in order to define its adequacy and its possible state of defectiveness.<br />The corrosion behaviour was evaluated by means of electrochemical impedance spectroscopy (EIS)<br />and salt spray test. A comparison between the protective effectiveness of the innovative Cr(III)-based<br />passivation and the Cr(VI)-based process usually employed by manufacturers was carried out.<br />According to the exposed preliminary results, promising outcomes were obtained with the innovative<br />Cr(III)-based passivation by optimizing the amount of chromium in the coating.</p> L. Grasso, A. Segre Fantoli, M. G. Ienco, A. Parodi, M. R. Pinasco, E. Angelini, F. Rosalbino ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/649 Wed, 03 Jul 2013 12:30:57 +0000 Metalli a struttura ultrafine ottenuti mediante deformazione plastica severa https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/648 <p>Nella memoria viene presentata una breve rassegna sull’evoluzione microstrutturale, le proprietà e le<br />tecniche di produzione di metalli massivi a struttura ultrafine o nanostrutturati. Alcune caratteristiche<br />vengono esposte con il supporto di dati sperimentali ottenuti su leghe di alluminio e su acciai deformati<br />mediante tecnica “Equal Channel Angular Pressing” o mediante laminazione a temperature poco<br />superiori a quella ambiente. Si mette in evidenza come l’evoluzione della microstruttura con la<br />deformazione plastica severa a basse temperature segua dei principi comuni per i diversi metalli,<br />schematizzabili secondo la teoria della ricristallizzazione continua. Esistono alcuni processi adottabili in<br />laboratorio ormai maturi per la sintesi di metalli ultrafini o nanostrutturati in forma massiva mentre sono<br />ancora in fase di valutazione e sviluppo analoghe tecnologie che si possano inserire nelle linee di<br />produzione industriale dei metalli. Infine, i metalli ultrafini si caratterizzano per una struttura a grani<br />submicroscopici in uno stato molto lontano dall’equilibrio, specialmente per quanto concerne la<br />condizione dei bordi grano. La conseguente elevata reattività modifica profondamente le cinetiche di<br />diffusione, di ingrossamento del grano e trasformazione di fase.</p> M. Vedani, G. Angella, P. Bassani, A. Tuissi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/648 Wed, 03 Jul 2013 12:27:24 +0000 Deformazione plastica a caldo e mappe di processo https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/647 <p>L’introduzione di materiali ad elevate prestazioni, sia ferrosi che non ferrosi, pone spesso problemi<br />rilevanti quando si tratti di identificare le condizioni ottimali di lavorazione a caldo. Prove su impianto<br />sono ovviamente molto complesse e costose, e vengono sempre più spesso sostituite da prove simulative<br />in laboratorio. I dati ottenuti da queste prove (usualmente di compressione o torsione) vengono utilizzati<br />per ricavare le equazioni costitutive, che a loro volta permettono di stimare i carichi di lavorazione o di<br />effettuare simulazioni FEM. A fianco di questa che è la procedura classica per determinare la risposta<br />alla lavorazione a caldo di un materiale, recentemente è stato messo a punto un metodo complementare<br />che si basa sull’ottenimento delle mappe di efficienza e di stabilità. Su tali mappe vengono riportati<br />i valori di un indice di efficienza che rappresenta l’abilità del materiale nell’assorbire energia,<br />convertendola in fenomeni microstrutturali. A queste mappe ne vengono sovrapposte altre in cui,<br />attraverso opportuni parametri di stabilità, si possono identificare quelle zone in cui l’assorbimento<br />di energia avviene per fenomeni “positivi” (che innalzano quindi la lavorabilità,<br />come la ricristallizzazione), da quelle in cui l’energia viene assorbita per il danneggiamento.<br />In questo modo risulta possibile, almeno in teoria, identificare la finestra di lavorabilità ottimale.<br />Questo lavoro ha lo scopo di illustrare sinteticamente questa procedura,<br />descrivendone sia i vantaggi che i potenziali svantaggi.</p> S. Spigarelli ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/647 Wed, 03 Jul 2013 12:25:40 +0000 Controllo in linea e finale di manufatti ottenuti per deformazione plastica https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/646 <p>Questa memoria riprende i temi di una presentazione alla G.d.S. AIM “Aspetti metallurgici e tecnologici<br />della deformazione plastica” tenutasi a Milano nel giugno 2005. Vengono descritte con alcuni esempi<br />le applicazioni industriali di due tecniche sperimentali, la prova FIMEC e l’analisi mediante diffrazione<br />dei raggi X, per il controllo in linea dei processi e finale della qualità dei prodotti.</p> G. Costanza, R. Montanari, M. E. Tata ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/646 Wed, 03 Jul 2013 12:24:17 +0000 Ultrafine Grained Steels by Advanced Thermomechanical Processes and Severe Plastic Deformations https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/645 <p>On the wake of the advances in Australia and Japan in achieving even finer grain sizes, the European<br />steel companies became particularly interested in the prospects for 1 mm-UFF. For this reason, under the<br />auspices of the European Community for Steel and Coal (ECSC), a preliminary one-year feasibility study<br />was commissioned in 1999 to assess the properties and prospects for bulk manufacture of fine (submicron/<br />micron) structures and starting from the results of this project, another project was commissioned.<br />During this new research, different refining mechanisms and innovative deformation cycles applied to a<br />wide range of chemical compositions were studied. The primary objective of the project was to optimise<br />processing routes for 2-3 ?m grained mixed microstructures in the bulk or surface layers of strip, plate or<br />rods. The metallurgical aspects were focused on processing routes that do not require extreme strains and<br />significant plant changes, through the study of microalloying additions when necessary.<br />This paper summarizes the results from this new project regarding both ultrafine surface grained steels,<br />obtained exploiting the Deformation Induced Ferrite Transformation</p> I. Salvatori ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/645 Wed, 03 Jul 2013 12:22:47 +0000 PECVD Coatings for Magnesium Casting Protection https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/644 <p>In this study SiO2-like films have been deposited by Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition<br />(PECVD) on Mg alloys employed in the automotive industry in different experimental conditions in order<br />to optimize the protective effectiveness of the deposited layers. The experimental apparatus used was a<br />capacitive coupled (CC) parallel-plate-reactor with an asymmetric electrode configuration, the<br />electromagnetic radiation was applied to a gas mixture containing tetraetoxysilane (TEOS), oxygen and<br />argon in different ratios. The deposition was performed at 100 mTorr of pressure, by varying the input<br />power, on as cast and polished samples submitted to a pre-treatment step in H2-containing plasma. A set<br />of Mg alloy specimens has been treated with a standard anodising process (AP).<br />From the overall experimental results, PECVD appears an attractive surface modification technique<br />which allows, through the deposition of SiO2-like films, to increase the corrosion resistance of Mg alloys,<br />usually protected with anodising treatment or with chromium-based coatings. The check of the<br />transferability of deposition process to a medium scale range is now running. Magnesium frames<br />representative of real automotive parts coated in a PECVD industrial chamber, assembled and painted<br />are submitted to accelerated corrosion test in order to verify the corrosion resistance of these painted<br />elements manufactured following the production steps of a real component.</p> E. Angelini, S. Grassini, S. Plano, E. Micucci, F. Fracassi, F. Palumbo ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/644 Wed, 03 Jul 2013 12:21:06 +0000 Problematiche metallurgiche a monte di cedimenti per usura di organi meccanici https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/643 <p>L’introduzione della parola Tribologia nel 1967 ha rappresentato il culmine di un lavoro, avviato nella<br />seconda metà del XIX secolo, e in via embrionale anche prima, mirato a inquadrare in una prospettiva<br />unificante le varie problematiche sollevate dal degrado nel tempo dei componenti adottati per la<br />trasmissione di potenza e moto. La stagione che ha visto la nascita del termine tribologia è stata anche<br />contrassegnata da un rilevante sforzo di ricerca e sperimentazione, condotto congiuntamente presso<br />strutture pubbliche e laboratori industriali in diversi Paesi, per accumulare dati e sviluppare modelli del<br />comportamento a usura e attrito di diversi sistemi di ampia diffusione nel mondo industriale.</p> E. Costa ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/643 Wed, 03 Jul 2013 12:18:33 +0000 Interventi funzionali dedicati alla modifica della superficie degli ingranaggi: la cementazione e la nitrurazione come pretrattamento di rivestimenti PVD https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/642 <p>Per contrastare i meccanismi di danneggiamento degli ingranaggi (usura, fatica da contatto e fatica) è<br />prassi comune intervenire con trattamenti a carico della superficie in grado, non solo di aumentare la<br />durezza superficiale, ma, anche, di indurre uno stato di compressione in corrispondenza della dentatura.<br />Oltre ai tradizionali trattamenti di cementazione e di nitrurazione sono sempre più frequenti le<br />sperimentazioni dedicate all’analisi degli effetti di rivestimenti sottili quali quelli ottenuti con tecniche PVD.<br />Partendo da questi presupposti, nel presente lavoro è stata valutata la resistenza a fatica di un rivestimento<br />di nitruro di cromo depositato rispettivamente su di un acciaio da cementazione (16MnCrS5) e su di un<br />acciaio da nitrurazione (42CrMo4) entrambi sottoposti a trattamento termochimico prima del rivestimento.<br />La caratterizzazione delle modifiche superficiali è stata effettuata mediante analisi al SEM, misure di<br />microdurezza e di nanoindentazione oltre che di stato tensionale residuo.</p> G. M. La Vecchia, N. Lecis, S. Troglio ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/642 Wed, 03 Jul 2013 12:16:01 +0000 Characterisation of the Gradient Coatings TiN/(Ti,Al,Si)N/TiN Type Deposited on Sintered Tool Materials https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/641 <p>The paper presents results of the structural examinations, tests of mechanical and working properties of<br />thin wear resistant gradient coatings of the TiN/(Ti,Al,Si)N/TiN type, deposited in the CAE process onto<br />the substrate from the cermets and cemented carbides. Structural examinations are presented of the<br />applied coatings and their substrate made on the SEM, TEM and on the LM.<br />Evaluation of the adhesion of the deposited coatings onto the cemented carbides and cermets was made<br />using the scratch test. Cutting properties of the investigated materials were determined basing on the<br />technological continuous cutting tests of the C45E steel. Substrate hardness tests and microhardness tests<br />of the deposited coatings were made on the ultra-micro-hardness tester at 70 mN load. Surface roughness<br />tests were also made before depositing the coatings and after completing the PVD process.</p> L. A. Dobrzanski, K. Golombek ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/641 Wed, 03 Jul 2013 12:14:27 +0000 Studio FEM e microstrutturale di leghe Al-Mg-Si sottoposte ad Equal Channel Angular Pressing (ECAP) https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/640 <p>La memoria presenta uno studio agli elementi finiti (FEM), nello spazio 3D, del processo di<br />deformazione plastica severa Equal Channel Angular Pressing (ECAP) di billette in lega di alluminio<br />AA6082 ed in lega 6082 modificata con Zr (6082Zr). Tale studio è stato effettuato su due tipologie<br />geometriche di processo, differenti in particolare per sezioni e valori angolari degli stampi. Oggetto<br />d’indagine è stata la deformazione plastica indotta dagli stampi su tali billette, senza prescindere dalle<br />caratteristiche di incrudimento dei materiali che le compongono. Attraverso un modello 2D ideale,<br />inoltre, è stata analizzata la relazione tra l’omogeneità della deformazione ed i parametri geometrici<br />caratteristici dello stampo. I risultati dell’analisi FEM sulle due varianti di lega e processo sono stati<br />confrontati con quelli previsti da un modello analitico e supportati da indagini metallografiche effettuate<br />su billette realmente estruse con le modalità di processo in studio.</p> P. P. De Marco, E. Cerri, P. Leo, P. Cavaliere ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/640 Wed, 03 Jul 2013 12:12:11 +0000 Smart Lubrication System: sistema di controllo lubrificazione stampo in funzione della temperatura superficiale https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/639 <p>La fase di lubrificazione stampo riveste un’importanza determinante sia dal punto di vista della cadenza<br />produttiva che della qualità della produzione. La spruzzatura di distaccanti a base acqua asporta la<br />maggior parte del calore di solidificazione e raffreddamento dell’alluminio che ammonta a circa 250<br />Kcal per ogni Kg. di lega e crea uno strato sulla cavità dello stampo che favorisce lo scorrimento della<br />lega e riduce l’effetto chimico-fisico di adesione. A tutti è noto l’effetto di incollaggio dell’alluminio<br />all’acciaio tanto più evidente quanto più alta è la temperatura del metallo, la velocità e la pressione<br />finale, fenomeno noto come “metallizzazione”. Nel presente lavoro saranno riportati i risultati ottenuti<br />“in campo” con la tecnologia “Smart Lubrication System”: sistema di controllo lubrificazione stampo in<br />funzione della temperatura superficiale”.</p> L. Baraldi, R. Boni ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/639 Wed, 03 Jul 2013 12:10:15 +0000 SSR™ Semi-Solid Rheocasting https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/638 <p>Il processo IdraPrince SSR™ (Semi-Solid Rheocasting) è una nuova tecnologia sviluppata da Idra<br />profondamente diversa da tutti gli altri processi sviluppati precedentemente nell’area delle leghe allo<br />stato semi-solido. A differenza delle altre tecnologie il vantaggio competitivo dell’SSR™ è di utilizzare<br />leghe commerciali secondarie quali EN 46000, senza aggravio di costi della materia prima per<br />migliorare la qualità dei getti utilizzando macchine di pressofusione tradizionali.<br />In questo modo la tecnologia SSR™ diventa giustificata non solo per particolari ad alta integrità prodotti<br />in leghe primarie ma il risparmio dovuto alla riduzione del tempo ciclo, alla maggior durata degli stampi<br />e all’eliminazione totale dell’impregnazione o quanto meno una sua drastica riduzione come di certe fasi<br />della lavorazione meccanica, giustifica economicamente l’uso dell’SSR™ con un tempo di ritorno<br />dell’investimento, in qualche caso inferiore ai 12 mesi.</p> J. Yurko, R. Boni ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/638 Wed, 03 Jul 2013 12:05:51 +0000 Macchine da pressofusione Vacural Müller Weingarten https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/637 <p>In questo articolo viene presentata una panoramica della macchina da pressocolata tipo “Vacural”<br />prodotta dall’azienda tedesca Müller Weingarten. Questo tipo di impianto è stato inventato per produrre<br />getti di pressocolati con alto vuoto: con questa tecnologia vengono eliminate le porosità all’interno dei<br />getti. Le macchine da presso colata Vacural sono in uso in molte aziende che lavorano in particolare nel<br />settore dell’automotive. Una delle più importanti applicazioni degli impianti Vacural è nello stampaggio<br />dello “space frame” di alcune autovetture.</p> A. Miglierina, M. Miglierina, T. Ninkel, J. Lamparter ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/637 Wed, 03 Jul 2013 12:04:31 +0000 L’analisi termica di Fourier applicata alla modifica eutettica di una lega AlSi7 https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/635 <p>La “Fourier Thermal Analysis” (FTA) è una tecnica avanzata di analisi termica, sviluppata negli anni<br />’80-’90 per determinare il calore latente rilasciato in fase di solidificazione, allo scopo di indagare sulle<br />cinetiche di nucleazione ed accrescimento delle varie fasi coinvolte. I risultati delle indagini condotte con<br />questa metodologia hanno contributo allo sviluppo dei codici di calcolo per la modellazione dei fenomeni<br />di solidificazione di leghe da fonderia come le ghise e le leghe Al-Si. Scopo di questo lavoro è la verifica<br />delle potenzialità della FTA nello studio della modifica eutettica di una lega Al-Si, e più in generale nella<br />dinamica della solidificazione delle leghe Al-Si. La modifica eutettica viene impiegata allo scopo di<br />incrementare le caratteristiche di resilienza e resistenza a fatica delle leghe Al-Si, l’efficacia del<br />trattamento è vincolata alla presenza di una percentuale minima di elemento modificante. L’analisi<br />termica può essere impiegata per verificare il livello di modifica della lega, e quindi l’efficacia del<br />trattamento. È stata presa in considerazione una lega della classe A356, modificata con Na metallico, e<br />sono state confrontate le curve fs(t) e fs(T) ottenute con diversi livelli di modifica, allo scopo di correlare<br />le caratteristiche delle curve di frazione di fase solida rispetto al tempo ed alla temperatura con le<br />caratteristiche microstrutturali della lega.</p> F. Piasentini, F. Bonollo, A. Tiziani ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/635 Wed, 03 Jul 2013 11:59:40 +0000 Vacuum heat treatment of components for automotive application https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/634 <p>The possibility to carry out vacuum heat treatment with gas quenching, as well as to combine sintering<br />and heat treatment in one single step process, has been investigated on some medium-low alloy steels. In<br />addition to through hardening, which greatly improves mechanical properties of a chromium steel, and to<br />austempering, which can be carried out with a accurate control of the temperature profile during the<br />isothermal step at the bainitic transformation temperature, some examples of vacuum sintering processes,<br />characterized by a specific quenching strategy (sinterhardening and sinteraustempering) have been<br />studied successfully. Vacuum heat treatment with gas quenching opens new possibilities to expand the<br />applications of sintered steels for automotive applications.</p> L. Girardini, A. Molinari, G. Locatelli, G. Tonini ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/634 Wed, 03 Jul 2013 10:19:57 +0000 The flexible heat treatment of automotive components in a novel type of pusher furnace https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/633 <p>The typical heat treatment processes needed in the automotive industry are hardening and tempering, casehardening,<br />nitrocarburising and various types of annealing. Usually, different types of specialised furnaces<br />are applied to the various processes with each furnace type possessing very little flexibility. An exception is<br />the sealed quench furnaces, or also called multi-purpose furnaces, which can be used for various heat<br />treatment processes. Their disadvantage is a certain limitation with respect to high productivity in large<br />series component production. A continuous pusher furnace e.g. is better adapt for economical large series<br />manufacturing, however, is designed only for single purpose usage. This all has changed with the novel<br />concept of a pusher furnace, which allows large series production of automotive components and, at the<br />same time, a switch-over from the hardening and tempering process to case-hardening, or isothermal<br />annealing, or soft annealing, or spheroidizing. The features and technical data of this novel pusher furnace<br />system are discussed together with various applications for automotive components.</p> B. Edenhofer, H.P. Lankes, H. Burgmaier, A. Kurz ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/633 Wed, 03 Jul 2013 10:18:05 +0000 Influence of the heat treatment on the toughness of some hot-work tool steel grades https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/632 <p>The influence of heat treatment on the toughness of a number of hot-work tool steel grades used for e.g.<br />die-casting has been researched. The researched grades were X40CrMoV5-1, X37CrMoV5-1 and Dievar:<br />an improved hot-work tool steel grade developed by Uddeholm. The impact toughness was researched by<br />conventional Charpy V-notch testing and instrumented Charpy V-notch testing at various temperatures.<br />The fracture toughness was studied by KIc testing at room temperature and JIc testing at elevated<br />temperatures. The influence of the hardness and the cooling rate during quenching were examined.<br />Additionally, the toughness after austempering was measured and compared with the toughness after<br />quenching and tempering to equivalent hardness. The influence of preheating of the die on the toughness<br />was studied by impact and fracture toughness measurements at various temperatures.<br />The energy absorption in impact testing decreased throughout the whole temperature range with<br />increasing hardness and decreasing quenching rate. The fracture toughness decreased also with<br />increasing hardness and decreasing quenching rate. Austempering followed by tempering gave a lower<br />toughness than conventional hardening and tempering to equivalent hardness. Preheating of the die<br />increases the toughness considerably.</p> H. Jesperson ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/632 Wed, 03 Jul 2013 10:16:23 +0000 Improved production of automotive parts by intensive quench processing https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/631 <p>Intensive quenching offers enormous potential advantages to the automotive component and process<br />designer, including: possible elimination of more environmentally hazardous petroleum oils and aqueous<br />polymer quenchants, elimination of fire hazards associated with the use of petroleum oil quenchants,<br />reduction or elimination of cracking, the possibilities of using less expensive steels in component design,<br />dramatic improvement in properties such as fatigue and impact strength, and reduction or elimination<br />of carburizing times. In this paper, an overview of intensive quench processing is provided.<br />Various case histories illustrating the use of intensive quenching to replace<br />conventional quenching process is also provided.</p> N. I. Kobasko, M. A. Aronov, J. A. Powell, L. C. F. Canale, G. E. Totten ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/631 Wed, 03 Jul 2013 10:15:09 +0000 Optimization of heat treatment of TRIP steels https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/630 <p>In transformation induced plasticity (TRIP) steels, proper microstructure is essential. The TRIP effect<br />provides the material with high plasticity owing to high volume fraction of ductile phases (ferrite and<br />austenite) in microstructure. In consequence, it provides high hardening through deformation and<br />transformation. The hardening is caused by transformation of retained austenite to martensite. Suitable<br />microstructure for TRIP effect can be obtained by either thermomechanical or heat treatment. Present<br />paper describes development of an intercritical annealing technology, which guarantees fine-grained<br />microstructure formation consisting of appropriate fractions of ferrite, lower bainite and retained<br />austenite. Such structure is suitable for further cold forming with TRIP effect hardening.</p> S. S. Nemecek, Z. Novy, H. Stanková ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/630 Wed, 03 Jul 2013 10:13:16 +0000 Sinterizzazione a microonde di polveri sferiche da lavorazioni industriali https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/586 <p>Èstata studiata la sinterizzazione a microonde in aria di polveri sferiche generate nelle lavorazioni<br />di metalli mediante elettroerosione a filo. L’obiettivo dell’indagine è verificare se, rispetto ai sistemi<br />convenzionali, il riscaldamento indotto dalle microonde produce variazioni nella termochimica<br />e nella cinetica dei fenomeni chimico-fisici allo stato solido che avvengono durante il processo<br />di sinterizzazione. Le polveri utilizzate sono costituite principalmente da microsfere di Cu/Zn<br />e di Fe/Cr/Ni. L'applicatore di microonde utilizzato è un sistema a modo singolo,<br />collegato ad un magnetron operante a 2.45 GHz. La sinterizzazione a microonde è risultata<br />maggiormente attivata rispetto a quella tradizionale. Infatti la massima densificazione si è avuta<br />per temperature di 100-200°C inferiori a quelle riscontrate con riscaldamento convenzionale. Inoltre,<br />la microstruttura dei sinterizzati a microonde è profondamente differente, con minore ossidazione<br />e permanenza di inclusioni metalliche sferiche. Tali fenomeni sono giustificabili considerando<br />la concentrazione del campo elettromagnetico in corrispondenza delle zone di formazione dei colli.</p> P. Veronesi, S. Ferrari, G. Poli ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/586 Tue, 02 Jul 2013 13:37:54 +0000 Plasticità e variazioni microstrutturali in rame ETP1 trafilato o laminato a freddo https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/585 <p>Si è effettuato uno studio degli effetti della deformazione plastica del rame Cu-ETP1 per trafilatura<br />e laminazione a freddo mediante osservazioni microstrutturali al TEM e al SEM, prove di trazione,<br />durezza Vickers, resistività elettrica e diffrazione a raggi X. Si è osservato che la trafilatura a freddo<br />determina l’allungamento progressivo dei grani secondo la direzione di lavorazione, mentre ai bordi<br />di grano si formano grovigli di dislocazioni sempre più fitti ed aumentano i precipitati di ossido di rame;<br />la deformazione è tale da provocare l’aumento della resistenza a rottura per trazione e della durezza.<br />Un appropriato trattamento termico dopo la trafilatura consente la ricristallizzazione completa<br />del materiale, indipendentemente dal diametro del filo, per cui scompaiono i grovigli di dislocazioni<br />e la distribuzione di micro-ossiduli di rame ritorna ad essere omogenea. Anche durante la laminazione<br />a freddo il materiale incrudisce ma esiste un ben definito limite alla comprimibilità del grano,<br />normalmente alla direzione di laminazione, che dà luogo ad un valore di durezza costante a partire<br />da una riduzione di spessore di ~80%. L’analisi per diffrazione a raggi X delle superfici laminate<br />ha dimostrato che questo comportamento dipende dalla molteplicità del sistema di scorrimento.<br />La conoscenza più approfondita degli effetti microstrutturali dei processi metallurgici ha consentito<br />di perfezionare il processo di lavorazione per dotare il filo di una capacità stabile di deformabilità<br />plastica e di un’elasticità residua minima dopo la ricottura. Entrambe le qualità si rivelano essenziali<br />per la produzione di fili micro-capillari per avvolgimenti a spirale.</p> A. Marucco, E. Signorelli,, A. Greppi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/585 Tue, 02 Jul 2013 13:36:33 +0000 Determinazione mediante EBSD della tessitura cristallografica di acciai basso carbonio prodotti per laminazione a caldo https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/584 <p>La diffrazione di elettroni retrodiffusi (EBSD) è basata sull’acquisizione di figure di diffrazione<br />da campioni massivi in un microscopio elettronico a scansione (SEM). L’automazione di questo metodo<br />ha permesso di mettere a punto una tecnica affidabile per la caratterizzazione quantitativa dei materiali<br />cristallini. Questo studio vuole focalizzare l’attenzione sulle possibilità dell’analisi EBSD nell’affiancare<br />in modo rapido ed esaustivo le tradizionali prove meccaniche, portando con l’indagine della tessitura<br />ulteriori argomenti per la conoscenza dell’influenza delle variabili del processo produttivo (parametri<br />termomeccanici e composizione chimica) sulle prestazioni meccaniche finali, soprattutto riguardanti<br />la formabilità, del manufatto. L’analisi delle tessiture di 4 differenti gradi di acciaio, caratterizzati<br />da un basso tenore di carbonio (0.04 %wt) e dalla presenza di elementi microalliganti quali<br />Nb (0.024%wt), V (0.039 %wt), V-Nb (0.014 %wt, 0.021 %wt), prodotti in un impianto industriale<br />per il colaggio in sottile con laminazione in linea, ha permesso di evidenziare in modo netto la presenza<br />di un gradiente nello spessore per quanto riguarda l’orientazione dei grani cristallini. Tale fenomeno,<br />tipico del processo di laminazione rende necessario determinare i contributi delle diverse zone sulla base<br />delle componenti maggiormente presenti, verificandone l’apporto in senso positivo o negativo.<br />La tessitura riscontrata non è particolarmente marcata e, come i parametri di anisotropia, non differisce<br />da quella trovata per materiali e processi simili; tuttavia in funzione dei risultati ottenuti è possibile<br />ottimizzare i diversi parametri in gioco al fine di migliorare le caratteristiche desiderate.</p> C. Mapelli, R. Venturini, R. Riva ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/584 Tue, 02 Jul 2013 13:35:07 +0000 Caratterizzazione microstrutturale e meccanica di leghe di rame da fonderia per applicazioni artistiche https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/583 <p>In questa memoria vengono riportati alcuni risultati di un’ampia ricerca che,<br />partendo da una descrizione dello stato dell’arte e da una approfondita caratterizzazione<br />delle tradizionali leghe di rame utilizzate per fusioni artistiche (bronzo 85/5/5/5, ottone 65/35,<br />bronzo 90/10), ha lo scopo di studiare leghe innovative con una composizione chimica adatta a conferire<br />ad un’opera d’arte le proprietà richieste. La formulazione di questi nuovi bronzi è stata effettuata<br />allo scopo di valutare gli effetti di diversi elementi alliganti sulle proprietà del materiale,<br />avendo come obiettivi principali sia la riduzione del tenore di piombo in lega, che il miglioramento<br />delle caratteristiche di colabilità, lavorabilità e resistenza alla corrosione.<br />Le prove sperimentali presentate in questo lavoro sono state condotte su provini ricavati da piastre colate<br />a cera persa ed hanno riguardato la caratterizzazione microstrutturale in microscopia ottica con l’analisi<br />dei difetti di colata, eseguite al fine di determinare la qualità dei getti ottenuti.<br />Per valutare la risposta delle diverse leghe alle sollecitazioni, ed avere indicazioni sul comportamento<br />del materiale durante le operazioni di finitura del getto artistico (martellatura e/o cesellatura),<br />sono state anche effettuate prove di tenacità all’impatto e misure di durezza.<br />Ulteriori ricerche su colabilità, criccabilità a caldo e saldabilità di queste leghe<br />sono in corso di completamento.</p> G. L. Garagnani, F. Piasentini, G. Venturi Pagani Cesa ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/583 Tue, 02 Jul 2013 13:32:34 +0000 L’energia di attivazione nel processo di ricristallizzazione del bronzo: influenza del tenore di stagno https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/582 <p>L’energia di attivazione nel processo<br />di ricristallizzazione del bronzo:<br />influenza del tenore di stagno<br />N. Ammannati, M. G. Ienco, E. Martellucci, P. Piccardo<br />Nell’attuale produzione di leghe Cu-Sn semilavorate l’attività industriale è orientata essenzialmente<br />su composizioni inferiori o uguali all’ 8 wt.%. Tra le problematiche connesse al ciclo di produzione sono<br />particolarmente importanti quelle legate al processo di ricristallizzazione che, nonostante l’utilizzo<br />di queste leghe fin dall’antichità, non è stato ancora sistematicamente studiato in modo approfondito.<br />L’analisi calorimetrica ha permesso di seguire il processo di ricristallizzazione in tutte le sue fasi<br />e, in particolare:<br />- di misurare la temperatura di onset, di picco e di fine processo, per la ricristallizzazione primaria;<br />- di ottenere i valori delle temperature di picco in funzione delle velocità di riscaldamento; dati necessari<br />per calcolare l’energia di attivazione tramite il metodo di Kissinger modificato.<br />Le composizioni prese in esame, in questa prima fase della ricerca, sono leghe al:<br />0.165 - 0.25 – 0.50 – 0.75 – 0.84 – 1 – 2 – 3 – 4 – 5 – 6 – 7 – 8 (Sn wt.%) e per tutte le leghe sono stati<br />considerati due diversi gradi di incrudimento: riduzione di spessore del 50 e del 75%.</p> N. Ammannati, M. G. Ienco, E. Martellucci, P. Piccardo ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/582 Tue, 02 Jul 2013 13:29:56 +0000 The influence of natural ageing on the artificial ageing response of Al-Si-Cu-Mg casting alloys https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/581 <p>The T6 heat treatment is commonly used to increase the strength of gravity cast Al-Si components containing<br />Cu and/or Mg. The artificial ageing response is known to be affected by the thermal history, such as solution<br />treatment, quench rate, natural ageing and heating rate to the artificial ageing temperature. The influence of<br />natural ageing on the artificial ageing response was investigated for three alloys; Al-8Si-0.4Mg, Al-7Si-3Cu and<br />Al-8Si-3Cu-0.4Mg. Natural ageing had a strong influence on the ageing response of the Al-Si-Mg alloy in the<br />underaged condition and the strength increase was strongly reduced. Despite this, the time to peak yield<br />strength as well as its magnitude were not strongly affected by natural ageing. No clear influence of natural<br />ageing was observed for the Al-Si-Cu alloy. For the Al-Si-Cu-Mg alloy the ageing response seems to depend on<br />the natural ageing time. Natural ageing of 3 weeks shifted the peak yield strength to shorter ageing times and<br />its magnitude was decreased a little compared to direct ageing after quench. Natural ageing of 1 day gave the<br />least beneficial properties after artificial ageing.</p> E. Sjölander, S. Seifeddine ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/581 Tue, 02 Jul 2013 12:58:51 +0000 Influence of long time ageing on ductility and toughness in the stainless steel 310 in the presence of banded microstructure https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/580 <p>During service at elevated temperatures extensive formation of particles can take place that can have a<br />dramatic influence on mechanical properties. Precipitation of ?-phase and M23C6-carbides have been studied<br />both experimentally and with thermodynamic modelling for 25Cr20Ni austenitic stainless steels (AISI 310) at<br />800 ºC for up to 5000 h. Previous work has demonstrated that the modelling could describe the nucleation and<br />growth satisfactory. After long term ageing the particles form bands in the microstructure. In the present paper<br />the influence of these bands on ductility and toughness at room temperature is analysed. For this purpose<br />previously developed models for ductility and toughness are utilised. Model values for banded and non-banded<br />microstructures have been generated for casts of 310 in fine and coarse grained conditions with 0.04 and<br />0.12%N. The model values show that in the coarse grained condition, no reduction in ductility and toughness<br />can be expected in the banded microstructure. In the fine grained condition a modest reduction is predicted.</p> M. Farooq, R. Sandström ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/580 Tue, 02 Jul 2013 12:57:36 +0000 A statistical analysis of the fatigue behaviour of single and multi-spot welded joints https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/579 <p>Several models exist for predicting the fatigue behaviour of a spot welded joint based on geometric data.<br />However, the accuracy of these models tends to diminish as the number of spot welds and complexity<br />of the joint increases. This paper reports on the findings of an investigative study to assess the applicability<br />of a statistical approach to modelling the fatigue behaviour of multi-spot welded joints, based on data<br />obtained from testing single spot welded joints that are geometrically equivalent to the individual welds<br />in the multi-spot joint. A range of fatigue tests were carried out using Staircase and Probit techniques<br />to determine the fatigue strength distribution of a range of multi-spot welded joints, which were subsequently<br />compared to those predicted using the proposed statistical model. The comparison indicated an excellent<br />correlation between predicted and experimentally determined values for standard deviation and a marginal<br />difference for mean fatigue strength values. This difference is potentially attributed to the effects of a degree<br />of load redistribution occurring part way through testing in the multi-spot joints, which is currently<br />not adequately accounted for in the proposed statistical model.</p> A. Clifton, H. Nordberg, A. Smith ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/579 Tue, 02 Jul 2013 12:56:08 +0000 Flaking behaviour of GA IF and GA AHSS and its correlation with the adhesion strength and intefacial residual stress https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/578 <p>Lap Shear test results showed that GA AHSS possess significantly higher adhesion strength than GA IF. SEM<br />examination of the Lap-Shear-tested GA IF specimens revealed adhesive failure at the coating/steel interface<br />with multiple steel grains pulled out from the IF steel substrate. Conversely, SEM results showed all Lap-Sheartested<br />GA AHSS specimens failed cohesively (failed within the adhesive) and exhibited very little to no GA<br />coating separation from AHSS substrates. A newly developed XRD procedure was used to measure the residual<br />stress on both sides of the coating/steel interface. The gamma layer of GA coating in all GA IF and GA AHSS<br />exhibited a distinct tension residual stress, which matches with theoretical predictions. GA AHSS showed a<br />distinct compressive residual stress on the steel substrate side. However, for most GA IF steels there was no<br />obvious compressive residual stress on the steel substrate side. The lack of compressive residual stress in the<br />GA IF steels is likely due to weakening of the steel grain boundaries by liquid zinc penetration. It is consistent<br />with the Lap Shear test results. Two main differences in the interfacial structure between GA IF and GA AHSS<br />are (a) weak steel grain boundaries likely due to apparent liquid Zn penetration of IF steel grain boundaries<br />and (b) relatively smoother coating/steel interface of GA IF. These two factors contribute significantly to the<br />poor flaking resistance of GA IF.</p> C. Cheng, V. Krishnardula ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/578 Tue, 02 Jul 2013 12:54:41 +0000 Localized microstructure enhancement via Friction Stir Processing for die cast components https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/577 <p>Friction stir processing (FSP) is an outgrowth of Friction stir welding (FSW) that locally manipulates<br />the microstructure by imparting a high level of energy in the solid state resulting in improved mechanical<br />properties. This study has shown that FSP can be implemented as a post-casting method to locally eliminate<br />casting defects, such as porosity, which is generated by gas evolution during casting. Coarse second phases are<br />broken into fine nearly equiaxed particles and uniformly distributed in the matrix. Moreover, grain refinement<br />is obtained by dynamic recrystallization during FSP. This results in improved microhardness, tensile properties<br />and fatigue properties of the cast FSP processed A206 alloy. In addition, FSP is a viable means to produce<br />localized composite structures in cast Al components. Such improvements have important implications<br />for manufactured components for a variety of automotive and other industrial applications. The convenience<br />of FSP as a post-processing step that can easily be adapted during machining operation makes it very<br />attractive to adopt. These results will be reviewed and discussed.</p> N. Sun, D. Apelian ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/577 Tue, 02 Jul 2013 12:53:31 +0000 Design and realization of an experimental cold crucible levitation melting system for light alloys https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/576 <p>Thanks to their properties of ultra-lightness and high strength/weight ratio, Mg and Al alloys find increasing<br />employ in aerospace, automotive and biomedical applications. These alloys can be formed using all the<br />conventional technologies used for other materials, like casting and forming. However, the mechanical<br />properties of the final components are significantly influenced by the quality of the starting liquid metal.<br />In fact, the quality of the starting liquid metal has been substantially increased in recent years, thanks to the<br />improvement of cleaning technologies. To this purpose, electromagnetic processing of materials has evolved as<br />an important experimental technique in the fields of material processing, associated with applications such as<br />shape controlling, flow driving, online detecting, controlled heat generation, inclusion removing, magnetic<br />levitation. In particular, electromagnetic levitation, as a promising technique, can be helpful to create some<br />new phenomena and discoveries, especially in melting process. This work describes the design, optimization<br />and realization of a cold crucible levitation melting (CCLM) system for light alloys. Electromagnetic models are<br />used and applied in FEM codes to numerical simulate the working range of the CCLM.<br />The simulation results show good agreement with experimental data.</p> G. Timelli, G. Chitarin, A. Tiziani, F. Bonollo ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/576 Tue, 02 Jul 2013 12:50:59 +0000 Analisi del comportamento a creep della superlega Nimonic 263 https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/575 <p>Il comportamento a creep della superlega Nimonic 263 è stato studiato a carico e temperatura costante<br />nell’intervallo 750-30MPa/600-950°C. I risultati sperimentali hanno mostrato che la forma della curva di<br />creep dipende fortemente dalle sollecitazioni applicate. Nelle prove eseguite a sollecitazioni superiori al carico<br />di snervamento, le curve di creep consistono essenzialmente nel solo stadio primario/decelerante, mentre per<br />sollecitazioni inferiori, ed in particolare ai più bassi carichi ed elevate temperature qui studiati, lo stadio<br />primario diventa molto piccolo e breve, ed altri stadi di deformazione dominano le curve di creep.<br />In questo lavoro si dimostra che un’unica e semplice equazione costitutiva, basata sulla moltiplicazione e<br />annichilazione delle dislocazioni mobili, è in grado di descrivere e interpolare correttamente le curve di creep<br />in tutto l’intervallo di sollecitazioni/temperature esplorato</p> M. Maldini, G. Angella, R. Donnini, V. Lupinc, D. Ripamonti ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/575 Tue, 02 Jul 2013 12:48:53 +0000 Valutazione della formabilità di lamiere di titanio a freddo e a tiepido https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/574 <p>Il lavoro descrive i risultati di prove di trazione e di prove di formabilità limite Nakazima effettuate<br />a temperatura ambiente e a tiepido (300°C) utili per lo sviluppo di un modello simulativo per la valutazione<br />della fattibilità di un elemento di geometria complessa per l’industria automobilistica, da realizzare in lamiera<br />di titanio commercialmente puro. Si dimostra come le caratteristiche del materiale considerato, espresse<br />in termini di legge di flusso e di formabilità, cambino al variare della temperatura di lavorazione rendendo<br />fattibile o meno il prodotto. Il modello FEM e l’applicazione delle curve di flow stress e di formabilità limite<br />(FLC) sono state validate tramite simulazione preliminare delle prove Nakazima stesse.<br />L’approccio proposto è particolarmente adatto per definire, in ambiente virtuale, geometria e parametri<br />di processo per operazioni di stampaggio su materiali innovativi difficilmente deformabili a temperatura<br />ambiente e consente notevoli risparmi di tempo e di costo, evitando operazioni di “trial-and-error”<br />normalmente utilizzate nella fase di setup del processo produttivo.</p> E. Ceretti, A. Fiorentino, G. P. Marenda, M. Cabrini, C. Giardini,, S. Lorenzi, T. Pastore ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/574 Tue, 02 Jul 2013 12:46:43 +0000 Modelli per la previsione della corrosione da CO2: confronto e applicazione a casi reali https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/573 <p>La corrosione interna da CO2 è il meccanismo di danno più importante per le condotte che trasportano<br />idrocarburi. Per un adeguata scelta dei materiali di costruzione è necessario essere in grado di prevedere<br />l evoluzione della corrosione in funzione delle caratteristiche del fluido trasportato, e la resistenza delle<br />diverse classi di acciai. Sono disponibili vari modelli predittivi che sulla base dei principali parametri chimicofisici<br />permettono di valutare la velocità di corrosione attesa. La maggior parte di questi modelli si fonda<br />sull interpolazione di dati sperimentali, rielaborati e corretti a partire da osservazioni di campo. Esiste poi un<br />modello più complesso, elaborato dall Università dell Ohio, che è basato sul comportamento chimico-fisico del<br />metallo descritto da equazioni di stato. Gli autori di questo lavoro hanno svolto un esercizio comparativo<br />consistente nell applicazione di diversi modelli ad alcuni casi reali. I risultati ottenuti sono stati confrontati<br />tra di loro e, ove possibile, paragonati con osservazioni e misure disponibili. In generale si può affermare che i<br />modelli a disposizione danno un utile indicazione per la selezione materiali e per l interpretazione di casi di<br />rottura; in genere però i dati che si ottengono sono conservativi e non sono in accordo con le velocità di<br />corrosione effettivamente misurate in campo. Se l’obiettivo è quello di riuscire ad ottenere un valore numerico<br />che sia veramente significativo per la previsione della vita di un componente, è necessario approfondire lo<br />studio delle diverse metodologie.</p> V. Balostro, A. Restelli, G. Gabetta ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/573 Tue, 02 Jul 2013 12:42:56 +0000 Aspetti microstrutturali di un giunto friction stir welded tra una lega di magnesio (AZ31) e una di alluminio (AA6061) https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/572 <p>In questo studio sono stati caratterizzati giunti Friction Stir Weldied (FSW) di due metalli diversi: una lega di<br />alluminio AA6061 e una lega di magnesio AZ31B. Sono state eseguite analisi metallografiche sia mediante<br />microscopia ottica (dimensione media dei grani nella zona del nugget), che mediante microscopia elettronica<br />a scansione (microanalisi dei precipitati presenti nelle due leghe all’interno del nugget). Prove di<br />microdurezza sono state effettuate lungo tutto il profilo del giunto saldato nel lato advancing, retreating e<br />lungo il cordone stesso. Il nugget è caratterizzato da estesi fenomeni di ricristallizzazione dinamica, con<br />conseguente grani fini ed equiassici, generati dalla deformazione plastica e la forte escursione termica in fase<br />di saldatura FSW. La durezza diminuisce dal metallo base verso la zona di mescolamento dove i valori sono<br />più bassi, nonostante i grani siano di ridotte dimensioni. Le osservazioni mediante microscopia elettronica a<br />scansione, accoppiate dalle indagini microanalitiche, hanno chiaramente evidenziato la formazione di fasi<br />secondarie all’interno dei due materiali nella zona del nugget, generate dal moto rotativo di spin del pin e<br />dalle conseguenti escursioni termiche.</p> M. Cabibbo, D. Ciccarelli, A. Di Salvia, G. Quercetti, S. Spigarelli ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/572 Tue, 02 Jul 2013 12:41:26 +0000 Effect of ultrasound treatment on Cu-Zn alloys https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/570 <p>The application of power ultrasound to liquid and solidifying alloys is known to allow the formation of a nondendritic<br />and fine microstructure suitable for semi-solid feedstock production. In literature several papers<br />report results about low melting point alloys but very limited data are available on Cu-base alloys.<br />The aim of this paper is, therefore, to evaluate the effect of ultrasonic waves applied to Cu alloys during<br />solidification in order to obtain a globular microstructure.<br />Metallographic analyses showed the effectiveness of this technique in breaking the forming dendrites, giving<br />rise to an almost globular structure, suitable for being used in semi-solid processing.<br />The differences in microstructure morphology and phases composition resulted to affect the corrosion<br />resistance of the analysed samples, in particular the semi-solid ones showed improved performance as a<br />consequence of the homogenizing effect induced by the ultrasound treatment.</p> A. Pola, L. Montesano, M. Gelfi, G.M. La Vecchia ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/570 Tue, 02 Jul 2013 12:21:45 +0000 The tool steel producer’s contribution to successful die casting of structural components https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/569 <p>Die cast structural components for the automotive industry gain more and more importance as they<br />highly contribute to a weight reduction of cars and thus to a reduced fuel consumption as well as CO2-<br />emission. So today very often die cast aluminium A-, B- or C-pillar, shock towers, or door components<br />replace traditional steel parts. These structural components are often characterised by large dimensions and<br />complicated design. Die casting dies for structural components have to fulfil highest requirements with respect<br />to toughness, high-temperature strength, and thermal fatigue resistance. Often the traditionally used hot-work<br />tool steels like 1.2343 (AISI H 11), 1.2344 (H 13), or 1.2367 cannot fulfil these requirements. Kind &amp; Co.<br />has developed three special hot-work tool steels with significantly improved properties: TQ 1, HP 1, and<br />HTR. The report will not only give a survey on the properties of these steels but also on practical experience<br />gained with these grades. A proper heat treatment is essential for the performance of the dies. Kind &amp; Co has<br />recently set up one of the largest and most modern vacuum hardening furnaces in the world which focuses<br />on these large die casting dies. The report will also show up the contribution of a modern heat treatment<br />facility to an economic die casting process of high-class structural components.</p> I. Schruff ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/569 Tue, 02 Jul 2013 12:03:51 +0000 Static strain aging of stabilized ferritic stainless steels https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/568 <p>Static strain aging (SSA) of stabilized ferritic stainless steels of type 1.4509 (AISI ‘441’) and 1.4521 (AISI 444)<br />was investigated. The test materials were prestrained to a 5% tensile elongation and subsequently aged at low<br />temperatures ranging from 150°C to 250°C for 1800 seconds. The results show that stabilized ferritics are<br />indeed susceptible to static strain aging. The elevated yield point returned in both grades aged above 200ºC.<br />Furthermore, strength increments in the order of 50 MPa were achieved. This indicates that strain aging might<br />be used as a hardening mechanism for this type of steels.</p> M. Palosaari, R. Toppila, T. Kauppi, T. Manninen ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/568 Tue, 02 Jul 2013 11:54:57 +0000 1.4669, a new lean duplex stainless steel with improved toughness and machinability https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/567 <p>Among duplex stainless steels, the lean duplex family is a quite new family, still in expansion. It allows a good<br />corrosion resistance, most of the time over that of a standard 4301 austenitic grade, to high mechanical<br />properties, far higher than that of a 4301, and to a low amount of expensive alloying elements such as nickel<br />compared to that of a 4301.<br />But when these grades are produced in high diameter bars, they often present a bad toughness and a poor<br />machinability, these properties being critical when trying to use such high diameter bars in various<br />applications. For example, the well-known 4062 and 4162 grades present an impact strength below 100 J at<br />20°C and below 50 J at - 46°C on ?73mm bars. Moreover, their machinability in terms of tool wear and chip<br />breakability is below that of 4301 grades, especially when these last ones are of an improved machinability<br />version, such as UGIMA®. The poor machinability of these lean duplex grades is mainly due to their high<br />mechanical properties which induce high cutting forces on the tools during a machining operation, thus, rapid<br />tool wear, and is also due to their very low sulphur content (less than 10ppm) which does not help the chip<br />breaking contrarily to what happens on a 4301 grade with 0,025%S.<br />It is the reason why UGITECH developed these last few years the 1.4669, a new lean duplex grade with a lower<br />nitrogen content and a higher copper content in order to improve the toughness of this kind of grades and to<br />lower the tool wear rates when machining them via a decrease of the cutting forces on the tools. Moreover, a<br />control of the inclusions in the grade was performed in order to improve the chip breakability of the grade<br />when machined. Of course, this new grade keeps a corrosion resistance over that of a standard 4301.<br />INTRODUCTION<br />Among duplex stainless steel, the lean duplex family is a quite<br />new family, still in expansion. Themost known are the 1.4062 and<br />the 1.4162 Lean Duplex Stainless Steels (LDSS). Compared to the<br />1.4362, these new LDSS have a lower amount of expensive alloying<br />elements such as nickel (between 1,5 and 3% compared to<br />the 4,5% of the 1.4362). To keep a good ratio between ferrite and<br />austenite (not so far from 50/50) in these two LDSS, their N was<br />raised from around 0,12% to 0,2% and, in 1.4162, chromium was<br />slightly decreased (from 22-23% for 1.4362 to 21% for 1.4162).<br />The consequences of these chemical analysismodification aremultiple<br />as detailed in paragraphs 1 to 3: loss in toughness, in machinability<br />(in terms of tool wear rates), and in some cases in corrosion<br />resistance compared to the standard 1.4362. So the question<br />is: how can we improve the machinability and toughness<br />of a LDSS, without too expensive alloying elements and keep, at<br />the same time, a corrosion resistance equal of over that of a 1.4301<br />austenitic SS?<br />TOUGHNESS OF 1.4062 AND 1.4162 LDSS<br />Different ? 73mm bars of 1.4062, 1.4162 and 1.4362 were industrially<br />produced in order to compare their toughness, corro-<br />Nicolas Renaudot, Eric Chauveau, Marc Mantel<br />UGITECH research centre, France<br />Paper presented at the 7th European Stainless Steel Conference -<br />Como, 21-23 September 2011<br />sion resistance and machinability. The chemical analysis</p> N. Renaudot, E. Chauveau, M. Mantel ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/567 Tue, 02 Jul 2013 11:42:35 +0000 Comparative evaluation on uniform corrosion resistance behaviour of ferritic stainless steels: experimental studies of electrochemical tests https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/566 <p>Ferritic stainless steels were exposed to electrochemical polarization tests in 1N sulfuric acid solution. Some<br />critical parameter to uniform corrosion, as critical intensity (Icr), passive intensity (Ip) and corrosion rate<br />(Vcorr), were determined from the polarization tests. To understand uniform corrosion behavior of this family of<br />stainless steel, a new equation has been determined taking the most relevant elements (Ni, Cr, Mo and N) into<br />account. An excellent correlation between predicted and experimental results was obtained. The development<br />of the new equation is really useful to simulate the relation between the uniform corrosion and the chemical<br />composition in a defined Ferritic Stainless Steel.</p> M. Romero, V. Matres ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/566 Tue, 02 Jul 2013 11:40:43 +0000 Cyclic behaviour and fatigue of stainless steels https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/565 <p>The cyclic stress-strain curve is used for describing a stabilized (averaged) stress-strain response in strain<br />concentrations. Importantly, it describes the extremes of the stabilized hysteresis loop. This data is needed for<br />estimating fatigue life based on the strain-life method for components subjected to cyclic loading. A typical<br />application for this calculation method is the design of exhaust manifolds and cylinder heads experiencing<br />severe temperature cycles and thermal straining. Cyclic tests with variable and constant strain amplitude, as<br />well as tensile tests have been carried out for three materials: 1.4307, 1.4404 and 1.4541 –type commercial<br />stainless steels in order to study the material response. The formation of martensite was measured in the tests.<br />Secondary hardening was observed with all strain amplitudes in 1.4307 and 1.4541 whereas in 1.4404,<br />secondary hardening occurred only with the smallest test amplitude. Also, the fatigue life of 1.4404 tended to<br />be shorter than that of 1.4307 and 1.4501 in the high cycle fatigue (HCF) regime.</p> M. Chauhan, J. Solin, J. Alhainen, T. Manninen, C. Lönnqvist ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/565 Tue, 02 Jul 2013 11:39:19 +0000 Previsione delle caratteristiche qualitative di prodotti laminati tramite definizione dei parametri termomeccanici di lavorazione: il sistema Promet 4.0 https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/564 <p>L’obiettivo del progetto di ricerca, del quale viene descritto in questa sede il prodotto finale, era la messa a<br />punto di un metodo di previsione della microstruttura che, tenendo conto delle condizioni di laminazione e<br />raffreddamento, fosse in grado di anticipare le principali caratteristiche meccaniche e microstrutturali del<br />laminato. Il modello è stato sviluppato partendo dalle conoscenze teoriche sviluppate dai molti ricercatori che si<br />sono occupati di queste problematiche, e dall’esperienza accumulata nell’attività di progettazione di impianti.<br />Al fine di consentire la massima flessibilità operativa all’utilizzatore, il software prevede che siano fornite le<br />condizioni operative di laminazione (riduzione per passata, temperatura, tempo intergabbia, temperatura di<br />preriscaldo, eventuale profilo di raffreddamento), e dispone di un database di oltre 100 acciai, contenente le<br />curve CCT e le proprietà meccaniche in relazione alla velocità di raffreddamento. Lo strumento fornisce la<br />curva CCT, opportunamente modificata per tener conto della microstruttura del laminando, con sovrimposta la<br />traiettoria di raffreddamento impostata dall’operatore, nonché i dati microstrutturali e meccanici di interesse<br />per quella determinata classe di acciai. Il software è stato validato tramite confronto diretto con le proprietà di<br />prodotti laminati in condizioni controllate, ottenendo un’eccellente capacità previsionale.<br />INTRODUZIONE:<br />L’IMPORTANZA DEL CONTROLLO DELLE CONDIZIONI<br />DI LAMINAZIONE NEI MODERNI IMPIANTI<br />La temperatura, la velocità di deformazione e il raffreddamento<br />successivo alla laminazione possono determinare caratteristiche<br />tecnologiche tali da poter eliminare, in alcuni prodotti, successivi<br />costosi trattamenti termici. Alla fine della laminazione il<br />pezzo lavorato ha una temperatura ancora molto alta, che dipende<br />sia dall'impianto sia dai parametri di laminazione adottati.<br />Le moderne tecnologie prevedono un controllo costante della<br />temperatura nelle varie fasi del processo, incluso il raffreddamento<br />finale dopo l'ultima gabbia in presa, e dell'evoluzione del<br />grano austenico. Le fasi più interessanti del processo sono: a. laminazione<br />a temperatura controllata nel treno sbozzatore e intermedio;<br />b. raffreddamento ad acqua a monte e a valle delle<br />gabbie di finitura; c. raffreddamento controllato su linee di evacuazione.<br />Per i prodotti in barre vengono usati letti debitamente proporzionati<br />in lunghezza e larghezza, dove i prodotti, una volta scaricati,<br />vengono traslati tramite appositi longheroni mobili e<br />M. El Mehtedi, S. Spigarelli<br />Dipartimento di Ingegneria Industriale e Scienze Matematiche,<br />Università Politecnica delle Marche, 60123 – Ancona (Italy)<br />tel. +390712204746, fax. +390712204801<br />email: elmehtedi@univpm.it<br />F. Pegorin,</p> M. El Mehtedi, F. Pegorin, S. Spigarelli, A. Lainati ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/564 Tue, 02 Jul 2013 11:37:13 +0000 Analisi della cavitazione indotta da deformazione a caldo su leghe di alluminio sperimentali basate sul sistema Al-Zn-Mg https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/563 <p>In questo lavoro si è analizzata la cavitazione indotta da deformazione a caldo su leghe di alluminio<br />sperimentali basate sul sistema Al-Zn-Mg. Lo scopo del lavoro è di chiarire la relazione che esiste sia tra<br />parametri di deformazione e cavitazione che tra microstruttura e cavitazione. Tale studio costituisce il punto<br />di partenza per l’individuazione di una corretta finestra di processabilità e/o di esercizio per il materiale<br />analizzato. Le leghe sono state deformate nello stato come ricevuto a trazione e a creep alle temperature (T) di<br />350-400°C. Le prove di trazione sono state effettuate a velocità di deformazione (?) compresa tra 10-5-10-3s-1;<br />quelle di creep a carico costante con stress iniziale compreso tra 5 e 22MPa. Inoltre, per chiarire il ruolo della<br />microstruttura sulla cavitazione, sono stati sottoposti a prova di trazione a caldo a 350°C anche campioni<br />trattati termicamente nello stato solubilizzato (490°C-2h) e invecchiato al picco a 160°C dopo solubilizzazione<br />(stato T6). Dall’analisi microstrutturale dei campioni dopo deformazione è emerso che le cavità originano in<br />genere corrispondenza di particelle di seconda fase o punti tripli e che la cavitazione aumenta con la<br />temperatura. Fissata la temperatura di prova si è osservato che la cavitazione aumenta al diminuire della<br />velocità di deformazione. Inoltre, a parità di parametri di processo (T e ?), i trattamenti di solubilizzazione e/o<br />invecchiamento riducono la cavitazione.</p> P. Leo, S. Spigarelli, E. Cerri ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/563 Tue, 02 Jul 2013 11:26:53 +0000 Microstructure and bending properties of die-casting alloys at various chromium contents https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/562 <p>A study of the effects of chromium addition on AlSi9Cu3(Fe) alloy was carried out. Die cast EN AC-46000 alloy<br />plates for microstructural investigation and bend testing were produced using a multispecimen die in a high<br />pressure, cold chamber machine. The Cr ranged within the tolerance limits of the EN AC-46000 type alloys,<br />according to the EN 1706 standard. The investigations allowed evaluation of modifications to microstructural<br />and bending properties produced by Cr additions. In particular, the microstructural analysis revealed that the<br />morphology of primary sludge compounds was mainly cubic-type, such as polyhedral, star-like and blocky,<br />while proeutectic ?-Alx(Fe,Mn,Cr)ySiz intermetallics showed blocky or polyhedral morphology at any Cr level.<br />Increasing the Cr content, the whole area fraction of these particles increased and the primary intermetallic<br />compounds segregated in the central region of the cross section of the castings. This was associated to a<br />mechanism similar to that suggested for the ESCs entrapment. The increase of brittle Fe-rich particles affected<br />the fracture load and the displacement to fracture of the alloy at the highest Cr level.</p> E. Zanini, S. Barison, L. Capra, G. Timelli, F. Voltazza ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/562 Tue, 02 Jul 2013 11:24:59 +0000 Saldatura in configurazione testa a testa di lamiere in lega 2198 T3 mediante procedimento friction stir welding https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/561 <p>Scopo del presente lavoro è lo studio della saldabilità mediante processo friction stir welding (FSW) di lamiere<br />in lega innovativa alluminio-litio AA 2198 T3 in configurazione di testa. In particolare, mediante tecniche<br />statistiche, la velocità d’avanzamento e quella di rotazione sono state messe in relazione con le proprietà<br />meccaniche del giunto ed è stato sviluppato un modello empirico di previsione delle suddette caratteristiche al<br />variare dei parametri di processo. Per lo sviluppo di questo modello, è stato utilizzato un piano fattoriale<br />completo 32 avente come risposte osservate la resistenza allo snervamento e la resistenza a rottura dei giunti.<br />Il modello sviluppato può essere utilizzato per prevedere le proprietà meccaniche dei giunti con un livello di<br />confidenza pari al 95%. Inoltre, usando la funzione di desiderabilità (desirability function, DF) sono stati<br />trovati i parametri di processo che massimizzano in maniera bilanciata la resistenza allo snervamento e<br />quella alla trazione. Infine, i giunti ottenuti utilizzando i parametri di processo ottimi sono stati sottoposti a<br />prove di fatica e di tensocorrosione al fine di valutarne il potenziale utilizzo nel settore aeronautico. I risultati<br />ottenuti mostrano che i giunti ottenuti tramite questa tecnologia hanno una buona resistenza alla<br />tensocorrosione ed un’ottima vita a fatica, paragonabile a quella del materiale base e superiore a quella di<br />saldature ottenute con tecniche tradizionali, come TIG e MIG.</p> A. Astarita, A. Squillace, E. Armentani, S. Ciliberto ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/561 Tue, 02 Jul 2013 11:22:50 +0000 Chemical pretreatment of continuous galvanized steel sheet in the automotive industry https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/560 <p>Since several years, new products appeared on the market replacing classic phosphate – based conversion<br />coatings. This presentation will focus on the replacement of tricationic zinc phosphating systems for the<br />automotive industry. The basic chemistry and coating properties are presented.<br />In the second part of the presentation, an outlook will be given on anti-corrosion packages for the coming<br />decade. An example of a very lean automotive paint shop will be discussed.</p> P. Kuhm ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/560 Tue, 02 Jul 2013 11:20:17 +0000 Thixoforming A201 aluminium alloy: is there a future in aerospace applications? https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/559 <p>The alloy investigated in this study is the aluminium alloy A201; an important commercial alloy because of its<br />high mechanical properties, excellent machinability and good formability, shown to be suitable for semisolid<br />applications due to its wide solidification range.<br />Although this alloy is difficult to cast, it has a particularly high response to age-hardening and as a result<br />offers good mechanical properties, especially the near doubling of elongation values when thixoformed in the<br />T6 &amp; T7 heat treated conditions, comparable with the values of wrought alloy 2014.<br />In addition, initial fatigue tests of thixoformed A201 specimens, using non-dendritic feedstock generated by the<br />rheocasting process, have yielded very promising results.<br />The paper looks into the microstructures of A201 feedstock derived from two different routes Rheocasting and<br />MHD) and compares and contrasts their suitability and potential for future thixoforming applications.</p> P. Kapranos ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/559 Tue, 02 Jul 2013 11:18:58 +0000 Studio del trattamento termico su componenti in Fe-Ni-C ottenuti da MIM https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/558 <p>Nel presente lavoro si è studiato il trattamento termico di un acciaio al Ni (FN0805) utilizzato nella<br />produzione di componenti per Metal Injection Moulding (MIM) che devono garantire una certa resistenza<br />meccanica. La polvere utilizzata contiene 8%wt. Ni e 0,5%wt.C ed ha una buona temprabilità. Dopo un ciclo<br />standard da MIM la microstruttura è infatti costituita da martensite e isole di perlite molto fine mista a bainite<br />e le proprietà a trazione sono uno sforzo di snervamento di 960MPa, uno sforzo a rottura di circa 1900 MPa<br />con un allungamento del 2,9%.<br />Una opportuna scelta della velocità di raffreddamento permette di ottenere campioni completamente<br />martensitici che possono poi essere sottoposti ad un trattamento termico di rinvenimento per migliorarne<br />ulteriormente le caratteristiche meccaniche.</p> C. Menapace, M. Perina, A. Molinari ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/558 Tue, 02 Jul 2013 11:17:55 +0000 Improvement of surface texture on the hot dip galvanized and galvannealed steel sheets https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/538 <p>Customers of hot dip galvanized and/or galvannealed steel sheets for automotive are more and more<br />demanding on high surface quality, paintability and press-formability. The roll texture for temper-rolling in<br />continuous galvanizing line should be very precisely treated to give a special roughness, which can be<br />transferred to the Zn-coating surfaces during temper-rolling. Among the various texturing methods, in the<br />present study, we adopted a newly developed TCT (TopoCrom Texturing) technology and both roll roughness<br />(high/low Ra) and Cr structures (Open/Closed types) are tested. The products applying TCT had a uniform<br />and dense roughness pattern and surface characteristics is also compared with the conventionally used EDT<br />(electron discharge texturing) treatment. It should be noted that TCT technology on commercial galvannealing<br />coating surface is firstly used and the best condition was Ra=1.2 ?m with closed type; the roughness value<br />decreases about 35% compared to the conventionally used EDT. On the other hand, in hot-dip galvanized steel<br />sheets, the best condition was Ra=3.0 ?m with closed type. The friction coefficient was significantly improved<br />by the effect of the formation of oil pockets on the hot-dip galvanized steel sheet.</p> M.-H. Hong, H.-J. Tark, J.-S. Park, D.-J. Paik ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/538 Mon, 01 Jul 2013 16:38:28 +0000 Thermo-mechanical modeling of snouts deformation https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/537 <p>The snout is the last element which connects the annealing furnace with the zinc bath on Hot Dip Galvanizing<br />line. The main role of the snout is to prevent oxygen atoms to access and damage the steel surface before<br />entering into the zinc pot. Snout-end deformation is today the main reason of snout end-of-life. It generates air<br />leaks, leading to defects generations as non-coated spots. ArcelorMittal R&amp;D developed 3D thermo-mechanical<br />models of industrial snout-ends. Models take into account the industrial snout lifetime, i.e. the successive<br />heating and cooling phases during the snout emersions and immersions in the zinc pot. Boundary conditions<br />were determined thanks to specific measurements at laboratory and on industrial plant. The model shows that<br />the main origin of the snout deformation are the temperature gradients between immersed and non-immersed<br />parts, and the dilatation generated during the snout immersion. The creeping effect appears to be negligible.<br />During heating phase like during the cooling, strong compressive stresses appears in the snout walls leading<br />to cracks occurrence and buckling of the snout walls. In all cases, the level and mode of deformation depend<br />strongly on the snout design and fixation system of the snout lower part. This model has been used to define<br />and to test the actions (snout design and/or operating procedure modifications) which limit and control the<br />snout deformation and to evaluate their impact.</p> H. Saint-Raymond, N. Bontems ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/537 Mon, 01 Jul 2013 16:36:45 +0000 ZnAlMg hot-dip galvanised steel sheets Tribology and tool wear https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/536 <p>For the last few years zinc magnesium alloys on cold rolled steel were investigated in detail because of their<br />potential to provide better corrosion protection than pure zinc coatings [1]. However, for introduction into the<br />automotive industry, it is also necessary to learn more about their tribological behavior. In the present work<br />the tribological potential of ZnAlMg hot dip galvanized steel sheets (HDG/ZM) was studied in terms of sliding<br />properties, adhesive and abrasive tool wear and compared to hot dip galvanized reference material (HDG/Z).<br />Different tribological tests were performed. The friction coefficient was determined directly by doing strip draw<br />tests at constant contact pressure. The deep drawing property was tested by forming model cups. Two different<br />oils, a pure corrosion protection oil and a prelube, were tested in each of the tribological tests. Abrasive tool<br />wear was studied according to the SEP1160 standard. Adhesive tool wear (galling) was characterized on<br />different tool material and compared to the results for hot dip galvanized reference material. HDG/ZM strips<br />showed improved friction behavior in the strip draw test when compared to classical hot dip galvanized<br />reference material. The abrasive tool wear is comparable to HDG/Z material, however, the galling was found to<br />be less than for pure zinc, and the morphology of the coating material transferred to the tool during deep<br />drawing is also different. This makes HDG//ZM an interesting system not only with respect to corrosion but<br />also in terms of tribology, thus providing clear advantages in formability.</p> A.E. Raab, E. Berger, J. Freudenthaler, F. Leomann, C. Walch ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/536 Mon, 01 Jul 2013 16:35:19 +0000 Determination of causes related to the low hardness of cavities and cores of an injection mold constructed with steel AISI 420 treated thermally https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/535 <p>The technical content of this paper is connected with the identification of the conditions directly related to a<br />heat treatment process of quenching and tempering that conducted to a low hardness HRC of cores and<br />cavities of an injection mold produced with martensitic stainless steel AISI 420. For this purpose, three<br />different analyses of these parts of the mold have been performed by qualitative and quantitative techniques of<br />material investigation: determination of chemical composition using mass spectrometry, hardness<br />measurement and metallography. The result of these investigations clearly indicates that a low hardness found<br />in the material of the cores and cavities (AISI 420 type DIN X39 Cr13) was the immediate result of heat<br />treatment parameters defined wrongly in the tempering process. The direct consequences of this hardness for<br />the functional characteristics of the injection mold in dependence on the injection molding technology<br />normally encountered in the practice are also mentioned in this paper.</p> A. de Souza ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/535 Mon, 01 Jul 2013 16:33:03 +0000 Caratterizzazione ad usura di rivestimenti PVD con e senza laser texturing https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/534 <p>Il processo di laser texturing (LST) è una delle tecniche più promettenti nel campo delle microlavorazioni superficiali<br />in quanto consente di ottenere un eccellente controllo della forma e delle dimensioni delle microcavità<br />prodotte ed è estremamente veloce e senza ricadute dannose per l’ambiente. Recentemente si è assistito allo<br />sviluppo di diversi lavori nei quali il laser è stato impiegato per migliorare il comportamento tribologico di componenti<br />meccanici in materiale metallico. Le microcavità, realizzate per ablazione dal fascio laser sulla superficie<br />di interesse, infatti hanno diversi aspetti positivi da questo punto di vista perché generano un sistema diffuso<br />di microspinte idrodinamiche sulla superficie e agiscono come riserve di lubrificante da una parte e come trappole<br />per i detriti di usura dall’altra, ritardando così, l’innesco di meccanismi di usura da terzo corpo. Nel presente<br />lavoro si presentano i risultati di una sperimentazione volta a valutare l’effetto dell’introduzione di una<br />lavorazione superficiale di texturing laser sulla superficie di riporti PVD in TiN. Per il texturing è stata utilizzata<br />una sorgente laser in fibra innovativa ad alta efficienza che ha consentito, una volta ottimizzati i parametri<br />di processo, di ottenere dimensioni controllate delle microcavità, una buona geometria delle stesse e di evitare<br />la presenza di residui di lavorazione anche sui coating ceramici oggetto dello studio. I test di usura in condizioni<br />di strisciamento lubrificato con alto carico applicato e bassa velocità relativa , sono stati condotti sul rivestimento<br />TiN microlavorato e per confronto sul tal quale e su un rivestimento autolubrificante commerciale,<br />il WC/C. I risultati ottenuti mostrano un marcato incremento delle prestazioni a usura per il rivestimento laser<br />con texturing (fino al 50% di riduzione del volume di usura) e l’assenza di significativi danneggiamenti del rivestimento<br />in presenza delle microcavità e delle sollecitazioni di usura applicate. Nel breve futuro si eseguirà<br />pertanto un approfondimento ulteriore per valutare anche l’economia di scala del ciclo di lavorazione.</p> N. Lecis, D. Ugues, B. Previtali, A.G. Demir ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/534 Mon, 01 Jul 2013 16:31:50 +0000 Gestione energeticamente efficiente di bruciatori a gas metano https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/533 <p>Il funzionamento efficiente dal punto di vista energetico di un impianto di processo termico riscaldato a<br />metano dipende in larga misura dalla qualità e dalla costruzione dei bruciatori utilizzati. In base ad esempi<br />pratici viene dimostrato in che modo possa essere individuato un aumento inutile del consumo, verificatosi a<br />causa di una errata regolazione del bruciatore o di pressioni oscillanti dei servo mezzi di alimentazione.<br />Tali fenomeni possono essere evitati in maniera efficace e permanente, adottando delle contromisure, in parte<br />anche semplici. Inoltre viene illustrata la diretta dipendenza dell’efficienza energetica dalla dimensione della<br />superficie del tubo radiante.</p> D. Mäder, R. Rakette, R. Lohr, E. Carutti, E.M. Carutti ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/533 Mon, 01 Jul 2013 16:29:21 +0000 Industrialization of Ni-?SiC electrodeposition on copper moulds for steel continuous casting https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/532 <p>Copper moulds usually used for steel continuous casting suffer from severe wear at relatively high temperatures<br />and low friction loads. The more severe solid friction occurs at about 10-40cm distance from the meniscus, depending<br />on the process parameters, where the temperature is about 300-350°C. The copper moulds have been traditionally<br />coated with hard chromium and actually also with thick nickel deposits even if they present lower wear resistance.<br />The aim of this work was the development of a composite Ni-????SiC electrodeposit with higher hardness and wear<br />resistance than the pure nickel using the existing plating bath and commercially available SiC micro-powders. Different<br />types of SiC micro-particles have been purchased and Ni-????SiC deposits have been produced and analyzed,<br />initially, in laboratory scale to evaluate the ability of the powders to be codeposited into the nickel matrix. After<br />the choice of the SiC powder and the determination of the plating parameters a pilot 6000 lt plating tank has been<br />equipped with a system of Venturi pumps in order to maintain the particles in suspension. Preliminary tests have<br />been performed in industrial scale to evaluate the process parameters such as anode-cathode distance, applied voltage,<br />plating time and pumps positioning effect onto the SiC content and its distribution in the nickel matrix. The<br />produced specimens have been observed by Metallographic microscope and Scanning Electron Microscope in cross<br />section to evaluate the SiC content and the microstructure of the nickel matrix. Vickers microhardness measurements<br />have been also performed in cross section and revealed that the co-deposition of the SiC micro-particles leads<br />to a microhardness increase of about 180%. Wear tests at both room temperature and at 350°C have been performed<br />on pure nickel deposits and composite nickel deposits and the wear tracks have been analyzed using both<br />a profilometer and SEM to determine the wear both coefficient and mechanism of each coating. The testing results<br />revealed that the developed Ni-????SiC deposit exhibits a much higher wear resistance in comparison to pure nickel<br />deposits at high temperature and the production process can be easily transferred in industrial scale with slight<br />modifications of the existing deposition plants. Real scale copper moulds have been finally coated with Ni-????SiC<br />composite deposits and are presently under testing in actual working conditions at a steel producing plant.</p> M. Lekka, P.L. Bonora, A. Lanzutti, S. Benoni, P. Caoduro, L. Fedrizzi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/532 Mon, 01 Jul 2013 16:25:43 +0000 Metallurgy and continuous galvanizing line processing of high-strength dual-phase steels microalloyed with Niobium and Vanadium https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/531 <p>It is well-known that the automobile industry continues to search for stronger, more cost-effective steels to lower<br />the mass of the vehicle for better fuel consumption and to provide better crash worthiness for safety. This<br />movement to higher UTS strength requirements, from the 590-780 range to over 980 MPa, has led to more<br />complex alloy design. In the processing of these steels on continuous, hot-dipped, galvanizing lines (CGL), two<br />major changes in composition have been the addition of hardenability elements and microalloying. For<br />example, very-high strength DP steels, containing high Mn, Cr and Mo along with Nb and V have shown UTS<br />levels in excess of 1100MPa. This paper will present recent research conducted on four experimental steels<br />containing these additions. It will be shown that the choice of intercritical annealing temperature is important<br />when processing microalloyed DP steels, as are the rates of cooling throughout CGL processing. The physical<br />metallurgy of producing ultra-high strength DP steels on CG lines will be presented and discussed.</p> C. I. Garcia, M. Hua, K. Cho, K. Redkin, A. J. DeArdo ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/531 Mon, 01 Jul 2013 16:23:07 +0000 Microeconomics of the materials and energents consumption in a simulated copper casting process https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/530 <p>An analytical model for the optimization of the consumption of materials and energents in a typical copper<br />casting process based on a standard simulation procedure is presented. The proposed microeconomic analysis<br />in correlation with the virtual manufacture of castings enabled a shortening of the time required to develop<br />a product, as well as the fabrication of high quality castings, which could be a crucial contribution<br />to the achievement of increased engineering adequacy and economic competitiveness.<br />In this sense, the article demonstrates the beneficial employment of mathematical programming within<br />a systematic economic analysis. The analyzed casting process is a part of the metallurgical manufacturing<br />operations of the Copper Smelter and Refinery Bor, Serbia.</p> I. Najdenov, R. Radiša, K. T. Raic ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/530 Mon, 01 Jul 2013 16:13:18 +0000 Stainless steel and sustainability https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/529 <p>The paper focuses on the Sustainability of Stainless Steels.<br />It first analyses the growth of stainless steels over the last years. Then it focuses on sustainability and gives an<br />evaluation of the CO2 emissions of Stainless Steels from cradle to gate. It gives as well an evaluation of the<br />recycling rates of stainless steels according to the market applications and an evaluation of the overall cycle of<br />manufacturing and scraps in 2005 on a world wide basis. It concludes with a presentation of some<br />remarkable applications focusing on green energy and future growth markets.</p> P. Payet-Gaspard ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/529 Mon, 01 Jul 2013 16:09:21 +0000 Stainless Steel Alloys from First-principles Theory https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/528 <p>Gaining an accurate description of materials obviously requires the most advanced atomic-scale techniques from<br />both experimental and theoretical areas. In spite of the vast number of available techniques, however, the<br />experimental study of the atomic-scale properties and phenomena even in simple solids is rather difficult. In<br />steels the challenges become more complex due to the interplay between the structural, chemical and magnetic<br />effects. On the other hand, advanced computational methods based on density functional theory ensure a proper<br />platform for studying the fundamental properties of steel materials from first-principles. Our group at the Royal<br />Institute of Technology in Stockholm has an international position in developing and applying computational<br />codes for such applications. Using our ab initio tools, we have presented an insight to the electronic and<br />magnetic structure, and micromechanical properties of austenitic stainless steel alloys. In the present<br />contribution, we review the most important developments within the ab initio quantum-mechanics-aided steel<br />design with special emphasis on the role of magnetism on the fundamental properties of alloy steels.</p> L. Vitos, H. L. Zhang, N. Al-Zoubi, S. Lu, J.-O. Nilsson, S. Hertzman, G. Nilson, B. Johansson ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/528 Mon, 01 Jul 2013 16:08:04 +0000 Stainless steel and profiling: a solution for the railway industry? https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/527 <p>Roll forming (profiling) is known as a versatile process to create long, often complex metallic shapes from<br />strips and that in a continuous way. Due to its formability and work hardening behaviour, stainless steel<br />exhibits an interesting potential to create such profiles. Moreover, its corrosion resistance makes it a durable<br />and economical solution too. This paper discusses a case study about a profiled (“section rolled”) design that<br />replaces a 1.4571 (316Ti) welded solution for a long structural parts in a railway car body shell. Starting from<br />the desired shape, a grade selection has been performed, prototypes have been characterised and the<br />industrial product has been produced accordingly. An alternative stainless steel grade has been selected for<br />this complex part because of its roll forming capability, high mechanical properties, fatigue and corrosion<br />resistance. After all the tests done, corrosion and fatigue properties were adequate.</p> J. De Wilde, B. Van Hecke, L. Faivre ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/527 Mon, 01 Jul 2013 16:00:57 +0000 Effetto dell’atmosfera di post-ossidazione e della finitura superficiale sull’acciaio 41CrAlMo7 nitrurato https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/526 <p>Notoriamente la nitrurazione è un trattamento termochimico di indurimento superficiale sviluppato allo scopo<br />di migliorare le resistenze a usura e a fatica di leghe ferrose. I componenti così trattati soffrono solitamente<br />di una carenza nella resistenza a corrosione. Un obiettivo tecnologicamente importante è lo sviluppo di<br />nuovi trattamenti post-nitrurazione per ottenere simultaneamente buone proprietà estetiche, meccaniche,<br />tribologiche e di resistenza a corrosione.<br />Mediante una analisi sistematica basata sull’uso di numerose tecniche sperimentali in questo lavoro di<br />ricerca sono state approfondite le conoscenze sullo stato superficiale indotto dalla nitrurazione dalla<br />successiva post-ossidazione eseguita in tre diverse atmosfere (protossido di azoto, anidride carbonica e<br />aria) sull’acciaio 41CrAlMo7 fornito in quattro differenti finiture superficiali (lappata, rettificata, tornita e<br />pallinata) al fine di quantificarne gli effetti sui parametri tribologici e sulla resistenza a corrosione.</p> R. Sola, G. Poli, P. Veronesi, R. Giovanardi, S. Mamei, A. Zanotti ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/526 Mon, 01 Jul 2013 15:55:08 +0000 Sigma phase precipitation modelling in a UNS S32760 superduplex stainless steel https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/525 <p>Sigma phase precipitation is known to have detrimental effects on mechanical and corrosion properties<br />in stainless steels. Accordingly, heat treatments and welding must be performed carefully. For this reason,<br />computer models which predict the evolution of secondary phases with the temperature are very useful<br />for a good planning of industrial heat treatments or welding. A semiempirical model, based on the pioneer<br />work of Wilson and Nilsson, describing the microstructural evolution of UNS S32760 superduplex stainless<br />steels was developed. The computer model, based on the modified Johnson–Mehl–Avrami-Kolmorgorov (JMAK)<br />type of equation, uses information from isothermal experiments of sigma-phase transformation and predicts<br />the transformation kinetics during a cooling process. A good agreement was found between the predicted CCTdiagram<br />and the experimental tests.</p> P. Ferro, F. Bonollo, G. Timelli ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/525 Mon, 01 Jul 2013 15:52:27 +0000 Simulazione di transizioni di fase diffusive e deformative https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/524 <p>Il calcolo degli organi di macchina richiede una descrizione molto accurata delle caratteristiche del materiale;<br />ciò non può prescindere dalla descrizione dei trattamenti termici ai quali il pezzo è stato sottoposto.<br />La simulazione dei trattamenti termici degli acciai viene normalmente affrontata mediante modelli di natura<br />fenomenologica che fanno largo uso di leggi empiriche per descrivere l’evoluzione della microstruttura<br />all’interno del pezzo. Tuttavia, l’impiego di leggi empiriche richiede un’apposita taratura dei parametri del<br />modello; inoltre tali leggi, per loro natura, non chiariscono fino in fondo le ragioni fisiche per le quali i<br />fenomeni in gioco avvengono. Ne consegue che tale metodo è fortemente limitato nella sua generalità.<br />Il problema può essere affrontato nella sua globalità, ossia prendendo in considerazione gli effetti termici,<br />meccanici e di transizione di fase, partendo da una descrizione della struttura interna del materiale a scala<br />microscopica ed inserita in un contesto termodinamicamente consistente.<br />In particolare, in questo lavoro viene proposto un modello a parametri di fase alla scala microscopica capace<br />di descrivere trasformazioni di fase sia diffusive sia deformative e dunque di modellare, rispettivamente, la<br />trasformazione da austenite a perlite e quella da austenite a martensite. Il modello, per la formulazione e la<br />sua natura, risulta consistente con i principi della termodinamica e permette una descrizione delle<br />trasformazioni diffusiva e deformativa e dei fenomeni termici in un contesto unificato.<br />Le equazioni sulle quali si basa sono: l’equazione del moto, il bilancio della massa di carbonio (che porta alla<br />equazione di Cahn-Hilliard) e l’equazione del calore completa, che deriva dal bilancio di energia interna. A<br />causa della natura non-locale del modello e della presenza di equazioni differenziali alle derivate parziali fino<br />al quarto ordine, la soluzione del problema così formulato risulta complessa da un punto di vista<br />computazionale; per questo motivo è stato messo a punto uno strumento numerico sofisticato ma robusto.<br />Sono stati inoltre condotti alcuni test numerici che mostrano le potenzialità dell’approccio. Il modello risulta<br />capace di cogliere le principali caratteristiche esibite alla scala microscopica dalle transizioni di fase perlitica<br />e martensitica, le interazioni fra queste e l’influenza dei fenomeni meccanici e termici.</p> M. Maraldi, L. Molari, P.G. Molari ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/524 Mon, 01 Jul 2013 15:42:18 +0000 Trattamenti di ricottura dell’acciaio inossidabile duplex 2205 dopo deformazione plastica https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/523 <p>Le buone caratteristiche meccaniche e le elevate proprietà di resistenza a corrosione spiegano il vasto utilizzo<br />degli inossidabili duplex in ambito chimico, petrolchimico e strutturale i duplex sono, però soggetti a<br />precipitazione di fasi secondarie, che ne degradano le proprietà, negli intervalli di temperatura 500-1000°C.<br />In questo lavoro si è analizzata l’influenza del trattamento isotermico nell’intervallo 850-900°C sulle<br />trasformazioni di fase per l’acciaio 2205 deformato a freddo.<br />La lega è stata sottoposta a deformazioni a freddo con una riduzione di spessore del 5%, 10%, 15%; in seguito<br />a trattamenti termici presenta precipitazione di fasi deleterie ? e ?. Si è analizzata l’evoluzione della<br />precipitazione in funzione del grado di deformazione e del tempo di trattamento, mediante microscopia ottica<br />ed elettronica. Mediante software d’analisi d’immagine è stata realizzata la quantificazione delle fasi<br />precipitate. I risultati ottenuti hanno rivelato che il materiale deformato a freddo è molto più sensibile alla<br />precipitazione di fasi secondarie rispetto al materiale allo stato solubilizzato ed al conseguente infragilimento<br />dopo brevi soste nell’intervallo di temperatura critico per la precipitazione.</p> A.F. Miranda Pérez, I. Calliari, E. Ramous, M. Breda ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/523 Mon, 01 Jul 2013 15:40:11 +0000 Acciai inossidabili ferritici per elettrovalvole: effetto del trattamento termico e delle lavorazioni a freddo sulle caratteristiche magnetiche https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/267 <p>Il settore applicativo delle elettrovalvole impone limiti molto stringenti sulle proprietà magnetiche (campo<br />coercitivo, curva di isteresi e permeabilità magnetica) dei materiali utilizzati per la realizzazione<br />dei componenti: tali requisiti non vengono soddisfatti dagli acciai inossidabili ferritici ricotti in<br />condizioni “standard”. Questo lavoro descrive il complesso processo di messa a punto, su un acciaio<br />non appartenente alla categoria appositamente creata per questa applicazione, di un trattamento<br />termico dedicato e di un ciclo di trasformazione delle barre finalizzato alla produzione di proprietà ottimali.<br />In particolare vengono correlati alle caratteristiche magnetiche i diversi parametri del ciclo produttivo,<br />le caratteristiche microstrutturali e le misure di tensioni residue ottenute mediante diffrattometria raggi X.</p> V. Vicario, A. Zago, L. Rocchino, F. Fiorillo, M. Bandini, D. Guidetti ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/267 Thu, 06 Jun 2013 13:32:16 +0000 Caratterizzazione microstrutturale e meccanica di un acciaio Q&P al Silicio e Molibdeno https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/266 <p>Le crescenti richieste del settore automotive di acciai altoresistenziali (AHSS) aventi elevate caratteristiche<br />resistenziali unite a buona tenacità, in modo da sviluppare veicoli leggeri, resistenti e sicuri, ha condotto allo<br />studio, ancora in via di sviluppo, di una nuova classe di AHSS: Quenching and Partitioning (Q&amp;P). Alla base<br />del processo Q&amp;P vi è la diffusione del carbonio dalla martensite, fase sovrassatura di carbonio, all'austenite<br />residua al fine di ottenere quest'ultima stabilizzata a fine trattamento.<br />In questo studio, un acciaio a basso tenore di carbonio alligato con Si (elemento ritardante la formazione di<br />carburi, fenomeno competitivo alla partizione), Mn e Mo (per conferire sufficiente temprabilità), è stato<br />sottoposto a cicli termici Q&amp;P differenti per temperatura di soaking (in campo intercritico), temperature e<br />tempi di tempra e partizione. Le metodologie adottate nello studio sono state: analisi microstrutturale in<br />microscopia ottica ed elettronica a scansione (SEM), diffrattometria a raggi X per la determinazione della<br />frazione in volume di austenite residua a temperatura ambiente, misure di durezza Vickers e prove di trazione.<br />Scopo del lavoro è la correlazione fra i diversi parametri di processo, la microstruttura e le proprietà<br />meccaniche. Ulteriori chiarimenti si avranno da osservazioni al microscopio in trasmissione ed utilizzo delle<br />EBSD (Electron back scattering diffraction).</p> E. Pastore, O. Holovenko, S. De Negri, M.G. Ienco, D. Macciò, M.R. Pinasco, A. Saccone, M. De Sanctis, R. Valentini ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/266 Thu, 06 Jun 2013 13:29:37 +0000 Valutazione del comportamento a corrosione di differenti trattamenti termochimici su substrati in acciaio https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/265 <p>Lo scopo del presente lavoro è stato quello di porre le basi per la messa a punto di un protocollo di prova<br />che permetta di differenziare i diversi trattamenti superficiali in termini di resistenza a corrosione.<br />A tal fine, tre diversi substrati in acciaio, convenzionalmente impiegati nelle specifiche applicazioni<br />(42CrMo4, ST52 e C45) sono stati sottoposti a differenti trattamenti termochimici quali nitrurazione e<br />nitrocarburazione ionica, seguiti da post-ossidazione in protossido di azoto, e a nitrocarburazione salina.</p> V. Sisti, S.P. Trasatti, L. Cislaghi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/265 Thu, 06 Jun 2013 13:26:01 +0000 Resistenza a fatica dell’acciaio 1.5%Cr-0.2%Mo-0.2%C sinterizzato e sottoposto a nitrurazione in plasma: effetto della frazione di sezione utile resistente https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/264 <p>In questo lavoro è stata studiata la resistenza a fatica per flessione alternata di un acciaio sinterizzato<br />contenente 1.5%Cr, 0.2%Mo e 0.2%C nitrurato in plasma. Il materiale è stato prodotto variando la pressione di<br />compattazione e la temperatura di sinterizzazione per ottenere diversi valori della frazione di sezione utile<br />resistente. L’indurimento superficiale e lo stato di tensione residua di compressione nello strato di diffusione<br />promuovono la nucleazione della cricca di fatica negli strati sub superficiali rendendo il comportamento a<br />fatica meno sensibile alla porosità superficiale (tendenzialmente maggiore rispetto alla porosità media) e<br />fortemente dipendente dalla frazione di sezione utile resistente.</p> C. Menapace, A. Molinari, E. Santuliana, G. Lorenzi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/264 Thu, 06 Jun 2013 13:24:17 +0000 Effect of Kolsterising treatment on surface properties of a duplex stainless steel https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/263 <p>In recent years, attempts of engineering the surface of duplex stainless steels were made in order to enhance<br />their hardness and tribological properties, without affecting their corrosion resistance. A possibility of<br />improving these properties is provided by a family of processes developed by Prof. B.H. Kolster in the<br />Netherlands in the late 1980’s. These processes (usually referred to as Kolsterising® treatments) consist in a low<br />temperature surface carburizing, which involves the diffusion of large quantities of carbon atoms (up to 6-7<br />wt.%) into the steel at a diffusion temperature below 450 °C. In the present paper a characterization of the<br />surface layer of Kolsterised duplex SAF 2205 stainless steel was carried out to study the effects of this treatment<br />on surface properties. The characterization includes optical metallographic examination, microhardness tests<br />and SEM-EDS investigation on the Kolsterised steel in the as treated condition and after annealing treatments at<br />200, 250, 300, 350 and 400°C for 10 hours, to evaluate the stability of Kolsterised layer’s properties with a<br />moderate increase in temperature. Moreover, complying with ASTM G48-03 Method E Standard, in order to<br />evaluate the effect of the Kolsterising® treatment on steel pitting resistance, the critical pitting temperature was<br />obtained for Kolsterised duplex SAF 2205 stainless steel compared with the base metal.</p> M. Faccoli, G. Cornacchia, R. Roberti, V. Bordiga ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/263 Thu, 06 Jun 2013 13:22:13 +0000 Danneggiamento per pitting di acciai bonificati, cementati e nitrurati https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/262 <p>La comprensione dei meccanismi di danneggiamento che portano al manifestarsi dell’usura per fatica<br />è di fondamentale importanza per l’ottimizzazione dei materiali e dei trattamenti termici.<br />Il presente lavoro ha previsto l’esecuzione di prove di rotazione disco su disco (rolling disc-on-disc test).<br />Questo metodo si basa sulla rotazione simultanea di una coppia di dischi sagomati in modo da simulare<br />il contatto tra superfici sferiche. Le prove sono state eseguite su tre differenti tipi di acciaio:<br />• UNI EN 42CrMo4 bonificato; • UNI EN 18NiCrMo5 cementato; • UNI EN 42CrMo4 nitrurato<br />Lo scopo del presente lavoro è quello di identificare i meccanismi di danneggiamento coinvolti<br />nella fase di innesco del fenomeno di usura per fatica e durante la sua evoluzione.<br />A tal proposito sui campioni ottenuti dalle prove di rotazione disco su disco sono state condotte numerose analisi<br />frattografiche sia ad occhio nudo, che mediante l’utilizzo del microscopio elettronico a scansione (SEM).<br />Sono stati identificati differenti meccanismi di danneggiamento a seconda del tipo di acciaio:<br />• UNI EN 42CrMo4 bonificato: pitting dovuto a cricche originate negli strati superficiali<br />fortemente incruditi. • UNI EN 18NiCrMo5 cementato: pitting originato dagli ossidi depositati a bordo grano<br />durante la fase di carburazione. • UNI EN 42CrMo4 nitrurato: pitting dovuto a cricche che si<br />innescano e propagano all’interno della coltre bianca.</p> F. D’Errico, M. Boniardi, A. Casaroli ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/262 Thu, 06 Jun 2013 13:19:15 +0000 Investigation of corrosion resistance of pre-painted Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si alloy coated steel sheet through outdoor exposure test in Okinawa https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/261 <p>Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si alloy coated steel sheet was well known as a coated steel exhibiting high corrosion<br />resistance. In order to develop and enhance the cut edge corrosion resistance of chromate –free prepainted<br />steel sheet, the corrosion resistance of the pre-painted Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si alloy coated steel<br />sheet (pre-painted SD) after 9.5 years of exposure test in Okinawa was evaluated and investigated in this<br />study. As a result, the corrosion resistance of pre-painted SD was better than that of pre-painted Zn-0.2%Al<br />coated steel sheet. The analysis of corrosion products of the corroded pre-painted SD by EPMA and XRD<br />were carried out. Simonkolleite; Zn5(OH)8Cl2<br />.H2O, gordaite; NaZn4(SO4)Cl(OH)6<br />.6H2O and zinc<br />aluminium carbonate hydroxide, Zn6Al2(OH)16CO3<br />.4H2O were found in the corrosion product under the paint<br />film and the corrosion product of Mg-rich was observed on the steel cut edge of pre-painted SD. From these<br />result, the mechanism of the cut edge corrosion resistance of pre-painted SD was discussed in the study.</p> K. Ueda, A. Takahashi, Y. Kubo ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/261 Thu, 06 Jun 2013 12:58:04 +0000 Aluminium based components with enhanced characteristics through advanced squeeze casting process https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/260 <p>Components in the field of automotive application produced by a modified squeeze casting process have been<br />considered. This innovative process has been oriented toward the manufacturing of high resistance and high<br />toughness automotive parts using A380 alloys and they have been subjected to T6 heat treatment. Standard<br />samples have been machined directly from real automotive components for tensile properties evaluation and<br />hardness values determination. Superior mechanical characteristics have been obtained thanks to the low<br />porosity content and to the particular microstructure features. Fracture surfaces analysis have been realised<br />on the fractured samples, identifying some minor defects, like the presence of carbon particles (with any<br />dangerous effect on the mechanical performances) and some nano-sized oxide inclusion. Moreover, the same<br />fracture surface analysis highlights the ductile natures of the fracture. On the polished transverse sections of<br />the samples morphological analysis has also been performed.<br />High level of resistance and toughness has been obtained for all considered parts. The achieved results<br />demonstrate the reliability of the modified squeeze casting process for production of automotive components.</p> M. Rosso, I. Peter, R. Molina, A. Montedoro, G. Tonno, P. Claus ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/260 Thu, 06 Jun 2013 12:53:58 +0000 Sonda di potenziale con elettrodo di zinco incorporato per il monitoraggio delle condizioni di protezione catodica https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/259 <p>La memoria riporta i risultati di prove di laboratorio su una sonda di potenziale con elettrodo di zinco<br />incorporato. Il lavoro sperimentale è suddiviso in due parti. Nella prima, sono state effettuate prove al fine<br />di mettere a punto la composizione di un opportuno backfill per l’elettrodo di zinco. Sono state<br />effettuate misure d’assorbimento d’acqua, di conducibilità elettrica e di perdita di massa su miscele a base<br />di gesso e altri additivi aggiunti per migliorare le proprietà igroscopiche del backfill, limitando allo stesso<br />tempo il dilavamento del gesso. Nella seconda parte, sono state fatte prove su una sonda prototipo per<br />verificare la stabilità dell’elettrodo di zinco durante la misura in continuo del potenziale in condizioni di<br />protezione catodica in ambienti a diversa secchezza.</p> A. Brenna, L. Lazzari, M. Ormellese ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/259 Thu, 06 Jun 2013 12:23:34 +0000 Development of 590MPa grade DP GA steel for automotive outer panel use https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/258 <p>Recently high strength steels with high formability for automotive parts have been being developed to meet the<br />demands of passenger safety and weight reduction of car body. Among these high strength steels, dual<br />phase(DP) steels are regarded as one of the attractive steels due to their excellent mechanical properties<br />including high strength and ductility. However, typical high strength steels contain strengthening elements that<br />forms surface oxide and thus deteriorate galvanizing property. Galvanizing of high strength steel is required to<br />satisfy corrosion resistance of automotive body. Typical outer panel parts requiring anti-dent property are<br />comprised of 340MPa grade bake hardened(BH) steel, but the trend of lightweight car body drives steels to<br />have higher strength for outer panel use. 490MPa grade DP steel is beginning to be applied into some<br />automobiles, and 590MPa grade DP steel is a good candidate for the future outer panel material. In this<br />study, several kinds of alloys for enhancing galvanizability were produced in the laboratory scale, and the<br />effects of continuous annealing conditions in CGL on the mechanical properties were investigated. The<br />microstructure and phase distribution were examined with SEM, EBSD, TEM and so on. Line trial production<br />was conducted with the selected chemical composition of steel. Formability, weldability and CAE analysis of<br />steel sheet was also performed. Through the study, the production of 590MPa grade dual phase galvannealed<br />steels with good formability and galvanizability was shown to be possible.</p> M. B. Moon, S. W. Lee, S. J. Park ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/258 Thu, 06 Jun 2013 12:22:02 +0000 Composito in fibra di vetro con inserti di CuZnAl a memoria di forma per applicazioni ad alto smorzamento https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/257 <p>In questo lavoro è proposta la realizzazione e caratterizzazione di un materiale composito, in cui la leggerezza della<br />struttura in fibra di vetro viene combinata alla capacità di smorzamento di inserti in lega a memoria di forma (SMA)<br />a base rame, per la riduzione delle vibrazioni in sistemi meccanici. Gli inserti in SMA sono costituiti da due sottili<br />lamine di CuZnAl, tagliate mediante tecnologia laser secondo una geometria ottimizzata per migliorare l’adesione tra<br />l’elemento metallico e la fibra di vetro. Lo studio proposto valuta dapprima l’effetto della lavorazione laser sulla<br />trasformazione martensitica e sulle proprietà di smorzamento del materiale SMA e successivamente propone misure<br />di smorzamento di vibrazioni flessionali sul composito realizzato, e su campioni analoghi privi dell’elemento SMA.<br />Dall’analisi di queste ultime prove è possibile concludere che l’introduzione della lega a memoria di forma consente<br />di migliorare le capacità di smorzamento del materiale composito, per l’utilizzo in sistemi meccanici.</p> C. A. Biffi, P. Bassani, A. Tuissi, M. Carnevale, N. Lecis, A. Lo Conte, B. Previtali ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/257 Thu, 06 Jun 2013 12:19:14 +0000 Study of new heat treatment parameters for increasing mechanical strength and stress corrosion cracking resistance of 7075 Aluminium alloy https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/256 <p>For many years 7075 Aluminum alloys have been widely used especially in those applications for which high<br />mechanical performances are required. It is well known that the alloy in the T6 condition is characterized by<br />the highest ultimate and yield strengths, but, at the same time, by poor stress corrosion cracking (SCC)<br />resistance. For this reason, in the aeronautic applications, new heat treatments have been introduced to<br />produce T7X conditions, which are characterized by lower mechanical strength, but very good SCC behavior,<br />when compared with the T6condition. The aim of this work is to study the tensile properties and the SCC<br />behavior of 7075 thick plates when submitted to a single step ageing by varying the ageing times. The tests were<br />carried out according to the standards and the data obtained from the SCC tests were analyzed quantitatively by<br />an image analysis software. The results show that, if compared with the T7X conditions, the single step ageing<br />performed in the laboratory can produce acceptable tensile and SCC properties. The data should be confirmed<br />by experiments carried out on thick plates submitted to heat treatments in industrial furnaces</p> G. Silva, B. Rivolta, R. Gerosa, U. Derudi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/256 Thu, 06 Jun 2013 12:14:08 +0000 Loss of coherency at interphase ?/? boundary in Ti-6Al-4V alloys during deformation at 800°C https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/255 <p>Ti-6Al-4V is one of the major titanium-based alloy especially for creep purposes. The alloy is generally<br />subjected to high temperature deformation and it is generally used at warm/high temperatures. The alloy<br />(?+???)-transus temperature is 995°C, that is, for temperatures within 995°C a mixed ?+? phases<br />microstructure characterizes the alloy mechanical behavior. The mutual relationship between the two phases,<br />?????HCP and?????BBC, is such to have: {0001}? || {110}? ; {11-20}? || {111}?, which in literature are known as<br />Burgers orientation relationship. The coherency of the two phases is controlled by this crystallographic mutual<br />relationship. Phases semi-coherency and non-coherency come from a non parallelism between the two<br />boundary crystallographic planes. The present work focuses on the microstructure evolution of the ?HCP/?BBC<br />interface coherency character with hot compression at 800°C and a strain rate of 10-3s-1 to an average true<br />strain of ? = 0.29 and 0.69. Loss of coherency was determined to occur at a strain ? = 0.40. The present study<br />was carried out by TEM inspections and SAEDP analyses.</p> M. Cabibbo, A. Di Salvia, S. Zherebtsov ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/255 Thu, 06 Jun 2013 12:08:21 +0000 Strip Annealing Furnaces for New Galvanizing Lines https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/254 <p>Constant improvements to continuous annealing process technology are necessary for the production of both<br />new and traditional steel grades to provide good formability and ductility and also gives higher mechanical<br />properties when combined with correctly tuned steel chemical compositions.<br />One vertical and one horizontal type furnace are to be started up at Acciaieria Arvedi S.p.A. (Italy) in 2011,<br />these furnaces form part of the Continuous Galvanizing Line (CGL) in the Danieli Cold Mill Complex, this<br />complex also includes a six-high Tandem Coil Mill and Push-Pull Pickling Line.<br />The furnaces will be able to match any market requirements for different annealing cycles, thus combining<br />high performance with low investment and transformation costs. Short heat-up, long soaking, both slow and<br />rapid cooling have all been included in equipment design to give any type of annealing curve and include a<br />large group of steel grades commonly required by the market. Planned expansion will allow for additional<br />slow cooling and extended over-aging time. High performance direct flame burners and radiant tubes fed by<br />natural gas are the key to guarantee strip quality and low maintenance costs. Flexible rapid jet cooling<br />performs different cooling rates to accommodate the metallurgy of several different steel grades.</p> D. Astesiano, D. Ghira, C. Leoncini ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/254 Mon, 03 Jun 2013 18:10:57 +0000 Studio dell’ossidazione a caldo di materiali altolegati per caldaie industriali https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/253 <p>Al fine di migliorare la durabilità di caldaie ad elevata efficienza per la produzione di energia, alimentate dai<br />più diversi combustibili, è essenziale sviluppare ed applicare materiali per alte temperature con caratteristiche di<br />resistenza a corrosione che ne garantiscano una “life time” elevata anche nelle condizioni di servizio più severe.<br />Scopo di questo studio è quello di investigare il comportamento a corrosione, con particolare attenzione ai<br />meccanismi di ossidazione a caldo, di alcuni acciai inossidabili tipicamente impiegati quali materiali per la<br />costruzione di caldaie industriali: 347HFG, 310N, 304HCu e la lega 617. Gli acciai oggetto dello studio sono stati<br />forniti nella forma di tubi senza saldatura. Il cuore della sperimentazione è rappresentato da una campagna di<br />prove di ossidazione a caldo in un intervallo di temperature tra i 700° e i 900°C e per tempi variabili dalle poche<br />ore ai giorni, in flusso continuo di ossigeno puro. Le ossidazioni sono state eseguite sia in continuo con l’ausilio<br />di una termobilancia, sia in discontinuo in convenzionali forni tubolari. Mentre le prime fornivano informazioni<br />di tipo cinetico, queste ultime avevano lo scopo di preparare campioni per le successive prove di<br />caratterizzazione. L’esame al SEM degli ossidi cresciuti sulla superficie dei campioni trattati termicamente per<br />una settimana evidenziano in tutti i casi una morfologia a tre strati. L’analisi EDS riconduce a CrOx, spinello Fe-<br />Cr e FeOx. Lo spessore medio del film di ossidazione non supera mai i 10-15 ?m Le caratteristiche elettrochimiche<br />della superficie dei campioni “as received” e dopo ossidazione termica per tempi variabili (da 1 a 7 giorni) sono<br />state valutate mediante l’ottimizzazione di esperimenti di polarizzazione anodica a 25 °C in una soluzione<br />elettrolitica H2SO4 3M + NaCl 0,7M. Il trattamento termico non modifica in modo sostanziale le caratteristiche<br />elettrochimiche dei singoli acciai inossidabili rispetto alla condizione “as received”. Lo stato di passività<br />iniziale è mantenuto, sebbene siano richieste correnti più elevate per garantirlo. Anche dopo ossidazione<br />termica, le caratteristiche dell’ossido superficiale sembrano simili, esibendo in tutti casi analoghi stati di<br />passivazione secondaria. Sono in corso analisi XPS per indagarne la natura.</p> M. Rizzi, E. Guerrini, S. P. Trasatti ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/253 Mon, 03 Jun 2013 18:09:18 +0000 Attività di laboratorio collegate a casi di corrosione in ambito nautico: ricerca delle cause di danneggiamento https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/252 <p>A seguito dei controlli effettuati su componenti di imbarcazioni (scafi, assi portaelica, impianti di<br />raffreddamento), sono stati riscontrati vari tipi di corrosione, schematicamente rappresentati.<br />Tali casi coinvolgono i diversi materiali usati nelle imbarcazioni o negli apparati loro propri e sono stati<br />illustrati i relativi controlli più significativi, quali l’osservazione visiva, gli esami macrografici, l’analisi<br />chimica del materiale, la sua caratterizzazione micro-strutturale e le misure di differenza di potenziale (ddp).</p> L. Rolla, V. De Luise, C. Dellabiancia ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/252 Mon, 03 Jun 2013 18:07:21 +0000 Un impianto innovativo nella filiera del recupero della scoria da forno elettrico https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/251 <p>Nel presente lavoro viene presentato il sistema Slag-Rec per il trattamento della scoria EAF, che è stato<br />realizzato presso MFL, Liezen (Austria) ed è attualmente in fase di installazione ed avviamento presso la<br />acciaieria ASO, Ospitaletto (Brescia). Il sistema permette di realizzare la granulazione a secco della scoria,<br />eliminando il contatto della stessa con acqua di raffreddamento, attuando allo stesso tempo un<br />raffreddamento controllato e ripetibile in funzione del tipo di scoria da trattare.</p> M. Svanera, S. Panza, F. Uberto, R. Roberti ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/251 Mon, 03 Jun 2013 18:04:51 +0000 Integration of intrusive and non-intrusive methods for corrosion and sand/erosion monitoring https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/250 <p>Integration of intrusive<br />and non-intrusive methods for corrosion<br />and sand/erosion monitoring<br />K. Wold, R. Stoen, M. Rapone<br />There is an increased focus today on corrosion and sand/erosion monitoring in both upstream oil and gas<br />production as well as in plant/refinery operations. The objectives for such monitoring include process<br />optimization, increased production, the reduced use of chemicals, and the improved integrity and safety of<br />facilities. A range of intrusive and non-intrusive methods are available today both for corrosion and<br />sand/erosion monitoring. There are also a wide range of data communication options, and wireless<br />technologies which are making on-line monitoring more attractive and less costly. This paper briefly provides<br />an overview of the different monitoring methods alongside their advantages and limitations, and how they can<br />be integrated within one system, using the same software and infrastructure.<br />The paper also presents data examples of non-intrusive corrosion monitoring for high temperature<br />applications in refineries as well as sand/erosion data from an offshore North Sea field, using intrusive<br />sensors and data management software.</p> K. Wold, R. Stoen, M. Rapone ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/250 Mon, 03 Jun 2013 18:02:19 +0000 Rivestimenti anticorrosivi che consentono il risparmio energetico e riducono l’impatto ambientale https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/249 <p>Il risparmio energetico e la tutela dell’ambiente sono sempre più considerati una priorità. I rivestimenti<br />protettivi, se è stato specificato il ciclo idoneo e lo stesso è stato correttamente applicato, possono giocare un<br />ruolo rilevante nel raggiungimento degli obiettivi citati. Il presente documento espone una serie di tecnologie<br />e soluzioni specificatamente sviluppate per la protezione di scambiatori di calore liquido/liquido ed<br />aria/liquido ed approfondisce come l’utilizzo di rivestimenti dotati di elevate resistenze alla corrosione<br />aumenti anche l’efficienza degli apparecchi riducendo significativamente i costi di gestione, come risultato<br />assolutamente non trascurabile connesso alla corretta protezione anticorrosiva.</p> P. Donelli, B. Picoltrini, L. Donelli ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/249 Mon, 03 Jun 2013 18:00:40 +0000 Effect of oxide species and bath temperature on reactions in a galvanizing bath of Si-containing steel https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/248 <p>Reaction behavior was investigated in a galvanizing bath between Si-containing steel and molten Zn, in<br />order to understand the influence of Si oxides and solute Si on galvanizing reactions. For the 0.2Si steel, only<br />Mn2SiO4 formed on the surface of the substrate after reduction annealing. After galvanizing, the Fe amount<br />in the coatings slightly increased with the rise of the bath temperature. In contrast, the Al amount at the<br />substrate/coating interface (interfacial Al) decreased. As such behavior is similar to 0.01Si steel, it was<br />suggested that the influence of Mn2SiO4 on a galvanizing reaction is small. For the 1.2Si steel, on the other hand,<br />SiO2 formed on the surface of the substrate in addition to Mn2SiO4 after reduction annealing, and the galvanizing<br />reaction was quite different from other kinds of steel. Although both the Fe in the coatings and interfacial Al were<br />much lower below 450ºC, the Fe in the coatings increased sharply with a rise in bath temperature to more than<br />460ºC. As SiO2 was detected on the coating/substrate interface, even after galvanizing at 470ºC for the 1.2Si steel,<br />it was considered that SiO2 exhibits a barrier effect on the reaction in the bath.<br />Furthermore, for the 1.2Si steel, the Fe-Zn compounds seemed to form easily compared to other kinds of<br />steel. It was implied that the balance of stability between the Fe-Zn compounds and Fe-Al compounds was changed<br />by the solute Si in the substrate in addition to Si oxides.</p> T. Yasui, M. Nakazawa ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/248 Mon, 03 Jun 2013 17:55:40 +0000 La nanoindentazione applicata a materiali metallici massivi: limiti e suggerimenti https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/247 <p>La durezza è un parametro fondamentale nella progettazione e nello sviluppo di componenti ingegneristici con<br />elevate prestazioni strutturali e tribologiche. Essa rappresenta una misura della resistenza alla deformazione<br />del materiale. Pur non essendo una caratteristica intrinseca del materiale, è sicuramente quella più<br />facilmente misurabile: in base al materiale da esaminare e al tipo di analisi si possono distinguere diverse<br />tecniche per la misurazione della durezza che vanno dalla macro alla nano scala.<br />In questo studio sono state prese in esame la microdurezza e la nanodurezza di cinque materiali diversi:<br />alluminio, rame, ghisa sferoidale, acciaio da costruzione 100Cr6 e quarzo fuso, quest’ultimo scelto come<br />campione di riferimento. Fatta eccezione per il quarzo fuso, che presenta una durezza praticamente costante<br />al variare del carico, gli altri materiali presi in esame presentano dei valori di nanodurezza maggiori di quelli<br />ottenuti con la microdurezza. La ragione principale è da ricercarsi nel fatto che la misura di durezza mediante<br />nanoindentazione si basa sulla proiezione dell’area di contatto Ac in luogo della proiezione dell’area residua<br />Ar come avviene nel caso delle misure di microdurezza. In più altri fattori, quali pile-up e sink-in, possono<br />influire pesantemente sulle differenze che si riscontrano tra i risultati della nanoindentazione e quelli della<br />microindentazione. Sono quindi esposti e discussi alcuni dei limiti della nanoindentazione sulla base di un<br />confronto con i risultati ottenuti mediante microdurezza.</p> P. Ricci, M. Cabibbo ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/247 Mon, 03 Jun 2013 17:54:16 +0000 Numerical analysis model of galvanic corrosion in consideration of ion movement and reactions https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/246 <p>We have developed a new numerical analysis model for galvanic corrosion that can calculate ions movement,<br />reactions and electroneutrality. In this model, major species and reactions were considered, and ion density distribution<br />is corrected by solving Poisson's equation to satisfy electroneutrality. Reactions are calculated based<br />on chemical equilibrium. Galvanic corrosion of a Fe/Zn couple in a NaCl, MgCl2 solutions and artificial sea<br />water was calculated by this model. The distributions of pH, ion density and corrosion products were discussed<br />in these solutions. The distributions of corrosion product obtained by the numerical analysis model agreed<br />well with those measured by FT-IR method qualitatively. In 500ppm NaCl solution, Zn(OH)2, ZnCl2/6Zn(OH)2<br />and ZnCO3 were precipitated on the Zn and near the Fe/Zn interface, while there were little precipitations on<br />the Fe far from the Fe/Zn interface. On the other hand, Mg(OH)2 was precipitated on the Fe in 500ppm MgCl2<br />solution and 1/100 artificial sea water. Mg(OH)2 may contribute to corrosion protection of the Fe in the solution<br />including Mg2+. It is noted that Mg(OH)2 can be precipitated only in the cathodically protected area because<br />the solubility product constant of Mg(OH)2 is larger than that of Fe(OH)2.</p> N. Okada, K. Nishihara, M. Matsumoto, T. Kudo ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/246 Mon, 03 Jun 2013 17:52:41 +0000 Developing of thin chromium-free multifunctional treatments on hot dip galvanized steel: strategy, implementation and experience https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/245 <p>Since the use of hexavalent chromium in automotive and electronic equipment is largely prohibited, many<br />different hexavalent chromium free conversion layers have been developed. In this work, different Crfree<br />phosphate and polycarboxylate based conversion coatings were characterized (with electron microscopy<br />and other surface analytical methods) for the usage of a multifunctional property layer for hot dip<br />galvanised steel strips. The different corrosion resistance of such conversion coatings on ZM [1]<br />(ZnAlMg) and Z (Zn) will be another topic of this paper [2]. The corrosion protection properties of<br />these phosphate based conversion coatings on Z and ZM were characterized in a standardized salt spray test.<br />Finally the conversion layers and the barrier protection effect on Cr-free treated zinc and zinc magnesium was<br />investigated by cyclovoltammetry.</p> M. Fleischanderl, G. Reiter, S. Marion, E. Stögmüller, G. Fafilek ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/245 Mon, 03 Jun 2013 17:50:18 +0000 Study of cracks propagation inside the steel on press hardened steel zinc based coatings https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/244 <p>Al-Si coating is the most suitable solution for main Hot-Forming applications, particularly in terms of process<br />window for the hot stampers and in perforating corrosion resistance after austenitization. But for some specific<br />cases, a few customers require galvanic edge protection. So, in order to satisfy this requirement zinc based<br />coatings were developed for Hot-Forming.<br />On these Zn based coatings a full microstructural characterization was carried out on the coating influence on<br />the steel/coating interface during the hot stamping. It appears that some cracks propagation is always<br />observed inside the steel with Zn based coatings. Two separate cases corresponding to two mechanisms have to<br />be distinguished: Macro and Micro-cracks. The MACRO-cracks propagation is related to a liquid zinc<br />penetration inside the previous austenitic steel grains boundaries. This is encountered for areas showing a<br />high level of tensile stress with remaining liquid Fe-Zn phases in the coating during the deformation. Thus, a<br />cold deformation is a preliminary step for GI coating. The MICRO-cracks propagation is related to a friction<br />issue between the coating surface and the tools at high temperature. The higher micro-cracks density is<br />consequently observed on areas more sensitive to friction. The phases inside the steel responsible for this<br />propagation have been identified. Some solutions to avoid these phenomena are proposed, particularly in the<br />case of the micro-cracks for Direct Hot-Forming applications (GA coatings).</p> P. Drillet, R. Grigorieva, G. Leuillier, T. Vietoris ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/244 Mon, 03 Jun 2013 17:48:04 +0000 Methodological approach of antibacterial surfaces characterization https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/243 <p>The surface biocontamination is a very widespread phenomenon in the food industries, medical appliances...<br />This biofouling can alter the products, leading to economic losses linked or not to health problems. Stainless<br />steel is extensively used in the above mentioned markets because of its good cleanability, high corrosion<br />resistance, stability, inertia under most circumstances.<br />Nevertheless, in material research, an important way of investigation is the elaboration of material able to kill<br />microorganisms that are in contact with or limit their proliferation. The development of such surfaces requires<br />robust and standardized methods to quantify the antimicrobial activity of those materials. Only few standards<br />are available such as JIS Z2801 which is based on a culture method. This standard was assessed and<br />compared to alternative methods. The study was carried out using stainless steel as the reference material,<br />“antimicrobial” materials, and two bacterial species: E. coli and S. aureus.<br />Because viability is not easily defined with a single physiological or morphological parameter, the obtained<br />results show the possible overestimation of the material antimicrobial activity with cultivation methods such<br />as the JIS Z2801 standard. Thereby, to assess the antibacterial activity of materials, it is preferable to combine<br />different methodologies, such as culture and in situ detection.</p> A. Allion, B. Van Hecke, A. Boubetra, F. Lenestour ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/243 Mon, 03 Jun 2013 17:46:19 +0000 Misure di durezza su materiali metallici su scala nanometrica https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/242 <p>La durezza è un parametro fondamentale nella progettazione e nello sviluppo di componenti ingegneristici con<br />elevate prestazioni strutturali e tribologiche. Essa rappresenta una misura della resistenza alla deformazione<br />del materiale. Pur non essendo una caratteristica intrinseca del materiale, è sicuramente quella più<br />facilmente misurabile: in base al materiale da esaminare e al tipo di analisi si possono distinguere diverse<br />tecniche per la misurazione della durezza che vanno dalla macro alla nano scala.<br />In questo studio sono state prese in esame la microdurezza e la nanodurezza di cinque materiali diversi:<br />alluminio, rame, ghisa sferoidale, acciaio da costruzione 100Cr6 e quarzo fuso, quest’ultimo scelto come<br />campione di riferimento. Fatta eccezione per il quarzo fuso, che presenta una durezza praticamente costante<br />al variare del carico, gli altri materiali presi in esame presentano dei valori di nanodurezza maggiori di quelli<br />ottenuti con la microdurezza. La ragione principale è da ricercarsi nel fatto che la misura di durezza mediante<br />nanoindentazione si basa sulla proiezione dell’area di contatto Ac in luogo della proiezione dell’area residua<br />Ar come avviene nel caso delle misure di microdurezza. In più altri fattori, quali pile-up e sink-in, possono<br />influire pesantemente sulle differenze che si riscontrano tra i risultati della nanoindentazione e quelli della<br />microindentazione. Sono quindi esposti e discussi alcuni dei limiti della nanoindentazione sulla base di un<br />confronto con i risultati ottenuti mediante microdurezza.</p> P. Ricci, M. Cabibbo ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/242 Mon, 03 Jun 2013 17:43:39 +0000 Ruolo dell’instabilità microstrutturale nel creep: casi di studio https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/241 <p>Il creep dei materiali metallici viene molto spesso studiato analizzando in maniera accurata i risultati delle prove meccaniche di laboratorio, senza però tener conto che in maniera molto qualitativa di quanto avviene durante l’esposizione ad alta temperatura. I risultati delle prove meccaniche, per esempio sotto forma di tempo a rottura in funzione della tensione applicata, sono spesso descritti attraverso relazioni del tutto empiriche, tipicamente equazioni polinomiali, che per la loro stessa natura presentano molti problemi in fase di estrapolazione. Un approccio più sistematico consiglierebbe invece un’approfondita analisi delle correlazioni fra evoluzione microstrutturale e risposta meccanica, con lo scopo di arrivare ad equazioni costitutive basate sulla fisica dei fenomeni. Nonostante tale approccio possa apparire complesso e dispendioso, e per tale motivo esso venga quasi costantemente accantonato, si può dimostrare come una sua applicazione garantirebbe sostanziali vantaggi rispetto ai modelli convenzionali più o meno empirici. A questo scopo il presente lavoro presenta due casi di studio apparentemente molto diversi, cioè il creep delle leghe di magnesio e quello degli acciai 9Cr. Si dimostrerà come, pur tenendo conto delle ovvie differenze, la stessa metodologia possa essere utilizzata ottenendo una qualità della descrizione dei risultati sperimentali che, persino per alcuni utilizzatori, potrebbe risultare addirittura sorprendente.</p> S. Spigarelli ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/241 Mon, 03 Jun 2013 17:37:51 +0000 Breakaway oxidation su acciai inossidabili https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/240 <p>In questo lavoro sono stati eseguiti trattamenti di ossidazione ad alta temperatura su un acciaio AISI 304L in condizioni controllate per studiare il fenomeno della breakaway oxidation. Esso consiste nella rottura localizzata dello strato di ossido dovuta a shock termici o meccanici, con conseguente esposizione di metallo non ossidato all’atmosfera ossidante. Data la sua natura, si tratta di un fenomeno difficile da prevedere e da monitorare. Sono stati messi a punto metodi per la sua identificazione attraverso tecniche di analisi termica e di microscopia elettronica. E’ stata valutata l’influenza di temperatura, atmosfera ossidante e umidità sulla occorrenza del fenomeno, con riferimento al processo produttivo degli acciai. La possibilità di prevedere nel dettaglio i tempi di trattamento termico ai quali si osserva il fenomeno di breakaway oxidation si conferma limitata.</p> D. Lussana, L. Miranti, A. Castellero, P. Rizzi, L. Battezzati, E. Balducci, M. Massazza, M. Baricco ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/240 Mon, 03 Jun 2013 17:36:27 +0000 The effect of intense external influences on the structure and properties of alloys https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/239 <p>For the production of special high-wire thin and very thin sections austenitic steel has been widely adopted.<br />Developed carbon-free highly alloyed Fe-Cr-Ni based steel in the quenched condition has a high plasticity,<br />manufacturability and low strength. High adaptability of these steels allowed conducting extensive plastic<br />deformation as shear under pressure and drawing. Prerequisite for a high plasticity and adaptability of the<br />developed steels are: their doping with low carbon, 0.03% C, as well as cobalt and nickel content, which<br />increase the plasticity of steels. Secondly, the presence of strain-metastable austenite, which during severe<br />plastic deformation is almost completely transformed into deformation martensite and the related TRIP-effect.<br />Especially important is the fact that thanks to high steels manufacturability, the effect of severe plastic<br />deformation leads to the formation of submicro- and nanocrystalline structure (mainly with high-angle<br />misorientations at grain boundaries with high strength) in long workpieces. The aging of the deformed steels<br />causes an additional increase of mechanical properties, which is associated with the occurrence of a<br />supersaturated BCC solid solution (strain martensite). The resulting allocation of intermetallic phase NiAl is<br />nanocrystalline, which is especially important in obtaining the finest wire diameters. It should be noted that<br />ageing can be performed on finished products.</p> L.A. Maltseva, T.V. Maltseva, N.N. Ozerets, V.A. Sharapona, A.V. Levina ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/239 Mon, 03 Jun 2013 17:33:34 +0000 Corrosion Behaviour of Al, Cu, and Fe Alloys in Deep Sea Environment https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/238 <p>Corrosion Behaviour of Al, Cu, and Fe Alloys in<br />Deep Sea Environment<br />G. Luciano, P. Letardi, P. Traverso, L. Belsanti<br />The aimof this study is to investigate deep sea environment effects on the corrosion of Al, Fe, and Cu alloys, employed<br />in the KM3NeT project, a deep sea infrastructure designed to host a neutrino telescope. Alloys commonly used in<br />seawater, as well as less widely employed materials were studied. Samples were immersed at the NEMO site (located<br />off Capo Passero, Italy; 3365 mdepth) for consecutive time periods of 6, 12 and 18 months. A representative set of<br />samples was recovered and laboratory tests performed to evaluate the type and degree of corrosion attack. Stainless<br />steels reported the best performance in terms of weight loss, corrosion rate, and corrosion morphology. However, also<br />Al 5093 and Al 6082 performed satisfactorily, in terms of weight loss and corrosion rate. This prescreening will be<br />partially employed in selecting buildingmaterials for the KM3NeT structure.</p> G. Luciano, P. Letardi, P. Traverso, L. Belsanti ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/238 Mon, 03 Jun 2013 17:31:20 +0000 Evoluzione della relazione cristallografica tra la fase ? e la fase ? in una lega Ti-6Al-4V compressa a 800°C https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/237 <p>La relazione reciproca tra le due fasi costituenti la lega Ti-6Al-4V, ?HCP e ?BBC, è tale da avere:, che in<br />letteratura è nota come relazione d’orientamento di Burgers. La coerenza delle due fasi è controllata da questa<br />reciproca relazione cristallografica. La perdita di coerenza tra le fasi durante la deformazione può provenire da<br />un non parallelismo tra i due piani cristallografici di confine. Il presente lavoro illustra una caratterizzazione<br />TEM dell’evoluzione lamellare di coerenza all’interfacciale ?HCP / ?BBC in una lega bifasica Ti-6Al-4V<br />sottoposta a compressione a caldo a 800°C e velocità di deformazione di 10-3 s-1 e livelli di tensione ?= 0.29,<br />0.69, e 1.20. La perdita di coerenza avviene ad una deformazione ? ? 0.40, accompagnata da una<br />accelerazione della sferoidizzazione dinamica della microstruttura lamellare.</p> M. Cabibbo, A. Fabrizi, A. di Salvia, G. Quercetti ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/237 Mon, 03 Jun 2013 17:29:15 +0000 Modellazione di processo, previsione di microstruttura e proprietà meccaniche di ghise sferoidali colate in sabbia https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/236 <p>Questo lavoro presenta i risultati di un’attività di caratterizzazione numerico-sperimentale di un processo di<br />colata in sabbia di una ghisa sferoidale ferritico-perlitica. L’indagine si è avvalsa di un’attrezzatura di colata<br />opportunamente progettata e realizzata per fornire moduli termici differenziati, tali da sottoporre il materiale a<br />diverse condizioni di raffreddamento e solidificazione. Il sistema di colata è stato studiato mediante simulazione<br />numerica, che ha permesso di replicare con adeguata accuratezza le condizioni di processo poi monitorate.<br />Le caratteristiche microstrutturali sono state stimate attraverso modelli numerici implementati nel codice di<br />calcolo PROCAST™ v.2011 per la previsione delle diverse microstrutture ottenute al variare delle condizioni<br />locali di raffreddamento. La validazione delle simulazioni è stata effettuata comparando i dati ottenuti, con<br />quelli ricavati da un accurato studio microstrutturale svolto su oltre 2000 micrografie ottiche, avvalendosi di<br />un software di analisi d’immagine. Sono stati in particolare valutati: porosità percentuale, numero di noduli di<br />grafite per unità di superficie, area media dei noduli, morfologia media dei noduli, frazioni grafitica, ferritica e<br />perlitica. Sono state quindi sviluppate relazioni empiriche in grado di permettere la valutazione delle proprietà a<br />trazione del materiale noti i soli parametri microstrutturali ottenibili dalla simulazione numerica.</p> L. Ceschini, G. Minak, Al. Morri, L. Tomesani, N. Radovic, E. Salsi, R. Squatrito ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/236 Mon, 03 Jun 2013 17:27:00 +0000 Analisi del comportamento meccanico di lamiere saldate mediante Digital Image Correlation https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/235 <p>The existence of a welded zone generally influences the local strain and stress distribution especially in case of<br />welding defects. A method able to measure the local deformability can hence give many important information<br />about the real stress and strain fields useful to improve the welded structure design. In this experimental work,<br />some new generation automotive steels have been considered, because of the well known welding problems<br />due to their unstable microstructural condition. Such materials, known as Q&amp;P steels and available only as<br />thin sheets, require a suitable quenching process able to give high mechanical resistance and satisfying<br />deformability. Some sheet samples were welded by electron beam technique, because it is able to reduce<br />the width of the heat affected zone where the main microstructural changes are concentrated. From such<br />samples, tensile specimens were machined. During the tensile tests, the deformations were measured both by<br />a traditional extensometer and by a 3D Digital Image Correlation (3D DIC) technique. A preliminary investigation<br />of the melted and the heat affected zones resulted in small dimensions (about 10 mm) and hence the measuring<br />setup has been optimized in order maximize the achievable measuring resolution minimizing the resulting<br />uncertainty. This result can be achieved by a pattern generated by a suitable software and by an accurate<br />preparation of the surface where the pattern will be deposited on.</p> G. Silva, B. Rivolta, E. Zappa, R. Gerosa, A. Silvestri, P. Mazzoleni, S. Gualtieri ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/235 Mon, 03 Jun 2013 16:42:41 +0000 Caratterizzazione di deposizioni di zinco ottenute mediante Cold Spray https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/234 <p>Il presente lavoro si pone l’obiettivo di indagare l’influenza che ha il tipo di polveri sulle caratteristiche di coating<br />ottenuti con il processo Cold Spray. I campioni preparati per questo lavoro sono stati ottenuti utilizzando un<br />impianto per Cold Spray a bassa pressione (LPCS - Low Pressure Cold Spray). Si sono confrontati i rivestimenti<br />ottenuti con polveri di Zn puro con quelli ottenuti aggiungendo alle polveri di Zn particelle di Al2O3 in differenti<br />percentuali (10%, 20% e 30%). Si sono condotte osservazioni delle superfici dei campioni e sulla sezione<br />utilizzando un microscopio elettronico a scansione (SEM). I campioni sono stati analizzati con un diffrattometro<br />a raggi X per valutare la struttura cristallina del riporto. Si è misurata la microdurezza delle sezioni. Si sono<br />condotti dei test per valutare il comportamento a corrosione dei vari rivestimenti in nebbia salina.</p> D. Maestrini, M. Faccoli, R. Roberti, G.P. Marconi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/234 Mon, 03 Jun 2013 16:39:25 +0000 AISI 316L carbocementato a bassa temperatura (su scala industriale vs. via plasma su scala di laboratorio): studio del comportamento tribologico in condizioni di strisciamento a secco https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/233 <p>La cementazione a bassa temperatura (LTC, Low Temperature Carburising) consente di incrementare la<br />durezza superficiale degli acciai inossidabili austenitici senza comprometterne significativamente la resistenza<br />a corrosione. Questa tipologia di trattamento è applicata con successo su scala industriale a tale importante<br />categoria di materiali; tuttavia, i lunghi tempi di processo, conseguenti alla bassa temperatura di trattamento,<br />comportano alti costi e quindi bassa competitività rispetto ai trattamenti superficiali più tradizionali. Nel tentativo<br />di superare queste limitazioni, è stato messo a punto, su scala di laboratorio, un trattamento di cementazione a<br />bassa temperatura assistito da plasma, in cui l’attivazione della superficie è effettuata tramite processi basati<br />sull’utilizzo di una miscela di H2/CH4 ad alta densità di energia. Il trattamento su scala di laboratorio, eseguito<br />con miscela al 2% di CH4, è risultato idoneo a formare uno strato di austenite espansa, con spessori compresi<br />tra 18 e 35 ?m e durezze variabili da 450 a 850 HV. Durezze più elevate (fino a circa 1100 HV) e sostanzialmente<br />riproducibili sono state invece rilevate sui campioni sottoposti a trattamento industriale. Sui campioni trattati<br />mediante LTC sono state eseguite prove di strisciamento a secco, con un tribometro “pattino-su-cilindro” (pattini<br />stazionari: AISI 316L cementato; cilindro rotante: AISI 316L non trattato). I coefficienti d’attrito sono risultati<br />confrontabili per i campioni industriali e su scala di laboratorio; maggiori criticità si sono rilevate rispetto al<br />comportamento ad usura per i campioni trattatati su scala di laboratorio, a causa della disuniformità nei valori<br />di durezza. In ogni caso, il trattamento su scala di laboratorio ha dato luogo a un apprezzabile incremento<br />della resistenza usura dell’AISI316L rispetto all’acciaio non trattato. Al carico massimo preso in esame (10 N),<br />i volumi di usura dei campioni a più elevata durezza sono risultati confrontabili con quelli dei provini trattati<br />industrialmente. In conclusione, il trattamento al plasma su scala di laboratorio ha dimostrato la sua efficacia,<br />anche se l’apparato prototipale impiegato per la sperimentazione non permette di ottenere un effetto omogeneo<br />su tutta la superficie dei provini, pur di dimensioni ridotte. Si ritiene tuttavia che il problema possa essere<br />superabile operando con una camera di maggiori dimensioni, dove gli effetti locali legati a variazioni di curvatura<br />dei campioni, tipici del trattamento al plasma, possono essere meno critici.</p> L. Ceschini, A. Marconi, C. Martini, R. Montanari, N. Ucciardello ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/233 Mon, 03 Jun 2013 16:36:46 +0000 Studio sul comportamento all’ossidazione ad alta temperatura di rivestimenti di CoCrTaAlY + 10% Al2O3 depositati con tecnologia hvof su superlega di Nichel https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/232 <p>I componenti in superlega di motori aeronautici che operano a temperature elevate, vengono spesso rivestiti<br />per prevenire ossidazione e usura del substrato. Tipici rivestimenti utilizzati sono del tipo MCrAlY, dove per<br />(M) si intendono cobalto, nichel e/o ferro. Tali leghe vengono solitamente prodotte con polveri atomizzate e<br />frequentemente applicate con il processo HVOF (High Velocity Oxygen Fuel), una delle tecniche thermal spray<br />più interessanti dal punto di vista applicativo.<br />Il presente lavoro si focalizza su rivestimenti di CoCrTaAlY rinforzati con 10% (in peso) di Al2O3 depositati tramite<br />HVOF su dischetti di superlega di nichel single crystal CMSX-4 ed esposti a trattamento termico.<br />A 1100°C risultano attivati i processi di interdiffusione tra gli elementi del riporto e del materiale base che<br />favoriscono una omogeneizzazione microstrutturale, come dimostrato da un conseguente appiattimento dei<br />profili di microdurezza nei campioni rispetto a quelli non trattati termicamente. In particolare, l’esposizione ad<br />alta temperatura per 500 h comporta una diminuzione della durezza media del rivestimento del 25%. Per contro,<br />l’ossidazione favorisce la benefica migrazione dell’alluminio verso la superficie esterna del riporto, determinando<br />l’accrescimento di una scaglia esterna, aderente e protettiva, costituita fondamentalmente da allumina (Al2O3).</p> E. Cerri, S. Maci, P. Leo, G. Zanon, M.R. Petrachi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/232 Mon, 03 Jun 2013 16:31:48 +0000 Corrosion resistance of CrN PVD coatings: comparison among different deposition techniques https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/231 <p>Corrosion resistance of CrN PVD coatings were evaluated with polarization tests in NaCl and HCl environment.<br />The effect of the deposition technique and the related defects morphology were studied and corrosion<br />mechanisms were evaluated on the basis of the detected defects type.<br />It was found that the presence of two layers in coating architecture delays corrosion; this solution is a good<br />advice in designing coatings for applications where good corrosion resistance is required.<br />Coating porosity, calculated using two different models available in literature, was compared with experimental<br />evidences. Formulas based on polarization resistance are in agreement with morphological SEM analyses but, on<br />the contrary, mixed potential model appears not suitable for coating porosity calculation.</p> L. Montesano, M. Gelfi, A. Pola, G.M. La Vecchia, P. Colombi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/231 Mon, 03 Jun 2013 16:18:45 +0000 Analisi del processo di “pack chromising” su superleghe di Ni per turbine a gas https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/224 <p>I rivestimenti diffusivi sono utilizzati per la realizzazione di strati protettivi necessari a migliorare la resistenza di<br />componenti soggetti a fenomeni degradativi ad alta temperatura, come ossidazione e corrosione a caldo (es.: componenti<br />per impianti turbogas, bruciatori, etc.). In particolare, l’arricchimento in cromo della superficie di leghe metalliche, ad<br />esempio attraverso processi tipo “pack-cementation”, garantisce una buona protezione dalla corrosione a caldo di tipo<br />II. Tuttavia, in letteratura, non esistono studi sistematici ed approfonditi sui meccanismi di formazione e sull’effetto dei<br />parametri di processo sulla microstruttura di questi rivestimenti.<br />Lo scopo del presente lavoro, pertanto, è stato lo studio dell’effetto della composizione della miscela di polveri (packmix)<br />e della durata del trattamento termico (12 e 24 h) sulla microstruttura e sullo spessore dei rivestimenti ottenuti<br />utilizzando il processo di pack-chromizing. Come substrato è stata impiegata la superlega Inconel 738, mentre il packmix<br />utilizzato è composto da polvere di cromo (10 e 25 wt.%), NH4Cl (1, 2 e 5 wt.%) e Al2O3 (bal.) come inerte.<br />Inoltre, il campione con il rivestimento più promettente è stato sottoposto ad un successivo trattamento di packaluminizing,<br />per ottenere uno strato superficiale arricchito sia in Cr, sia Al, adeguato a conferire simultaneamente<br />resistenza a corrosione a caldo a 700 – 900 °C e ad ossidazione a temperature intorno ai 1000 °C.<br />Le caratteristiche strutturali e microstrutturali dei riporti ottenuti sono state studiate tramite microscopia<br />elettronica a scansione (SEM) e diffrazione di raggi X. Le analisi eseguite hanno evidenziato che la durata del<br />trattamento termico favorisce i fenomeni interdiffusivi delle specie chimiche più mobili, Cr e Ni, portando ad<br />un generale aumento di spessore dei rivestimenti. La quantità di polvere di cromo nel pack mix influenza la<br />concentrazionedi questo elemento all’interno dei coating solamente se la composizione del pack-mix prevede<br />anche una quantità di attivatore sufficiente a garantirne un trasporto ottimale sulla superficie e successivamente<br />all’interno del componente. La presenza di particelle ricche di alluminio e ossigeno nello strato diffusivo dimostra<br />che durante il ciclo termico avvengono anche reazioni secondarie che interessano l’inerte, portando allo sviluppo<br />di ossigeno che reagisce con alcuni elementi del substrato.</p> F. Bozza, G. Bolelli, L. Lusvarghi, C. Siligardi, C. Giolli, A. Giorgetti, A. Scrivani ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/224 Sat, 01 Jun 2013 15:12:48 +0000 SCORRIMENTO A CALDO ED EVOLUZIONE MICRSTRUTTURALE DELL’ACCIAIO INOSSIDABILE 18Cr-10Ni-3Cu-Ti-Nb PER APPLICAZIONI IN CENTRALI TERMICHE ULTRA SUPER CRITICHE AVANZATE https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/225 <p>Tenaris ha sviluppato tubi per boilers in acciaio 0.1C-18Cr-10Ni-3Cu-Ti-Nb (TEMPALOY AA-1; ASME<br />Code Case 2512), caratterizzato da uno stress ammissibile superiore del 30% rispetto a quello del grado<br />TP347H (ASME SA 213) nell’intervallo di temperatura tra 600 e 700°C. Questa elevata resistenza allo<br />scorrimento viscoso a caldo (creep) è associabile alla precipitazione di carburi MC e M23C6, e di una<br />fase coerente ricca di Cu. Prove di scorrimento a tempi lunghi, oltre 140000 ore, hanno permesso di<br />verificare l’elevata proprietà di resistenza allo scorrimento di questo acciaio. Lo studio dell’evoluzione<br />microstrutturale effettuato su campioni di TEMPALOY AA-1 sia dopo creep che dopo invecchiamento ha<br />mostrato la significativa stabilità microstrutturale di questo acciaio nel tempo. Un’eccellente resistenza<br />all’ossidazione da vapore è ottenuta mediante uno specifico processo di pallinatura (shot blasting) della<br />superficie interna dei tubi. La perdita annua di metallo dovuta all’ossidazione da vapore su materiale<br />preventivamente sottoposto a pallinatura è inferiore a 3 micrometri. Questi risultati hanno mostrato che<br />le proprietà meccaniche e la resistenza all’ossidazione rendono l’acciaio TEMPALOY AA-1 adatto all’utilizzo<br />nell’ultima generazione di Centrali Termiche, in particolare in quelle Ultra Super Critiche Avanzate.</p> Y. Minami, P. Mariani, G. Cumino, T. Fukui, T. Ono ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/225 Fri, 01 Mar 2013 00:00:00 +0000 Prediction Models of the final properties of steel rods obtained by thermomechanical rolling process https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/226 <p>The objective of this research project was the setting up of a numerical model able to predict the microstructure<br />of rod rolled products which, taking into account the rolling schedule and cooling, is able to provide the<br />mechanical and microstructural final characteristics. The model was developed starting from the theoretical<br />knowledge proposed by many researchers who have dealt with these issues, and the experience gained in the<br />design of rolling systems by Siemens-VAI. In order to allow the maximum working flexibility to the final user, the<br />prediction model requires to fill in the thermomechanical conditions for rod rolling (preheating temperature,<br />reduction pass, rolling temperatures, interpass time, strain rate and cooling profile); a database of more than<br />150 steel types was developed, containing CCT curves and the mechanical properties relative to the cooling<br />rates. The tool provides the CCT curves, suitably modified to take into account the microstructure of the rolled,<br />superimposed with the cooling trajectory set up by the operator, as well as mechanical and microstructural data<br />of interest for that particular class of steel. The Model was validated by direct comparison with the properties of<br />rod rolled products under controlled conditions, obtaining an excellent prediction capability</p> M. El Mehtedi, F. Pegorin, A. Lainati, S. El Mohtadi, S. Spigarelli ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/226 Fri, 01 Mar 2013 00:00:00 +0000 Sviluppo di un acciaio per lavorazione a caldo rinforzato tramite alligazione meccanica https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/228 <p>I compositi a matrice metallica combinano elevata durezza e buona tenacità offrendo la possibilità di modulare<br />le loro proprietà attraverso la scelta più opportuna del tipo, frazione e dimensioni del rinforzo. La produzione di<br />compositi a matrice metallica basati su acciai per lavorazioni a caldo è stata poco sviluppata in letteratura. In<br />questo lavoro è stata investigata la possibilità di produrre un acciaio per lavorazioni a caldo AISI H13 rinforzato<br />con particelle ceramiche di diversa natura quali carburi (TiC), nitruri (TiN) e boruri (TiB2). Questi composti<br />risultano particolarmente promettenti per applicazioni ad alta temperatura data la loro elevata stabilità termica.<br />Le polveri composite sono state prodotte tramite macinazione meccanica, ottenendo un affinamento della<br />microstruttura e una fine distribuzione delle particelle di rinforzo. Le polveri composite sono state sinterizzate<br />tramite la tecnica Spark Plasma, in modo da preservare la fine microstruttura prodotta durante macinazione<br />e limitare l’interazione tra matrice e particelle rinforzanti. Il composito con il 20%vol di TiB2 mostra la miglior<br />densificazione raggiungendo quasi densità teorica. L’analisi diffrattometrica ai raggi-x di questo materiale<br />evidenzia però la formazione di composti secondari, quali Fe2B e TiC, indicando una parziale decomposizione del<br />TiB2. Tra i materiali sinterizzati, il composito il TiC mostra il maggior incremento di durezza.</p> A. Fedrizzi, M. Pellizzari, M. Zadra ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/228 Fri, 01 Mar 2013 00:00:00 +0000 Studio circa l’omogeneizzazione chimica dei lingotti ed ottimizzazione dei cicli di riscaldo https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/229 <p>L’omogeneizzazione termica e chimica dei lingotti è un tema di rilevante interesse per garantire uniformità nelle<br />caratteristiche meccaniche finali dei prodotti forgiati.<br />L’obiettivo del presente studio è quello di controllare i parametri fisici di riscaldo dei lingotti per comprendere<br />se il ciclo termico sia adeguato a garantire le corrette caratteristiche di uniformità del semilavorato di partenza.<br />Il raggiungimento di tale scopo presuppone l’identificazione dei corretti parametri di riscaldamento del lingotto<br />al variare della concentrazione di carbonio e degli altri elementi alliganti. In particolare, per comprendere la<br />possibilità di realizzare industrialmente l’omogeneizzazione termica e chimica dei lingotti di partenza risulta<br />interessante stimare l’energia di attivazione della diffusione degli elementi alliganti presenti nell’acciaio</p> G. Scirè Fantini, F. Fioletti, M. Formentelli, M. Guarneri, A. Gruttadauria, C. Mapelli, D. Mombelli ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/229 Fri, 01 Mar 2013 00:00:00 +0000 Microstructural and mechanical characterization of welded joints on innovative high-strength steels https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/230 <p>The car-bodies are more and more frequently constructed with innovative high-strength steels, both to reduce<br />the vehicles weight and to improve the passenger safety. The car-body parts are cold formed from steel sheets<br />( manufactured by continuous casting, hot and cold rolling, and continuous heat treatment), and assembled by<br />resistance spot welding or, less frequently, by laser welding. The welded joints obtained with the latter methods on<br />two high-strength steels, with similar ultimate tensile strength, are examined here. An innovative, 18% Mn, austenitic<br />TWIP steel, which exhibit a very good combination of strength and ductility, is compared with a widely used DP steel,<br />which consists of ferrite and martensite obtained by intercritical heat treatment and fast cooling. The size and shape,<br />defects, and microstructure of each welded joint are evidenced by metallographic examinations. Moreover, the tensile<br />properties and the stress-life fatigue behavior of both as-received and welded specimens are compared. The fatigue<br />strength exhibit a sharp reduction after the resistance spot welding, whereas laser welding has a much smaller effect.</p> O. Holovenko, M.G. Ienco, E. Pastore, M.R. Pinasco, P. Matteis, G. Scavino, D. Firrao ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/230 Fri, 01 Mar 2013 00:00:00 +0000 Analisi del comportamento a caldo di una lega 6060 nello stato as-cast e in quello solubilizzato https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/318 <p>Una lega di alluminio della serie 6060 è stata caratterizzata dal punto di vista microstrutturale e meccanico sia<br />nello stato come ricevuto che in quello solubilizzato. In particolare l’effetto del trattamento di solubilizzazione a<br />587°C in funzione del tempo di mantenimento in temperatura (fino a 25h) è stato analizzato mediante<br />indagine microstrutturale e prove di durezza e conducibilità elettrica. La deformabilità a caldo del materiale è<br />stata studiata mediante prove di trazione a caldo per temperature comprese tra 400 e 490°C e velocità di<br />deformazione tra 10-2 e 10-5 s-1 su campioni sia nello stato as-cast che in quello solubilizzato (585°C-7h).<br />L’analisi dei dati tramite equazioni costitutive ha permesso di valutare l’energia di attivazione del processo che<br />è risultata conforme a quanto riportato in letteratura. Per entrambi gli stati del materiale il comportamento a<br />caldo è caratterizzato da una duttilità che cresce con la temperatura di prova, da un picco di tensione seguito<br />da un graduale addolcimento alle basse temperature e da un plateau alle più alte temperature. A temperatura<br />fissata invece la duttilità è inversamente proporzionale alla strain rate per il materiale solubilizzato mentre<br />cresce con la velocità di deformazione per il materiale as cast. La microstruttura di quest’ultima è<br />caratterizzata dalla presenza di cavitazione mentre la lega solubilizzata ne è esente.</p> P. Leo, E. Cerri ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/318 Thu, 24 Nov 2011 00:00:00 +0000 Studio del trattamento termico di lamine in lega a memoria di forma NiTi per la realizzazione di strutture funzionali https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/319 <p>Il presente lavoro descrive una attività di ricerca riguardante lo studio e la determinazione dei parametri<br />ottimali di trattamento termico (temperatura e tempo) di lamine in lega NiTi quasi equiatomica allo scopo di<br />massimizzarne l’effetto memoria di forma. La sperimentazione è stata condotta studiando la memorizzazione<br />di una forma circolare con dato raggio di curvatura, utilizzando uno specifico stampo metallico. Identificati i<br />migliori parametri di trattamento termico sulla base della percentuale di forma recuperata al primo ciclo di<br />attivazione termica, su due ulteriori lamine sono state memorizzate forme a curvatura crescente. Tali lamine<br />sono state poi sottoposte ad un numero elevato di cicli di attivazione termica, mediante flusso di aria calda o<br />mediante immersione in glicole monoetilenico, per valutare la stabilità e il grado di recupero della forma. Per<br />monitorare l’evoluzione della curvatura con la temperatura per effetto memoria di forma, sono state utilizzate<br />tecniche di analisi di immagine. Tutte le prove effettuate hanno consentito di verificare la bontà del<br />trattamento termico eseguito, ovvero della forma memorizzata dal materiale in fase austenitica, così come la<br />comparsa di un effetto a memoria di forma a due vie.</p> M. Merlin, C. Soffritti, A. Fortini ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/319 Thu, 24 Nov 2011 00:00:00 +0000 Studio di saldabilità (LBW,FSW, EBW) di leghe da pressocolata a base alluminio https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/320 <p>Le leghe da pressocolata sono generalmente difficilmente saldabili con i processi ad arco tradizionali a<br />causa dei cicli termici di saldatura blandi che possono provocare la precipitazione di fasi fragili in ZTA e al<br />tempo stesso la complicata geometria dei pezzi può di fatto rendere inapplicabili certe tecnologie<br />(saldature in interstizi non raggiungibili con torce di saldatura tradizionali). Di qui l’esigenza di uno studio<br />di saldabilità con processi alternativi come quelli ad energia concentrata (fascio laser e fascio elettronico) o<br />il caratteristico processo Friction Stir che permette di saldare facilmente materiali basso fondenti come le<br />leghe di alluminio senza portarle a fusione (fattore che in questo caso può rivelarsi molto positivo). Lo studio in<br />questione ha previsto l’utilizzo delle tre tecnologie di saldatura sopracitate tramite la tecnica conosciuta come<br />“beads on plate” che consiste nella realizzazione di cordoni di saldatura direttamente su materiale base senza<br />unire fisicamente due pezzi ma che di fatto permette ugualmente di stabilire l’applicabilità o meno di un<br />determinato processo. Come materiali per la sperimentazione è stato previsto l’utilizzo di lastrine<br />pressofuse da 2 e 4 mm di spessore, di due differenti leghe Al/Si modificate allo Stronzio riconducibili ai gruppi<br />AlSi9Mn ed AlSi9MgMn. La prima caratterizzata dall’assenza di Magnesio, la seconda con tenori dello stesso<br />compresi fra lo 0.1 e lo 0.5% (quindi inquadrabile come lega indurente per precipitazione).</p> G. Luvarà, P. Piccardo, F. Casarotto, L. M. Volpone ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/320 Thu, 24 Nov 2011 00:00:00 +0000 Messa a punto di tecniche termografiche per il rilievo di difetti di fusione in getti di titanio commercialmente puro https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/321 <p>Nel presente lavoro vengono riportati i risultati di uno studio sperimentale sull’applicazione di tecniche di<br />misura basate su termografia attiva per il rilievo di difettosità in provini di Ti commercialmente puro di grado<br />2, realizzati mediante il metodo della fusione a cera persa. Le tecniche di termografia attiva ad infrarossi<br />messe a punto hanno consentito di evidenziare la presenza di difetti sub-superficiali, non individuabili<br />attraverso i metodi convenzionali che utilizzano liquidi penetranti. In particolare sono state sperimentate sia<br />tecniche di termografia pulsata (“pulse phase”), basate sull’acquisizione delle mappe di temperatura<br />superficiale dopo riscaldamento impulsivo dei provini, sia tecniche di termografia modulata (“lock-in”), basate<br />sul rilievo delle mappe di temperatura durante l’applicazione di una sollecitazione termica sinusoidale. La<br />verifica dei risultati ottenuti con il metodo termografico è stata effettuata attraverso il confronto con<br />osservazioni radiografiche a raggi ? e con indagini di tomografia rX computerizzata in 3D.</p> F. Freni, F. Giacobbe, S. Missori, R. Montanini, A. Sili ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/321 Thu, 24 Nov 2011 00:00:00 +0000 Magnesium HPDC Crash CAE https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/322 <p>Magnesium castings offer significant weight saving potential for many crash-relevant structures in the vehicle.<br />Until now, proper cast magnesium design was difficult and time consuming, as reliable CAE tools<br />were not available. In the European funded research project NADIA, a new set of CAE tools have been<br />developed for AM60 and AM50 alloys that combine local casting process simulation results with crash<br />failure CAE modelling to reliably predict component level crash behaviour. These CAE tools have been made<br />commercially available and integrated into existing CAD / CAE codes.</p> U. Weiss, A. Bach ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/322 Thu, 24 Nov 2011 00:00:00 +0000 Perspectives on coated advanced high strength steels for automotive applications https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/314 <p>Advanced High Strength Steels (AHSS) is the fastest growing segment of sheet products in the automotive<br />industry. Coated (galvanized or galvannealed) AHSS are the most important of this class of steels. AHSS<br />includes various families of steels, major among them being dual-phase, multi-phase or complex-phase, TRIP<br />and martensitic steels. Recently, Twin Induced Plasticity (TWIP) and Quenching and Partitioning (QP) steels<br />are also becoming popular. Finally, press-hardened steels (PHS) are increasingly becoming a material of<br />choice for many automotive manufacturers. In addition to tensile and yield strength properties, many of these<br />steels are also required to possess other functionalities such as total and uniform elongation, sheared-edge<br />stretch- flangeability, bendability and weldabilty. To achieve the combination of properties, most of these steels<br />contain significant amounts of various alloying elements. Presence of both the alloying elements as well as the<br />complex microstructures poses a challenge for coatability. These multi-faceted aspects of coated AHSS and<br />their metallurgical challenges will be discussed in this paper. Mechanisms to explain coating behavior will be<br />included as appropriate. Finally, new coatings for improved functionalities and future breakthrough products<br />for automotive applications will also be briefly discussed.</p> D. Bhattacharya ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/314 Mon, 24 Oct 2011 00:00:00 +0000 Corrosione sotto sforzo su conserve di tonno sott’olio in banda stagnata https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/315 <p>Nel presente lavoro sono stati analizzati alcuni casi di corrosione sotto sforzo (Stress Corrosion Cracking, SCC)<br />su scatolette metalliche in banda stagnata per la conserva di tonno sott’olio. I contenitori metallici<br />provenivano da due diversi fabbricanti di barattoli, con carni di diversi operatori del settore alimentare.<br />In entrambi i casi sono state osservate microcricche fini e ramificate da SCC a ridosso delle regioni di<br />saldatura. Dalle analisi chimiche del liquido associato ai prodotti sono state rilevate quantità sensibili di fase<br />acquosa ed elevate concentrazioni di fosfati e cloruri, assieme a concentrazioni minori di bicarbonati e solfati.<br />Gli esami in microscopia elettronica in scansione (SEM/EDS) hanno evidenziato all’interno delle lesioni<br />la presenza di prodotti di corrosione dell’acciaio frammisti a quantità sensibili soprattutto di fosfati.<br />Tra i fattori scatenanti l’innesco della SCC hanno sicuramente importanza la separazione di fase acquosa<br />e le autotensioni in regione di saldatura. Occorre però anche una specificità dell’accoppiamento metalloambiente<br />e, in tal senso, l’ipotesi più probabile è l’abbondante presenza di fosfati in un ambiente acquoso<br />praticamente deaerato. Da quanto osservato, questi anioni sembrano indurre anche inversione di polarità<br />tra acciaio al carbonio e deposito di stagno. Nel lavoro sono infine dati suggerimenti per minimizzare<br />l’insorgenza di tali danneggiamenti.</p> M. De Sanctis, A. Dimatteo, G. Lovicu, R. Valentini ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/315 Mon, 24 Oct 2011 00:00:00 +0000 Opportunities and challenges for galvanized steel sheets in Europe https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/316 <p>There is increasing social and political focus on a global solution to reduce CO2 vehicle emissions and<br />to conserve diminishing raw material resources. This is leading to ever stricter environmental regulations and<br />consequently new challenges for steel users in Europe. These challenges must be supported by the steel<br />producers, who can also look to find new opportunities through innovative solutions to increase the<br />competitiveness of steel against other materials such as aluminum.<br />This paper presents answers for many of the challenges being faced by the steel industry.<br />These are demonstrated with reference to the continual development of the galvanizing process, the<br />coating of ultra high strength steels, new coatings for hot forming products and highly corrosion resistant zinc<br />magnesium based alloy coatings.</p> K.-P. Imlau, K.-J. Peters, B. Schuhmacher ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/316 Mon, 24 Oct 2011 00:00:00 +0000 Comportamento tribologico di rivestimenti ceramici avanzati applicati mediante tecniche APS e HVOF https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/317 <p>Nella memoria è presentata una attività di ricerca riguardante la caratterizzazione microstrutturale<br />e la valutazione del comportamento ad usura di quattro diverse tipologie di rivestimento, Al2O3-13TiO2, Cr2O3,<br />WC-Co e Cr3C2-37WC-18Me, che sono stati depositati su dischi in acciaio da cementazione. I primi due<br />rivestimenti sono stati applicati mediante tecnica APS, i restanti mediante tecnica HVOF. Le prove di usura<br />sono state effettuate utilizzando un tribometro DUCOM in configurazione pin-on-disk, secondo normativa<br />ASTM G99-05, con pin costituito da un agglomerato di allumina. Le prove sono state eseguite in condizioni<br />variabili di umidità relativa, mantenendo costanti tutti i rimanenti parametri quali carico applicato, durata<br />della prova, velocità di rotazione e temperatura. L’analisi delle superfici usurate mediante tecniche<br />di microscopia ottica ed elettronica ha evidenziato l’instaurarsi di differenti meccanismi di danneggiamento,<br />a conferma dell’importanza dell’umidità in relazione alla diversa natura del rivestimento.</p> M. Merlin, C. Soffritti, R. Vazquez, G. L. Garagnani ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/317 Mon, 24 Oct 2011 00:00:00 +0000 Sintesi e caratterizzazione di schiume metalliche a memoria di forma https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/309 <p>Nel presente lavoro si vuole proporre la sintesi di schiume metalliche funzionali a memoria di forma (SMA)<br />attraverso unfinnovativa metodologia basata sullfinfiltrazione di metallo liquido allfinterno di un letto di sfere di<br />SiO2 ed il successivo utilizzo di acido fluoridrico (HF) come solvente per le medesime sfere.<br />A tale scopo, si e considerata una lega ƒÀ-CuZnAl, caratterizzata da temperature di trasformazione martensitica<br />diretta prossime a 0‹C. Le analisi condotte sui campioni ottenuti hanno evidenziato la possibilita di produrre<br />schiume a pori aperti con densita relativa inferiore a 0.4 e funzione della dimensione media delle sfere utilizzate<br />come space holders ed in grado di recuperare completamente deformazioni in compressione fino al 3 %.</p> S. Arnaboldi, P. Bassani, C. A. Biffi, A. Redaelli, A. Tuissi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/309 Wed, 24 Aug 2011 00:00:00 +0000 Microstruttura e deformazione a caldo di leghe sperimentali Al-5.5Zn-1.2Mg https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/310 <p>Due leghe sperimentali Al-Zn-Mg (una delle quali modificata con Zr) sono state studiate mediante<br />caratterizzazione microstrutturale prima e dopo deformazione a caldo e analisi alle equazioni<br />costitutive. Entrambe le leghe sono state sottoposte a prove di trazione a caldo a temperature<br />comprese tra 250°C e 350°C e strain rate 10-5-10-3s-1. La duttilità della lega modificata con Zr aumenta,<br />a temperatura fissata, con la strain rate mentre decresce o rimane costante all’aumentare della velocità di<br />deformazione per la lega non modificata che è inoltre caratterizzata da una notevole cavitazione<br />eliminabile solo solubilizzando la lega prima della deformazione a caldo.<br />L’analisi alle equazioni costitutive dei dati derivanti dalle curve di trazione a caldo ha portato a<br />valori dell’energia di attivazione simili a quelli rilevati in leghe 7000 contenenti Cu. L’analisi<br />microstrutturale dei campioni dopo deformazione ha evidenziato la presenza di sottograni e grani<br />ricristallizzati staticamente.</p> P. Leo, E. Cerri ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/310 Wed, 24 Aug 2011 00:00:00 +0000 Recenti sviluppi nell'utilizzo della combustione ad ossigeno nelle stazioni di preriscaldo siviera e nei forni di riscaldo per acciaio https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/311 <p>L’utilizzo di sistemi di combustione ossigeno-combustibile, una tecnologia di riferimento per numerose<br />applicazioni nel settore siderurgico, non è stato largamente applicato nelle stazioni di preriscaldo<br />siviera e nei forni di riscaldo per acciaio. Questo articolo illustra le ragioni che hanno limitato la penetrazione<br />delle tradizionali tecnologie ad ossigeno in questi settori e dimostra come l’applicazione dell’ossigeno puro,<br />tramite sistemi di combustione diluita flameless e a doppio ossidante, sia in grado di superare queste<br />barriere e di rispondere alle esigenze specifiche di entrambi i processi. I risultati delle applicazioni<br />dell’ossigeno nelle stazioni di riscaldo siviera hanno portato non solo ad una sensibile diminuzione dei costi<br />operativi, ma anche ad una maggiore flessibilità nella gestione del processo, con un’influenza positiva su<br />buona parte del ciclo di produzione dell’acciaio, dalla fase di fusione a quella di colata. I forni di<br />riscaldo presentano invece necessità diverse secondo la taglia e la configurazione specifica. L’utilizzo<br />dell’ossigeno, in particolare come intervento di revamping su forni esistenti, può consentire, con<br />investimenti limitati, significativi incrementi di produttività sui grandi forni continui, la diminuzione<br />dei costi operativi sui forni batch ed una maggiore uniformità di temperatura nei forni da forgia.</p> N. Corna, F. Dentella ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/311 Sun, 24 Jul 2011 00:00:00 +0000 Studi sulla formabilità di lamiere in acciaio inossidabile rivestite di CrN https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/312 <p>L’applicazione di rivestimenti ultrasottili sta diventando un’opportunità sempre più attraente per conferire alle<br />lamiere in acciaio proprietà nuove e interessanti sia dal punto di vista tecnologico che da quello delle<br />potenziali applicazioni. Le tecniche di formabilità delle lamiere in acciaio sono ormai ben note e consolidate,<br />il problema sorge quando la lamiera è rivestita da un film di natura ceramica non in grado di supportare<br />l’elevato livello di deformazione imposto alla lamiera. La disponibilità di lamiere rivestite prodotte su scala<br />industriale in un impianto pilota è alla base di questo studio. Lamiere in acciaio inossidabile austenitico<br />rivestite con ricoprimenti ultrasottili con 150 nm di Cr-N sono state deformate, mediante prove di piegatura<br />inversa a tre punti, con diverse profondità allo scopo di monitorare l’insorgenza di danneggiamento nel<br />rivestimento. Il rivestimento è stato realizzato con la deposizione fisica da fase vapore (PVD) variando il flusso<br />di N2. Inoltre, alcune lamiere sono state pretrattate superficialmente con argon plasma etching prima del<br />processo di deposizione. I campioni rivestiti alle diverse condizioni sono stati caratterizzati, allo stato di<br />fornitura, mediante diffrattometria a raggi X e microscopia ottica ed elettronica in scansione (SEM); le stesse<br />analisi sono state effettuate dopo la fase di piegatura per valutare l’evoluzione del danneggiamento del<br />rivestimento in funzione dei parametri di deposizione e delle profondità finali di piegatura.</p> M. El Mehtedi, D. Ciccarelli, S. El Mohtadi, F. Gabrielli, S. Spigarelli ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/312 Sun, 24 Jul 2011 00:00:00 +0000 Produzione e caratterizzazione di schiume metalliche in acciaio dual phase https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/313 <p>Con l’intento di ampliare il panorama dei lavori e delle ricerche riguardanti le schiume metalliche, oggi più<br />che mai di grande interesse per diversi settori industriali, e di aumentare la lista dei materiali utilizzati, ad<br />oggi formata prevalentemente da leghe leggere, sono state prodotte e caratterizzate delle schiume metalliche in<br />acciaio dual phase, mettendo a punto un processo produttivo dedicato, modificando le caratteristiche di un<br />metodo in uso a livello industriale, noto come DUOCELL® Process. La caratterizzazione metallurgica e<br />meccanica ha dimostrato come il metodo utilizzato sia efficace per produrre schiume in materiale alto<br />fondente con densità relativa pari al 0,6. Sono stati studiati gli effetti della temperatura di tempra intercritica<br />sulla percentuale di martensite presente in struttura e sono state comparate tra loro tre diverse porosità a<br />parità di densità relativa. Sono stati inoltre posti a confronto due acciai a diversa composizione chimica per<br />verificare gli effetti degli elementi di lega sulla struttura dual phase ottenibile.</p> C. Mapelli, A. Gruttadauria, D. Mombelli, E. Castrodeza ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/313 Sun, 24 Jul 2011 00:00:00 +0000 Crystallographic Analysis of Martensite in 0.2C-2.0Mn-1.5Si-0.6Cr Steel by EBSD https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/305 <p>The crystallography of martensite formed in 0.2C-2.0Mn-1.5Si-0.6Cr steel was studied using the EBSD<br />technique. The results showed that the observed orientation relationship was closer to the Nishiyama-<br />Wassermann (N-W) than to the Kurdjumov-Sachs (K-S) orientation relationship (OR). The microstructure of<br />martensite consisted of parallel laths forming morphological packet-like structures. Typically, there were three<br />different lath orientations in a morphological packet consisting of three specific N-W OR variants sharing the<br />same {111} austenite plane. A packet of martensite laths with common {111} austenite plane was termed as a<br />crystallographic packet. Generally, the crystallographic packet size corresponded to the morphological packet<br />size, but occasionally the morphological packet was found to consist of two or more crystallographic packets.<br />Therefore, the crystallographic packet size appeared to be finer than the morphological packet size. The<br />relative orientation between the variants in crystallographic packets was found to be near 60°/&lt;110&gt;. This<br />appears to explain the strong peak observed near 60° in the grain boundary misorientation distribution.<br />Martensite also contained a high fraction of boundaries with their misorientation in the range 2.5-8°.<br />Typically these boundaries were found to be located inside the martensite laths forming lath-like sub-grains,<br />whose long axes were parallel with the long axis of the martensite laths.</p> A. J. DeArdo, C. Cayron, L.P. Karjalainen, P.P. Suikkanen ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/305 Sun, 24 Jul 2011 00:00:00 +0000 Experimental investigation on low-carbon quenched and partitioned steel https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/306 <p>This work is part of a wider study concerning Q&amp;P steels subjected to different thermal cycles. The Q&amp;P<br />processes were carried out on the Gleeble 3800 thermomechanical simulator. The steels investigated are<br />identified as Si, Al and Mo steels. The first results, presented in this article, are relative to a silicon steel after<br />quenching from different temperatures (always in the ?+? intercritical field), followed by partitioning at<br />different temperatures and for different times. The aim of these treatments was to evaluate the influence of<br />process parameters on the microstructure and consequently on the mechanical properties.<br />The microstructure was investigated by optical and scanning electron microscopy (SEM); the phases were<br />identified by electron back scattered diffraction (EBSD); the volume fraction of retained austenite, at room<br />temperature, was measured by X-ray diffraction; and HV hardness measurements were performed.<br />Transmission electron microscopy (TEM) examinations are in progress. Some mechanical properties were<br />measured by tensile tests. The mainly phases present in the microstructure of the steel were: ferrite, lath<br />martensite and “retained” austenite. Their morphology and relative amounts depend on the thermal cycle. In<br />particular, the treatments seemed to influence especially the austenitic areas undergoing transformation and<br />their rate of transformation, the sizes and the more or less acicular morphology of structural elements. In<br />some samples, the presence of tempered martensite and / or bainite was found too.</p> E. Pastore, S. De Negri, M. Fabbreschi, M.G. Ienco, M.R. Pinasco, A. Saccone, R. Valentini ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/306 Sun, 24 Jul 2011 00:00:00 +0000 Experimental investigation of ageing in Al-Si-Cu-Mg-Ag cast alloys https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/307 <p>Manufacturing components in light metals is becoming fundamental as well as replacing higher density<br />materials with aluminium alloys. However, whereas productions by forging and pressing can use well-known<br />materials (i.e. 6000, 2000 and 7000 series), thixoforming and rheoforming just employ a limited number of<br />foundry alloys (A356 and A357), which need T4, T5, or T6 heat treatments to improve their mechanical<br />performances, fairly modest compared with those of wrought alloys. These properties can be increased by<br />modifying alloy composition, i.e. adding new elements and/or differently balancing those already present, and<br />consequently inducing different behaviours to heat treatment.</p> A. Pola, R. Roberti, B. Rivolta, G. Silva, R. Gerosa ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/307 Sun, 24 Jul 2011 00:00:00 +0000 Numerical analysis applied to thermal and fluid-dynamic quenching simulation of large high quality forgings. https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/308 <p><br />, , , , i, <br />Heat treatments of steels consist in a modification, in hot conditions, of the initial crystal lattice of such alloys<br />and represent one of the most delicate step in the industrial production of forgings. In this frame, one of the<br />most critical stages is quenching, which consists in rapid cooling of steel pieces at high temperature, in water<br />or oil or in a polymer water solution (aquaquench). It is a process which is intrinsically unstable, complex<br />from a physical point of view, which can be hardly predicted without using suitable simulation software. If not<br />carefully carried out, this heat treatment can be inefficient or even harmful, causing fracture triggering, or,<br />worse, directly the breakage of the piece. Of course, the bigger the forging, the greater the importance of<br />estimating the process dynamics and, consequently, designing the plant configuration to obtain the expected<br />final results, in order to avoid heavy economical losses deriving from a bad treatment.<br />In this work a study of the water quenching process of large industrial forgings, made of SA 508 steel and<br />intended for nuclear applications is presented. This is carried out by means of transient thermo-fluidsimulations<br />in CFD environment (Computational Fluid Dynamics).<br />The models have been validated by comparing the numerical results with the ones obtained by experimental<br />trials carried out on steel test samples, having suitable dimension and properly instrumented: the results have<br />shown that the average error is below 3%, while the maximum error is below 10%. These results confirm that<br />the chosen method suitably simulates the physical phenomenon and so it can be extended to study a wide<br />range of cases, in order to provide a valid and reliable support for large forgings Manufacturers.</p> M. G. Ricci, G. Santin, F. Cascariglia, E. Scimiterna, P. Parrabbi, A. Carpinelli ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/308 Sun, 24 Jul 2011 00:00:00 +0000 Deposizione di rivestimenti in Al2O3 mediante High Velocity Suspension Flame Spraying (HVSFS): caratteristiche dei riporti ed effetto dei parametri operativi https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/298 <p>La tecnica denominata HVSFS (High Velocity Suspension Flame Spraying) è un processo di termospruzzatura<br />innovativo che, alimentando la torcia con una sospensione di particelle finissime (micro- o nano-metriche)<br />disperse in una fase liquida, permette la deposizione di rivestimenti ceramici ad alta densità e basso spessore<br />(&lt;100 ?m). Per approfondire la relazione fra caratteristiche dei riporti e proprietà della sospensione, vari<br />rivestimenti a base di Al2O3 sono stati depositati utilizzando sospensioni di particelle sia micrometriche, sia<br />nanometriche. Indipendentemente dai parametri di processo selezionati, una sospensione di particelle<br />micrometriche sufficientemente disperse garantisce maggior efficienza di deposizione (&gt;50%) e produce<br />rivestimenti costituiti da un’ottima sovrapposizione di lamelle fortemente coese, con maggior durezza<br />(?1200 HV0.05) e minor rugosità (Ra ? 1.3 ?m) rispetto ai rivestimenti ottenibili con sospensioni di<br />nanoparticelle. Sebbene i rivestimenti ottenuti da sospensioni di particelle micrometriche siano anche soggetti<br />a tensioni residue trattive più elevate (fra 50 MPa e 100 MPa), la loro eccellente densità e ottima coesione li<br />rendono molto più resistenti all’usura per strisciamento (studiata con test “ball on disk”) rispetto a riporti di<br />Al2O3 prodotti sia con sospensioni di nanoparticelle, sia con tecniche di termospruzzatura convenzionali.</p> G. Bolelli, B. Bonferroni, V. Cannillo, R. Gadow, A. Killinger, L. Lusvarghi, J. Rauch, N. Stiegler ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/298 Fri, 24 Jun 2011 00:00:00 +0000 Oxidation behaviour of nanostructured Ti-B-N based coatings https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/299 <p>Nanostructured Ti-B-N based coatings are widely employed in many applications for the excellent properties<br />such as high hardness, low friction, good resistance to wear and corrosion. In addition, if some alloying<br />elements such Al and Si are incorporated an oxidation improved resistance is achieved. In the present work,<br />Ti-B-N, Ti-Si-B-N and Ti-Al-Si-B-N coatings deposited by Ion Implantation Assisted Magnetron Sputtering<br />(IIAMS) have been investigated. All the coatings were deposited on single-crystal Si-[100]. To evaluate the<br />oxidation behavior, the coatings were annealed in air at 700 and 900°C for 4 hours. Ti-B-N coatings oxidizes<br />completely after annealing at 700°C for 4 hours, while a layered structure with well-definite interface is<br />produced on Ti-Si-B-N and Ti-Al-Si-B-N based coatings. Upon annealing at 900°C, the Si-doped film showed<br />significantly better oxidation resistance compared to that of Ti-B-N and Ti-Al-Si-B-N coatings.</p> M. Cabibbo, S. Spigarelli ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/299 Fri, 24 Jun 2011 00:00:00 +0000 Cromatura e PVD decorativi per il miglioramento della resistenza alla corrosione di componenti in lega 6060 https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/301 <p>Numerose esperienze hanno mostrato che su componenti ricoperti con rivestimento galvanico e PVD gli inneschi<br />di corrosione si localizzano preferenzialmente nelle zone meno accessibili del pezzo, oltre che in corrispondenza<br />degli spigoli, che possono concentrare le tensioni presenti nel rivestimento portando ad una sua rottura<br />prematura. In questo lavoro si sono considerati componenti in lega 6060 contenenti fori e sottosquadri, allo<br />scopo di valutare l’effetto che può avere la finitura superficiale di pretrattamento delle superfici nell’accentuare o<br />ridurre i problemi di corrosione collegabili alla geometria del pezzo. I campioni preparati con diversi tipi di<br />finitura meccanica sono stati studiati mediante analisi morfologiche condotte al microscopio elettronico a<br />scansione (SEM). Successivamente i campioni sono stati rivestiti con cromatura decorativa standard (Ni + Cr) e<br />PVD (ZrCN) e infine sottoposti a prove di nebbia salina. Le stesse indagini sono state ripetute anche sostituendo<br />lo strato Ni/Cr con un multistrato Ni/Cu/Ni/Cr; questi ultimi campioni hanno evidenziato un significativo<br />incremento della resistenza alla corrosione. Prove di nanoindentazione e misure di stress residuo effettuate<br />mediante diffrazione dei raggi X hanno permesso di far luce sul ruolo benefico giocato dall’interlayer di rame nel<br />migliorare le proprietà meccaniche e la resistenza alla corrosione.</p> M. Gelfi, D. Mondini, P. Colombi, G.M. La Vecchia ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/301 Fri, 24 Jun 2011 00:00:00 +0000 Development of high-strength corrosion-resistant austenitic TWIP steel https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/302 <p>Based on thermodynamic calculations a (C+N) TWIP steel with the nominal composition<br />Fe-25Mn-12Cr-0.3C-0.4N was developed and produced. Casting, diffusion annealing, hot rolling and water<br />quenching were performed leading to a fully austenitic structure without ?-ferrite or ?-martensite.<br />Unidirectional tensile tests were performed, revealing a yield strength of 460 MPa, ultimate tensile strength<br />of 880 MPa (1700 MPa true strength) and an engineering strain of up to 100% at room temperature.<br />The plasticity mechanisms were analysed based on the results of the tensile tests and cold work hardening<br />behaviour, accompanied by microstructural analyses on deformed samples using X-Ray diffraction. Twinning<br />was found to be an important deformation mechanism, while martensitic transformations do not take place in<br />these materials. Correlation with predicted values of stacking fault energy (SFE) based on thermodynamic<br />modelling is also taken into account. Electrochemical corrosion tests show a good extent of passivation in<br />0.5 M H2SO4 electrolyte. The structure, mechanical properties and corrosion resistance are compared to<br />conventional TWIP steels such as Fe-25Mn-3Al-3Si and Fe-22Mn-0.6C.</p> L. Mujica, S. Weber, W. Theisen ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/302 Fri, 24 Jun 2011 00:00:00 +0000 Effetto dell'attacco chimico su leghe amorfe a base Au con formazione di fasi nanocristalline https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/303 <p>L'interesse scientifico per le leghe preziose si è recentemente rinnovato in seguito alla scoperta di leghe<br />multicomponenti a base oro che possono facilmente essere ottenute con una struttura amorfa. Ciò implica un<br />miglioramento delle proprietà meccaniche del materiale amorfo rispetto al corrispondente cristallino e implica<br />anche una migliore resistenza alla corrosione del vetro metallico prodotto.<br />In questo lavoro concentreremo la nostra attenzione sulla produzione di leghe metalliche amorfe a base oro e<br />sul cambiamento della struttura superficiale di questi materiali sottoposti a prove di resistenza alla<br />corrosione. Sono state individuate differenti composizioni (Au44Cu36Ti2Si18; Au44Cu37Ti1Si18; Au42Cu29Ti8Si21;<br />Au49Cu26.9Ag5.5Pd2.3Si16.3), che mostrano una buona tendenza a formare vetri, di cui sono stati prodotti<br />campioni in forma di nastro tramite solidificazione rapida. La struttura superficiale dei campioni, così come<br />prodotti, è stata studiata tramite diffrattometria di raggi X ad angolo radente, mettendo in evidenza la<br />presenza della sola fase amorfa per tutti i campioni presi in esame.<br />È stato successivamente eseguito un trattamento in sudore artificiale (0.5 % NaCl, 0.1 % acido lattico, 0.1 %<br />urea; pH= 6.5) per una settimana seguendo la direttiva europea UNI EN 1811 del 1998. L'incubazione in<br />sudore artificiale ha portato a modifiche della superficie, differenti a seconda dei campioni, che sono state<br />messe in evidenza tramite diffrattometria di raggi X ad angolo radente, microscopia elettronica in scansione<br />SEM, spettroscopia fotoelettronica XPS. Per alcune composizioni, in particolare per la lega<br />Au49Cu26.9Ag5.5Pd2.3Si16.3, il trattamento ha portato alla formazione di nanocristalli di oro, aggregati<br />superficialmente a SiO2 in particelle delle dimensioni dell'ordine del centinaio di nanometri. La dimensione e<br />quantità di particelle che si formano sulla superficie non risulta omogenea per tutti i campioni esaminati, ma<br />è influenzata dalla composizione della lega. La formazione di cristalli sulla superficie ha, come conseguenza,<br />il cambiamento delle qualità estetiche della lega; in particolare si osserva un imbrunimento della superficie,<br />tanto più marcato, tanto più alta è la quantità di precipitati formatisi in superficie.</p> P. Rizzi, G. Fiore, I. Corazzari, I. Fenoglio, S. Kaciulis, B. Fubini, L. Battezzati ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/303 Fri, 24 Jun 2011 00:00:00 +0000 Comportamento ad alta temperatura di rivestimenti NiCrAlY prodotti mediante tecnica Laser Cladding https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/344 <p><span style="font-size: 10px;">La tecnica Laser Cladding è un metodo alternativo alla spruzzatura termica per la produzione di rivestimenti</span><br />resistenti alle alte temperature con una porosità molto bassa o addirittura nulla.<br />Il presente studio ha riguardato il comportamento ad ossidazione di rivestimenti NiCrAlY ottenuti mediante<br />Laser Cladding su substrati di Hastelloy X. Il comportamento ad ossidazione dei campioni rivestiti è stato<br />valutato mediante prove in forno a circolazione d’aria alla temperatura di 1100°C con durate fino a 450 ore.<br />I rivestimenti sono stati analizzati, prima e dopo le prove di ossidazione, mediante tecniche di microscopia<br />ottica ed elettronica, microanalisi e diffrazione di raggi X. Dopo la deposizione il rivestimento ha mostrato<br />una struttura dendritica con grani colonnari e porosità pressoché nulla. Dopo le prove di ossidazione l’analisi<br />microscopica ha mostrato la presenza di due distinti strati di ossidi, uno più esterno costituito<br />prevalentemente da ossidi di tipo spinello e uno strato più interno, continuo, costituito principalmente<br />da allumina. I risultati ottenuti suggeriscono che il rivestimento di NiCrAlY preparato per Laser Cladding<br />è in grado di formare, ad alte temperature ed in atmosfera ossidativa, uno strato continuo di allumina<br />che può proteggere il substrato dall’ossidazione.</p> C. Giolli, K. Partes, F. Borgioli, A. Scrivani, A. Giorgetti, T. Seefeld, F. Vollertsen, C. Giordano ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/344 Wed, 25 May 2011 00:00:00 +0000 A study of mechanical properties and microstructure in friction stir welded thin sheet aluminium alloys https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/291 <p>Friction stir welding of very thin aluminium sheets represents a potential goal for aircraft and automotive<br />industries due to the advantages of using this new technological process. In the present work, the<br />microstructural evolution and mechanical behaviour of 6082T6-2024T3 thin friction stir welded joints were<br />investigated. Uniaxial tensile testing at room temperature, 170°, 200° and 230°C were performed in order to<br />determine the extent to which these ultra thin joints can be used and deformed. The tensile stress-strain curves<br />showed a decrease of the flow stress with increasing temperature and decreasing strain rate.<br />At 230°C recovery mechanisms (dislocation reorganization inside the deformed grains) initiated but the<br />temperature was not enough high to produce a homogeneous subgrain structure.</p> E. Cerri, P. Leo, X. Wang, D. Embury ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/291 Tue, 24 May 2011 00:00:00 +0000 Microstructural characterization of two Koto age Japanese swords https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/292 <p>Two Japanese long blades of the Ancient Sword (Koto) age have been analysed through time of flight neutron<br />diffraction. This technique allows the determination of several microstructural properties on different size<br />gauge volumes. The results of the experiment provided a quantitative multiphase characterization of the steel<br />composition of the blades and the determination of peculiar properties of the material, such as the texture,<br />the strain level and the grain size of the crystallites.</p> F. Grazzi, L. Bartoli, E. Barzagli, F. Civita, A. Paradowska, A. Scherillo, M. Zoppi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/292 Tue, 24 May 2011 00:00:00 +0000 Micromeccanismi di danneggiamento in una ghisa sferoidale perlitica sollecitata a trazione https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/293 <p>L’analisi dei micromeccanismi di danneggiamento nelle ghise sferoidali è prevalentemente focalizzata sulle<br />ghise sferoidali a matrice ferritica. In letteratura l’attenzione si è solitamente concentrata sulla nucleazione di<br />vuoti in corrispondenza degli sferoidi di grafite e sulla crescita di questi vuoti fino alla rottura catastrofica.<br />Recentemente è stato verificato sperimentalmente che il ruolo svolto dagli sferoidi di grafite nelle ghise<br />sferoidali a matrice ferritica è più complesso e che non può essere confinato al solo “debonding” dello sferoide<br />dalla matrice ferritica. In questo lavoro vengono analizzati i micromeccanismi di danneggiamento a trazione in<br />una ghisa sferoidale con matrice completamente perlitica mediante prove di trazione effettuate su microprovini<br />ed osservazione al microscopio elettronico a scansione (SEM) della superficie laterale durante lo svolgimento<br />della prova meccanica (prove “in situ”). Durante lo svolgimento della prova si è focalizzata l’attenzione sia sul<br />ruolo svolto dagli sferoidi di grafite che sull’evoluzione del danneggiamento della matrice perlitica.</p> V. Di Cocco, F. Iacoviello, M. Cavallini ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/293 Tue, 24 May 2011 00:00:00 +0000 Precipitazione cellulare in un acciaio austenitico ad alto azoto: distribuzione degli elementi di lega e suoi effetti https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/294 <p>Lo studio micro-analitico di un acciaio austenitico ad alto azoto, a seguito di precipitazione cellulare<br />ad alta temperatura (850°C), è stato realizzato tramite tecniche XPS, AES, microscopia a scansione di fotoelettroni<br />e microanalisi EDS. Attraverso misure XPS ad elevata risoluzione spaziale, effettuate alla presso la linea<br />di luce ESCAmicroscopy del Laboratorio di luce di sincrotrone Elettra a Trieste, è stata possibile<br />la determinazione puntuale della concentrazione di azoto e di cromo nella matrice sovrassatura e nelle zone<br />trasformate. I risultati hanno evidenziato una migrazione a lungo raggio dell’azoto dalle zone non trasformate<br />verso quelle trasformate confermando l’ipotesi che in questo sistema la driving force della precipitazione<br />cellulare è il gradiente di concentrazione di azoto tra la fase austenitica sovrassatura e quella secondaria.<br />La distribuzione non omogenea degli elementi chimici è consistente con il comportamento anelastico<br />dell’acciaio nei vari stadi della precipitazione, in particolare con la presenza di picchi di frizione interna (FI)<br />dovuti alla ri-orientazione di coppie atomiche N-Mn e C-Mn con un esteso spettro dei tempi di rilassamento.</p> A. Carosi, P. Deodati, M. Amati, S. Kaciulis, A. Mezzi, R. Montanari, L. Rovatti, N. Ucciardello ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/294 Tue, 24 May 2011 00:00:00 +0000 Studio dell’effetto della riduzione degli elementi interstiziali e stabilizzanti sulle cinetiche di recupero e ricristallizzazione degli acciai inossidabili ferritici e superferritici https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/295 <p>Una valida alternativa tecnica ed economica all’impiego degli acciai inossidabili austenitici è rappresentata dalla<br />famiglia degli acciai inossidabili ferritici, le cui proprietà di resistenza alla corrosione e di formabilità possono<br />essere notevolmente incrementate riducendo il contenuto di carbonio ed azoto e ricorrendo, in proporzione<br />ad essi, ad elementi stabilizzanti quali titanio e niobio. Il tenore di tali elementi interstiziali può essere<br />opportunamente ridotto attraverso l’impiego di tecnologie di affinazione secondaria quali AOD e VOD.<br />Il presente lavoro ha l’obiettivo di valutare l’influenza del contenuto di elementi interstiziali e stabilizzanti sulle<br />cinetiche di recupero e ricristallizzazione di laminati in acciai inossidabili ferritici stabilizzati a vario tenore<br />di cromo ottenuti da AOD e VOD, al fine di definire le condizioni ottimali di trasformazione e le caratteristiche<br />microstrutturali conseguibili sul prodotto finito. Il lavoro svolto ha consentito di osservare che un elevato<br />contenuto di precipitati fini sfavorisce il recupero, poiché riduce il cammino libero medio delle dislocazioni,<br />mentre la ricristallizzazione è ostacolata dal tenore di niobio libero in matrice.</p> F. Ruffini, R. Guerra, D. Sciaboletta, C. Forzanti, C. Rocchi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/295 Tue, 24 May 2011 00:00:00 +0000 Saldatura al fascio laser di laminati in acciaio placcati con leghe a base di Ni https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/296 <p>Il presente lavoro è finalizzato alla sperimentazione di un processo di saldatura al fascio laser, mediante<br />passata unica, di lamiere di acciai placcati con leghe a base di Ni (Alloy 59 e lega Monel 400).<br />La particolarità del procedimento di saldatura al fascio laser in una sola passata consiste nell’assenza di<br />lembi di cianfrinatura e nell’impiego, come materiale d’apporto, di inserti consumabili in lega di Nichel<br />posti tra le lamiere da saldare. La possibilità di ottenere giunti saldati di buona qualità ed esenti da<br />difetti viene verificata attraverso osservazioni macrografiche ed esami metallografici. Le sezioni saldate<br />sono studiate mediante osservazioni di microscopia ottica ed elettronica in scansione (SEM), misure<br />microanalitiche con spettroscopia in dispersione di energia (EDS) e prove di microdurezza Vickers.</p> L. Bonaccorsi, G. Costanza, F. Giacobbe, S. Missori, A. Sili, M.E. Tata ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/296 Tue, 24 May 2011 00:00:00 +0000 Microstruttura e comportamento dinamico-meccanico di fogli porosi di NiTi sinterizzati da polveri pre-alligate https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/285 <p>Le leghe SMA porose rappresentano un’attiva area di ricerca per le applicazioni medicali grazie alla loro<br />buona biointegrabilità e alla struttura simile a quella delle ossa umane. La metallurgia delle polveri, d’altra<br />parte, è una promettente tecnologia per la produzione di componenti a forma semi-finita in lega NiTi. In<br />questa memoria, polveri pre-alligate di NiTi sono state usate per la preparazione di fogli porosi sinterizzati con<br />buone proprietà a memoria di forma. Una caratterizzazione chimico-fisica preliminare è stata condotta sulle<br />polveri di NiTi usando le comuni tecniche analitiche. Una adeguata comprensione delle proprietà<br />microstrutturali e funzionali delle polveri tal quali è il necessario punto di partenza per la messa a punto del<br />processo di sinterizzazione. Le caratteristiche chimiche e microstrutturali dei campioni sinterizzati sono state<br />indagate mediante analisi chimica, microscopia elettronica a scansione (SEM) e calorimetria differenziale<br />(DSC). Gli effetti della composizione e dei parametri di sinterizzazione sul comportamento a memoria di forma<br />e superelastico sono stati investigati mediante analisi dinamico-meccanica (DMA). I dati DSC ottenuti<br />mostrano come l’evoluzione della trasformazione martensitica sia molto complessa e fortemente dipendente<br />da numerosi fattori, come il contenuto di impurezze nel materiale di partenza, la distribuzione<br />granulometrica, l’omogeneità composizionale. I risultati DMA confermano la fattibilità di componenti porosi<br />SMA in NiTi mediante il processo di sinterizzazione.</p> A. Coda, A. Gallitognotta, L. Fumagalli, M. Bertoldi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/285 Sun, 24 Apr 2011 00:00:00 +0000 Microwave ignited combustion synthesis of intermetallic compounds, modelling and experimental results https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/286 <p>The process of Combustion synthesis (CS) is based on the highly exothermic reaction by reactants,<br />which, if properly ignited, spontaneously turn into products. The aim of this work is to study the CS<br />of ?-NiAl formed starting from Ni and Al (1:1 at. %) powders activated by microwaves at 2.45 GHz.<br />Numerical simulation is used to obtain data otherwise difficult to be measured experimentally<br />and to develop a predictive model of microwave ignited and sustained CS of metal powder compacts.<br />The simulation couples an electro-thermal model with a chemical model, required to study the exothermic<br />reaction between powders. A simplify model was obtained and validated, neglecting volume changes, to study<br />compositional and temperature change and reaction kinetics during the CS. It allowed to demonstrate how<br />microwave application, during and after, synthesis could control the cooling rate of products and hence the<br />microstructure of the newly formed intermetallics.</p> E. Colombini, R. Rosa, P. Veronesi, A. Casagrande ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/286 Sun, 24 Apr 2011 00:00:00 +0000 Modelling of microstructure evolution in advanced high strength steels https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/287 <p>There is currently a significant development of new families of steels, i.e. advanced high strength steels,<br />in response to the demands of the automotive and construction industries for materials with improved property<br />characteristics. The austenite-ferrite transformation is the key metallurgical tool to tailor the properties<br />of steels. The design of processing paths that will lead to the desired microstructures is increasingly been aided<br />by computer simulations. The present paper illustrates state-of-the-art microstructure modelling approaches<br />for low carbon steels considering three important processing aspects: (i) run-out table cooling of hot-rolled<br />steels, (ii) intercritical annealing of cold-rolled sheets, (iii) girth welding of linepipe steels.<br />Phenomenological models based on the Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov (JMAK) approach incorporating<br />additivity are now available to describe phase transformations during run-out table cooling of microalloyed<br />steels. Strengths and limitations of this approach will be discussed. Process models for intercritical annealing<br />require an accurate description of the austenite formation kinetics where morphological complexities can be<br />captured using the phase field approach. During girth welding the control of the microstructure in the heat<br />affected zone (HAZ) is of paramount importance. The HAZ experiences rapid thermal cycles and steep<br />temperature gradients. Phase field modelling is an excellent tool to describe the role of these spatial<br />constraints as will be illustrated for austenite grain growth.</p> M. Militzer, F. Fazeli, H. Azizi-Alizamini ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/287 Sun, 24 Apr 2011 00:00:00 +0000 Microstructure, microhardness and impact toughness of low pressure carburized PM steels https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/288 <p>The effect of low pressure carburizing (LPC) on two low alloyed sintered steels processed according to different<br />routes to obtain different amounts of open porosity was studied. In presence of an open porosity,<br />overcarburizing promotes the precipitation of grain boundary carbides in the Cr steel, and the formation of<br />retained austenite in the Cr free one. In presence of a fully closed porosity LPC results in the formation of a<br />homogeneous case. Even a slight amount of open porosity causes overcarburizing. In absence of<br />overcarburizing, impact toughness is typical of a brittle behavior, as expected. However, an unexpected high<br />toughness is measured in the supercarburized steel containing retained austenite.</p> E. Santuliana, C. Menapace, A. Molinari, G. Meli ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/288 Sun, 24 Apr 2011 00:00:00 +0000 Materiali magnetici dolci https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/289 <p>Si espongono inizialmente delle considerazioni di opportunità sull’esigenza di limitare i consumi<br />energetici. Una semplice analisi della ripartizione dei consumi nazionali evidenzia come una quota<br />non trascurabile dei consumi di energia elettrica sia collegata a motori per applicazioni di larga<br />serie. Questa constatazione suggerisce i possibili vantaggi di impiego della metallurgia delle polveri<br />per soluzioni tecniche innovative. Dopo una serie di richiami di elettrotecnica si mostra come il<br />rendimento dei motori elettrici, per quanto molto più elevato di motori di altro tipo, sia comunque<br />limitato superiormente dalle perdite nel ferro. Questa constatazione ha finora impedito l’impiego di<br />materiali sinterizzati tradizionali per i quali il processo termico genera una diminuzione<br />inaccettabile della resistività e la conseguente impossibilità di impiego per eccessive perdite per<br />correnti parassite nel nucleo. L’impiego di polveri di nuova concezione, costituite da granuli di ferro<br />puro rivestiti di strati isolanti, consente di ridurre sostanzialmente i possibili effetti negativi delle<br />perdite per correnti parassite. In questo modo si possono realizzare componenti da polveri in grado di<br />funzionare correttamente fino a frequenze dell’ordine di 1000 Hz.<br />Si espongono poi delle indicazioni di ordine progettuale, secondo le quali i materiali SMC offrono ai<br />progettisti una ulteriore possibilità per il loro lavoro: la tridimensionalità. Si conclude con la<br />presentazione di alcuni esempi e con delle indicazioni di tipo generale sui possibili vantaggi delle<br />nuove soluzioni, anche in termini di riciclabilità a fine vita.</p> M. Viganò ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/289 Sun, 24 Apr 2011 00:00:00 +0000 Caratterizzazione microstrutturale e modellazione di giunti saldati per Friction Stir Spot Welding in lega di Alluminio 6082 https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/290 <p>Il presente lavoro ha per scopo la caratterizzazione microstrutturale di giunti saldati mediante Friction Stir<br />Spot Welding (FSSW), realizzati in lega d’alluminio 6082. Viene inoltre prospettata una modalità di<br />modellazione dei medesimi che consenta la valutazione delle loro grandezze ingegneristicamente più<br />significative. La struttura dei giunti è esaminata con osservazioni di microscopia ottica, microscopia<br />elettronica in trasmissione, diffrazione dei raggi X (XRD) e viene confrontata con quella del materiale tal<br />quale. La zona deformata è anche caratterizzata con prove di indentazione strumentata FIMEC e viene svolta<br />una caratterizzazione a rigidezza su provini Tensile-Shear aventi un’unica giunzione FSSW.<br />Utilizzando i dati derivanti da tutti i rilievi sperimentali descritti, viene svolta una indagine sistematica onde<br />valutare l’influenza che i parametri di saldatura hanno sulla variazione locale delle caratteristiche<br />meccaniche del materiale. La modellazione FE di riferimento, basata sullo sviluppo di complessi modelli ad<br />elevata parametricità, tiene conto di tutti le variabili geometriche e tecnologiche nonché della differenziazione<br />delle zone termicamente e termomeccanicamente alterate; attese queste caratteristiche, essa consente di<br />valutare, in maniera accurata, l’effetto strutturale che ne consegue.</p> P. Fanelli, R. Montanari, L. Rovatti, N. Ucciardello, F. Vivio, V. Vullo ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/290 Sun, 24 Apr 2011 00:00:00 +0000 High strength tubular columns and connections under earthquake, fire loading and fatigue https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/280 <p>High strength steel (HSS) has been available for many years. However, its use in onshore engineering<br />is quite restrictive. Nonetheless very recently, there was a growing trend for the use of HSS in tubular<br />structures thanks to Eurocode 3 Part 1-12 (2006) that extended its scope to steel grades up to<br />S690/S700MC. Nonetheless, Eurocode 3 Part 1-12 imposes many limitations at thematerial, structural<br />and design level. The ambitious targets of two EU funded –ATTEL and HITUBES – projects are to<br />increase the performance of tubular structures, reduce weights, construction and operating costs by<br />change in conceptual design and implementation of HSS. In a greater detail, the intent of the ATTEL<br />project, is to promote the use of HSS members endowed with circular hollow sections in buildings subject<br />to earthquake and fire, in order to understand the actual behaviour of HSS material and to show the possible<br />benefits with respect to mild steel. The buildings were realized with TS590 for steel columns and S275 for<br />beams in order to satisfy the capacity design criterion for columns and beams under earthquake<br />loading. The preliminary design of these structures leaned towards two fundamental conclusions: i) the cost<br />benefits related to the use of HSS columns in braced frames, which are mainly subjected to axial<br />loads and low bending moments; ii) the cost benefits related to the use of HHS columns in unbraced frames<br />only achieved along the main direction and for "medium" earthquake loading (&lt;0.25g). Physical tests<br />both on full scale beam-to-column joints and column base joints to be performed at the University of Trento<br />will allow details for these important components to be checked. As far as the HITUBES project is concerned,<br />the main work regards members and joints subject to monotonic, low-cycle and high-cycle fatigue loading.<br />In particular, the project is focusing on: i) extraction of tubular welded and bolted joints from two case<br />studies, i.e. a footbridge and a railway bridge, respectively; ii) definition of weld condition –overmatching and<br />undermatching – electrode selection and post-weld treatment –peening- for welded tubular joints.</p> G. Zanon, A. Kumar, O. S. Bursi, F. Ferrario, A. Giacobbe ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/280 Thu, 24 Mar 2011 00:00:00 +0000 Schiume metalliche: recenti risultati e sviluppi futuri https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/281 <p>In questa rassegna vengono presentati e discussi i risultati degli studi condotti dagli autori negli ultimi<br />anni riguardo la produzione e caratterizzazione di materiali metallici porosi. Dopo le prime esperienze<br />nella produzione di schiume di Al a porosità chiusa, partendo da polveri e con l’aggiunta di TiH2 come<br />agente soffiante, si è passati alla produzione di schiume di diversi metalli a porosità aperta mediante la<br />tecnica “SDP” (sintering and dissolution process) modificata. Un’altra via percorsa per la produzione di<br />schiume a basso costo è la cosiddetta “RP” (replication process), anch’essa sottoposta ad alcune varianti<br />rispetto alla tecnica classica a seconda del metallo o della lega che si intende schiumare. Un importante<br />aspetto di questo filone di ricerca ha riguardato la produzione di schiume partendo da materiale di<br />riciclo, truciolo tal quale per quanto riguarda Al e sue leghe, griglie e pasta recuperate da batterie esauste<br />per le schiume di piombo. Questa rappresenta un’interessante prospettiva, anche sotto il profilo energetico<br />e ambientale, per la conversione diretta del materiale, prodotto di scarto di lavorazioni, in schiume di Al e<br />Pb rispettivamente. Vengono quindi presentati i risultati sperimentali e le problematiche emerse durante il<br />processo di ottenimento della schiuma utilizzando il materiale recuperato. Un ulteriore aspetto ha<br />riguardato la produzione di schiume di Fe che combinano un buon mix tra proprietà meccaniche e<br />requisiti di leggerezza. Infine l’ultimo punto della rassegna illustra i principali risultati della ricerca più<br />recente che riguarda la produzione di elettrodi porosi realizzati in schiume di Pb. Una possibile<br />applicazione potrebbe essere la realizzazione di lamierini in piombo da impiegare come elettrodi<br />microporosi in accumulatori al piombo acido con l’obiettivo di ridurne il peso e migliorarne le prestazioni.<br />Critico da questo punto di vista si presenta il problema del controllo della dimensione della porosità. A<br />tale proposito alcune problematiche devono ancora essere superate e sono tuttora oggetto di<br />sperimentazione. Per tutte le tipologie di schiume prodotte è stata effettuata una caratterizzazione<br />morfologica e meccanica.</p> G. Costanza, M.E. Tata ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/281 Thu, 24 Mar 2011 00:00:00 +0000 Meccanismi di addolcimento ed incrudimento dovuti allo sviluppo di raft in una superlega monocristallina a base di nichel https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/282 <p>Le curve di creep di superleghe a base nichel monocristalline rinforzate dalla precipitazione della fase ?’<br />sono spesso dominate dallo stadio accelerante/terziario dovuto all’accumulazione di un danno interno non<br />direttamente relazionato a meccanismi di frattura, ma piuttosto a una variazione della densità e/o mobilità<br />delle dislocazioni mobili che può essere correlata con la deformazione da creep accumulata.<br />Un’attenta esamina dello stadio accelerante ottenuto sulla superlega SMP14 mostra differenti regimi di<br />accumulazione della deformazione in funzione dalla sollecitazione e temperatura applicate. Tale<br />comportamento sperimentale può essere razionalizzato dall’evoluzione, durante il creep, della morfologia<br />della fase rinforzante ?’.</p> M. Maldini, G. Angella, V. Lupinc ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/282 Thu, 24 Mar 2011 00:00:00 +0000 Fatica ad alta temperatura e ad alto numero di cicli di leghe di alluminio per applicazioni motoristiche https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/283 <p>La progettazione strutturale di parti del motore ottenute per fusione ha l’obiettivo di ottimizzare le forme<br />massimizzando il rapporto resistenza/peso. Le leghe Al-Si sono di particolare importanza in quest’ambito<br />ma i dati di progetto a fatica ed alta temperatura sono scarsi. E’ stata sviluppata una macchina di prova<br />per caratterizzare a fatica materiali sottoposti a temperature fino a 400°C utilizzata successivamente<br />per determinare la riduzione delle prestazioni in funzione della temperatura di prova su campioni estratti<br />da getti industriali di due leghe (i.e. AlSi7Mg e AlSi12).</p> G. Nicoletto, E. Riva ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/283 Thu, 24 Mar 2011 00:00:00 +0000 Metodi di neutralizzazione del Fe in leghe Al-Si da fonderia https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/284 <p>In questo lavoro sono sistematicamente presentate le diverse tecniche utilizzate per neutralizzare gli effetti<br />deleteri prodotti dal Fe in leghe Al-Si da fonderia. Partendo dalle tecniche tradizionali di alligazione,<br />vengono prese in considerazione le aggiunte di elementi quali Mn, Co, Be, Cr e K, i quali risultano efficaci<br />nello stabilizzare la precipitazione di una fase ? poligonale, o a scrittura cinese, con minor effetto infragilente<br />rispetto alle lamelle di fase ?-Al5FeSi. L’utilizzo di metodi di neutralizzazione alternativi, senza cioè l’aggiunta<br />di elementi alliganti, in particolare i trattamenti termici di non-equilibrio e il surriscaldamento del bagno<br />liquido prima della colata, sembrano mostrare buoni risultati nella dissoluzione e frammentazione<br />della fase ?. Tali metodologie vengono descritte in termini di impatto sulle caratteristiche microstrutturali,<br />difettologiche e meccaniche del materiale.</p> G. Timelli, E. Fiorese ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/284 Thu, 24 Mar 2011 00:00:00 +0000 Improvement of EAF efficiency through an integrated control of scrap melting and slag characteristics https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/330 <p>Several innovations have been introduced into the EAF system during the last decades. The improvement<br />of energy efficiency and production rates are probably related to a correct integration of the different systems<br />and to a correct design of the scrap charges as a function of the production rate, of the metal losses<br />and of the energy consumption that are considered an optimal compromise to fulfil a correct economic<br />balance for the melting, decarburation and dephosphoration operation. In order to achieve the aim of an<br />energetic advanced model has been developed through the integration of the energy model of electric and<br />chemical sources with the ones treating the metal bath oxidation and the foaming behaviour of the slags.</p> C. Mapelli, C. Corna, F. Magni ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/330 Fri, 25 Feb 2011 00:00:00 +0000 One bucket charging Fastarc™ in Jacksonville https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/331 <p>This paper describes the main features of the AC Fastarc™ EAF supplied by Danieli to the Gerdau Ameristeel<br />plant in Jacksonville (Florida - U.S.A.). The new state-of-the-art UHP Fastarc™ EAF has a rated capacity of 95<br />sht (? 86 t) and is capable to handle a single bucket practice, with 100% scrap charging practice.<br />Thanks to the extended utilization of chemical energy, by means of DANARC” injection system with<br />Modules technology, and proper sizing of EAF transformer (90 + 12% MVA) the furnace has achieved very<br />fast scrap melting, with promising consumptions figures. The EAF has already achieved Pon time in the<br />range of 35 min, with maximum productivity up to 115 t/h: this results has been achieved thanks to proper<br />oxygen carbon and lime injection, which has allowed to keep good foaming slag condition during all process<br />and lead to fast scarp melting and liquid steel heating up. Moreover the promising performance has been<br />confirmed by the fumes analysis, which has demonstrated the high post-combustion degree inside the EAF.<br />The homogeneous thermal condition of the liquid bath has been clearly proven by limited steel temperature<br />drops between EAF and caster arrival, in spite of process line without ladle furnace upstream<br />the caster. This paper shows the very interesting results in terms of thermal efficiency and consumptions,<br />based on the data collected in the last months of EAF operation, and the innovative design applied in<br />process, mechanical and electrical parts of the EAF.</p> D. Patrizio, M. Orsini ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/331 Fri, 25 Feb 2011 00:00:00 +0000 La tecnologia del forno intelligente (iEAF®): concetti di base, descrizione generale e dettagli della prima installazione https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/333 <p>L’iEAF® di Tenova è un innovativo sistema di automazione per il controllo dinamico e l’ottimizzazione olistica<br />del forno elettrico ad arco. I modelli matematici del processo vengono utilizzati, unitamente alla composizione<br />chimica dei fumi ( acquisita tramite il sistema di analisi proprietario EFSOP™ ), ed insieme anche ad altre<br />informazioni relative allo stato del processo ottenute tramite sensori innovativi sviluppati appositamente per<br />l’applicazione sull’EAF, al fine di calcolare i bilanci di massa ed energia in modo dinamico ed in tempo reale.<br />L’insieme dei modelli e dei sensori permette all’operatore di disporre di informazioni critiche per la produzione<br />quali l’energia netta fornita alla carica metallica, la percentuale di fusione del rottame, la temperatura<br />e composizione del bagno e della scoria.</p> P. Clerici, V. Scipolo, P. Galbiati, E. Malfa, V. Volponi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/333 Fri, 25 Feb 2011 00:00:00 +0000 Nitriding problems on rolled rings made of 42CrMo4 https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/273 <p>Even though the existing nitriding processes allow precise parameters control, some components could not<br />achieve sufficient hardening characteristics. The aim of this work is the determination of the main cause of<br />the incorrect nitrided case formation on some large gears made of UNI EN 42CrMo4 steel, realized from rolled<br />rings. Metallographic analyses were conducted on nitrided specimens made of different heats. Moreover<br />different oil-quenching and tempering were performed on partial finished components (supplied in normalized<br />conditions). Several maintenance time and temperature conditions were tested to understand the effects of<br />grain-size and carbides precipitation on the nitrogen diffusion. Both segregation bands and excessive carbide<br />precipitations near the surface lead to low surface hardness and insufficient effective case depth.</p> S. Barella, M. Boniardi, S. Cincera, M. Bellogini ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/273 Thu, 24 Feb 2011 00:00:00 +0000 Microforatura laser di titanio: studio del processo e valutazione del suo effetto sulla microstruttura del materiale https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/274 <p>Le microlavorazioni effettuate mediante laser di potenza si stanno sviluppando a livello industriale grazie alla<br />tecnologia in continua evoluzione di sorgenti laser innovative. Il conseguente effetto di tipo termico sul<br />materiale risulta essere un aspetto fondamentale sul risultato della lavorazione in questione. Per questo<br />motivo, sorgenti laser che consentono la riduzione del calore introdotto durante la lavorazione risultano essere<br />notevolmente interessanti da studiare per favorire la loro applicazione a livello industriale. In questo contesto<br />si mettono in evidenza l’introduzione dei laser in fibra pulsati per microlavorazioni. Queste sono sorgenti laser<br />innovative che risultano essere estremamente interessanti per lavorazioni di precisione e su piccole<br />dimensioni, grazie alla elevata qualità del fascio laser, l’elevata focalizzabilità ed anche l’elevata produttività.<br />In questo lavoro è proposto uno studio riguardante l’effetto della lavorazione laser, effettuata mediante un<br />laser in fibra, nel processo di microforatura di titanio commercialmente puro. La sorgente utilizzata è un laser<br />in fibra pulsata da 50W, che consente la generazione di impulsi laser di durata nell’ordine dei nanosecondi.<br />Nella prima parte del lavoro è stata identificata una zona di fattibilità tecnologica per la realizzazione di fori<br />ed all’interno della quale sono proposti dei modelli di regressione che legano i parametri di processo agli<br />attributi di qualità dei fori. Successivamente sono identificate due condizioni di processo limite, ovvero quella<br />più energetica e quella meno energetica, sulle quali è stata effettuata un’analisi relativa al danneggiamento<br />termico del materiale a seguito della lavorazione laser. Tale valutazione è stata effettuata mediante misure di<br />nanodurezza, che consentono di valutare variazioni di durezza in zone estremamente contenute nell’ordine di<br />qualche micron sia nelle zone di ingresso e di uscita dei fori sia nella loro sezione trasversale. Il risultato<br />raggiunto indica che la lavorazione laser provoca una variazione sulla durezza del materiale ed è possibile<br />stimare la dimensione della zona termicamente alterata attraverso il profilo di nanodurezze.</p> C.A. Biffi, N. Lecis, B. Previtali, M. Vedani, G. Vimercati ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/274 Thu, 24 Feb 2011 00:00:00 +0000 Caratterizzazione microstrutturale di nummi ufficiali e imitativi del V secolo d.C. https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/275 <p>La riforma di Costantino del 309 d.C. introdusse il sistema monetario basato sulla moneta d’oro, con la quale<br />coesistevano, però, anche nominali d’argento e in leghe di rame: questi ultimi, denominati nummi, subirono<br />tra la fine del IV e il V secolo d. C. una netta riduzione ponderale in seguito alla quale raggiunsero pesi anche<br />inferiori al grammo. Nel presente lavoro sono stati caratterizzati un gruppo di nummi “bronzei” allo scopo di<br />determinarne la composizione chimica e la struttura metallurgica da correlare alla tecnologia di produzione.<br />Sono state applicate tecniche microscopiche (SEM-EDS) su sezioni metallografiche e spettroscopiche (XRF) su<br />campioni integri. I dati ottenuti con le diverse tecniche evidenziano che le monete in bronzo, con alti tenori di<br />Pb, sono state prodotte per deformazione plastica di tondelli ottenuti per fusione entro matrici refrattarie.<br />I valori percentuali delle componenti della lega Cu-Sn, con aggiunte di Pb, rientrano nell’intervallo di<br />composizione di monete bronzee tardoantiche di ambito occidentale.</p> C. Canovaro, I. Calliari, S. Gottardello, M. Asolati ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/275 Thu, 24 Feb 2011 00:00:00 +0000 Caratterizzazione strutturale e meccanica di biomateriali altamente porosi in titanio commercialmente puro per l’ortopedia artroprotesica: il Trabecular TitaniumTM https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/278 <p>Negli ultimo anni, l’uso della tecnologia EBM (Electron Beam Melting, Fusione per Fascio di Elettroni) per la realizzazione<br />di manufatti e componenti di geometria complessa è aumentata fortemente in diversi settori di produzione.<br />Per il settore biomedicale, in particolare, l’uso dell’EBM consente di ottenere solidi cellulari in bio-materiali<br />metallici che possono contribuire fortemente all’osteointegrazione di impianti ortopedici, mantenendo tuttavia buone<br />proprietà meccaniche. In questo lavoro sono stati caratterizzati due differenti solidi cellulari ottenuti tramite<br />EBM di titanio commercialmente puro grado 2. Le strutture indagate non possono essere ottenute in un tempo ragionevole<br />usando tecniche produttive convenzionali a causa della loro complessa forma “spugnosa” tridimensionale.<br />Per questo lavoro sono stati prodotti due differenti tipi di strutture: (A) con una dimensione di singola cella<br />inferiore e (B) con una dimensione di singola cella superiore. Questi solidi sono stati completamente caratterizzati<br />e confrontati con i risultati ottenuti in letteratura con strutture simili in titanio commercialmente puro e Ti-<br />6Al-4V. La densità relativa è stata valutata con differenti metodi, il diametro delle singole porosità è stato calcolato<br />sulla base di immagini ottenute al Microscopio a Scansione Elettronica grazie all’utilizzo di software di analisi<br />di immagine, la composizione valutata utilizzando la spettroscopia a raggi X presente all’interno del microscopio<br />stesso (EDXS, Energy Dispersive X-ray Diffraction), la microstruttura e la dimensione dei grani sono stati<br />indagati utilizzando un attacco chimico ottenuto con soluzione di Kroll (2% HF, 6% HNO3 in acqua) su campioni<br />lucidati a specchio ed infine le proprietà meccaniche sono state misurate utilizzando uno strumento UMTS. La porosità<br />media è risultata essere simile a quella dell’osso spongioso (attorno al 77% per il campione A e attorno all’89%<br />per il campione B). Il diametro medio delle porosità è risultato adeguato a favorire l’osteointegrazione del componente,<br />in particolare per il campione A. La microdurezza Vickers è risultata omogenea all’interno della struttura<br />e l’attacco metallografico ha messo in evidenza una complessa microstruttura caratterizzata da grani di forma<br />irregolare con un elevato rapporto area superficiale su volume e diffusa compenetrazione tra i differenti grani.<br />I test meccanici hanno mostrato che il campione A, come atteso, è più resistente del campione B, mentre il campione<br />B ha mostrato un minor modulo elastico, persino inferiore ai dati di letteratura per l’osso spongioso. I risultati<br />di questo studio suggeriscono che le due strutture cellulari in titanio grado 2 possono essere usate in applicazioni<br />biomedicali per promuovere l’osteointegrazione, in particolare per impianti protesici.</p> E. Marin, A. Lanzutti, S. Turchet, S. Fusi, M. Pressacco, L. Fedrizzi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/278 Thu, 24 Feb 2011 00:00:00 +0000 Rivestimenti spessi di W su CuCrZr per applicazioni nei futuri reattori a fusione nucleare https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/279 <p>Sono stati realizzati simulacri per ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) depositando via<br />Plasma Spraying rivestimenti di W su substrati tubolari di lega CuCrZr. E’ stato ottimizzato uno strato<br />intermedio di Ni, Al e Si per accrescere l’adesione del W sulla lega di Cu e fornire un’interfaccia con coefficiente<br />di espansione termica intermedio. La struttura dello strato intermedio e la distribuzione degli elementi chimici<br />al suo interno e nel rivestimento è stata studiata mediante SEM, EDS, XPS, AES e ICP-ES, nel materiale tal<br />quale e dopo un trattamento termico di 24 ore a 550 °C. I risultati evidenziano che il materiale tal quale non<br />ha macroporosità e che non c’è diffusione a lungo raggio degli elementi chimici dovuta al processo di<br />deposizione. Il trattamento termico non sembra indurre migrazione di Al e Ni nel rivestimento di W.<br />La caratterizzazione è stata completata mediante misure di diffrazione dei raggi X in temperatura fino a 425<br />°C che mostrano come il rivestimento possa sopportare le tensioni che insorgono per il diverso coefficiente di<br />espansione termica di Cu e W.</p> R. Donnini, S. Kaciulis, A. Mezzi, R. Montanari, N. Ucciardello, R. Volterri ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/279 Thu, 24 Feb 2011 00:00:00 +0000 Compositi a matrice di alluminio solidificati in presenza di vibrazioni meccaniche: caratteristiche microstrutturali https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/323 <p>L’applicazione delle vibrazioni meccaniche a uno stampo durante la fase di solidificazione è certamente<br />uno strumento per il controllo della microstruttura e quindi delle caratteristiche finali di un getto.<br />Nel presente lavoro, viene descritta l’evoluzione microstrutturale di una lega AlSi9Cu3 rafforzata<br />con il 10vol.% di SiCp e solidificata in presenza di vibrazioni meccaniche indotte su uno stampo metallico.<br />Il materiale è stato colato in presenza di vibrazioni nell’intervallo di accelerazione compreso tra 0 e 41 volte<br />l’accelerazione di gravità. L’applicazione delle vibrazioni meccaniche ha provocato una dispersione delle<br />particelle di SiC ragionevolmente omogenea su scala macroscopica. Tale miglioramento nella distribuzione<br />del rinforzo è risultato osservabile fino a valori di accelerazione di 10g. Con accelerazione superiori, si sono<br />rilevati fenomeni di segregazione e la formazione di grosse cavità interne ai getti colati. Su scala<br />microscopica, le tecniche di analisi d’immagine, associate a metodologie di analisi statistica, hanno<br />evidenziato fenomeni di clustering e di peggioramento generale nella distribuzione del rinforzo con<br />l’incremento delle vibrazioni applicate. La distribuzione del rinforzo nei getti si è rilevata essere governata da<br />fenomeni di intrappolamento meccanico delle particelle, impossibilitate a muoversi a causa di fronti di<br />solidificazione convergenti. L’esame metallografico ha evidenziato come il grano cristallino dei campioni colati<br />diventi più fine all’aumentare dell’intensità delle vibrazioni.</p> G. Timelli, P. Ferro, F. Bonollo ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/323 Tue, 25 Jan 2011 00:00:00 +0000 The recent development of steels with carbide-free acicular microstructures containing retained austenite https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/268 <p>After a lengthy period of improvement in carbon steel ferrite/pearlite microstructures by microalloying and<br />controlled processing, some attention has focused back more recently upon acicular forms of microstructure.<br />In particular, an interesting advance in this area has been the development, primarily by alloying with Si, of<br />so-called ‘carbide-free’ bainitic steels, where carbon-stabilized retained austenite is substituted for cementite.<br />Transformation induced plasticity (TRIP) sheet steel with enhanced properties, principally targeted for<br />automotive use, and future potential ‘nanobainite’ steel, are two noteworthy examples. Even more recently, this<br />concept of developing steel microstructures containing carbon-enriched retained austenite has been extended<br />further by introducing novel heat treatment procedures to replace bainite with martensite. This nonequilibrium<br />‘quenching and partitioning’ process route, as it is known, offers possibilities of immediate<br />advantage: enhanced strength from a martensitic structure protected from the more damaging effects of<br />carbon, along with the promise of new properties from the retained austenite phase which could potentially<br />contain a very high controlled concentration of carbon.</p> D. Edmonds, D. Matlock, J. Speer ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/268 Sat, 01 Jan 2011 00:00:00 +0000 Effects of different welding technologies on metallurgical anf mechanical properties of DP600 steel welded joints https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/269 <p>Considering the safety standards required in the automotive industry, dual phase (DP) steels have gained their<br />popularity thanks to their higher tensile strength in conjunction with superior formability if compared to the<br />steel grades of similar yield strength. Such properties are related to their microstructure which consists of soft<br />ductile ferrite matrix, strengthened by hard martensitic phase.<br />It is well known that welding processes play an important role in the automotive industry. While the<br />conventional arc-welding processes are well-established, flexible and easy to automate, high power density<br />processes guarantee low distortions, narrow fusion and heat affected zones.<br />The performance evaluation of welded automotive components made in DP steels, with respect to durability or<br />crashworthiness, involves the quantification of the properties change of the welded joint. This work is aimed at<br />evaluating the effects of three different welding technologies (GTAW, PAW, EBW) on DP600 steel properties. In<br />particular, the soundness, the fusion and heat-affected zone microstructure, and the mechanical properties of<br />the welded joints are analyzed and compared in detail.</p> A. Tiziani, P. Ferro, R. Cervo, M. Durante ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/269 Sat, 01 Jan 2011 00:00:00 +0000 Ottimizzazione del processo di pressocolata per il miglioramento delle prestazioni meccaniche in caso di impatto https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/270 <p>Le prestazioni di un componente in lega di alluminio soggetto a prova di impatto si definiscono sulla base<br />dell’energia assorbita durante l’urto e il transitorio di smorzamento della velocità del corpo impattante. I test e<br />gli strumenti di laboratorio sono onerosi e sofisticati per ogni componente, ma attualmente costituiscono<br />l’approccio ideale per il collaudo finale del componente, a meno che gli strumenti CAE siano in grado di<br />sostituire (almeno in parte) i test reali. Un tale obiettivo è sicuramente ambizioso in quanto richiede un’attenta<br />ricerca e comprensione dei fattori che concorrono a definire il comportamento elasto-plastico a rottura del<br />materiale. Ancor più delicata è la caratterizzazione del materiale nel caso di pressocolati in lega di alluminio<br />dove le proprietà meccaniche dipendono fortemente dai difetti di fonderia piuttosto che dalla microstruttura.<br />Il progetto NADIA (New Automotive components Designed for and manufactured by Intelligent processing of<br />light Alloys, Thematic priorities 3 – NMP, Contract N°: 026563-2) del FP6 è stato valutato come il progetto di<br />riferimento nel settore automotive per l’integrazione del processo manifatturiero con la risposta meccanica dei<br />componenti in lega leggera. Al termine della ricerca di base sulle leghe secondarie e sugli effetti degli elementi<br />e i parametri di processo sulle prestazioni del materiale, il progetto prevede l’applicazione ingegneristica delle<br />nuove conoscenze e modelli. Con particolare riferimento ad uno dei dimostratori, il “Rack&amp;Pinion” della CIE<br />Automotive, un nuovo strumento ingegneristico è in grado oggi di trasferire la previsione delle proprietà<br />meccaniche del getto (MAGMASOFT) in un codice FEM per simulazione di impatto (LS-DYNA) attraverso<br />un’avanzata correlazione fra la tensione di rottura locale e i più significativi indici di difettologia per<br />inglobamento da gas o porosità da ritiro.</p> N. Gramegna, E. Della Corte, G. Quaglia, F. Garcia Lorente, I. Loizaga, S. Berrocal ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/270 Sat, 01 Jan 2011 00:00:00 +0000 Panneli aeronautici rinforzati con parti estruse saldatemediante FSW: caratterizzazionemeccanica https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/271 <p>La Friction StirWelding (FSW) è una delle tecniche di giunzione più interessanti per l’industria aeronautica poiché,<br />essendo un processo di saldatura allo stato solido, permette di superare tutti i problemi conosciuti collegati alle<br />trasformazioni di fase dei processi di giunzione allo stato fuso. Tale tecnica, inoltre, permette di ridurre il peso nelle<br />aerostrutture se comparate a quelle ottenute mediante la tecnologia del rivettamento. In questo lavoro viene presentata<br />una caratterizzazione meccanica di un componente ottenuto con tecnologia FSWmediante giunzioni sovrapposte (lap).<br />Il campione simula un pannello bulkhead, ossia un pannello che separa un ambiente pressurizzato di un aeromobile<br />(ad esempio la cabina) da ambienti non pressurizzati (ad esempio la stiva). Tali pannelli (skin) sono usualmente<br />irrigiditi da parti estruse rivettate sul pannello stesso (stringer). In questo caso le parti estruse, con una sezione a forma<br />di T, sono state giuntate al pannello tramite FSWcon configurazione lap sui due lembi di appoggio. Le condizioni di<br />carico sono state scelte per simulare due condizioni operative reali: tensione circonferenziale (hoop stress) e trazione<br />perpendicolare al piano difissaggio (T-pull). I risultati permettono di apprezzare il buon comportamento atteso dal<br />simulatore. Una caratteristica specifica delle giunzioni in configurazione a sovrapposizione (FSWLap), ossia il difetto<br />ad uncino (hook defect), gioca un ruolo significativo nelle rotture osservate durante i test statici e nel fenomeno di<br />innesco delle cricche durante i test ciclici. I risultati indicano che l’attenzione dovrebbe essere focalizzata sul settaggio<br />dei parametri di processo al fine di minimizzare il verificarsi dell’hook defect.</p> G. Scirè Serroni, A. Squillace, U. Prisco, C. Bitondo, A. Prisco ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/271 Sat, 01 Jan 2011 00:00:00 +0000 Caratterizzazione meccanica e microstrutturale di leghe di alluminio pressocolate https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/272 <p>Circa le proprietà meccaniche delle diverse leghe d’alluminio da pressocolata, gli Standard internazionali non<br />forniscono indicazioni utili. Nella normativa UNI EN 1706:2010 viene specificato che provini colati a parte in<br />condizioni di pressocolata non vengono normalmente realizzati e che i valori meccanici sono da intendersi a<br />titolo indicativo. Questo lavoro confronta sotto molteplici aspetti due leghe d’alluminio della serie EN AC<br />46xxx. In particolare le prove sperimentali sono condotte su leghe della famiglia AlSi9Cu3(Fe) e<br />AlSi11Cu2(Fe) colate utilizzando uno stampo multi-impronta per provette. Tali leghe sono caratterizzate da un<br />punto di vista meccanico e microstrutturale, analizzando in particolare la dimensione e distribuzione dei<br />cristalli di ?-Al, e la distribuzione della frazione eutettica all’interno delle provette. I risultati sperimentali<br />stabiliscono come la normativa sottostimi i valori minimi delle proprietà meccaniche delle leghe d’alluminio<br />pressocolate e non ne fornisca invece le caratteristiche potenziali.</p> G. Timelli, S. Ferraro, F. Grosselle, F. Bonollo, F. Voltazza, L. Capra ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/272 Sat, 01 Jan 2011 00:00:00 +0000 Studio per lo sviluppo di nuovi rivestimenti ceramico compositi impiegabili in sistemi abradibili https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/369 <p><span style="font-size: 10px;">Una strategia per l’incremento delle prestazioni delle turbine a gas consiste nella riduzione del trafilamento</span><br />dei gas nella zona ad alta temperatura della turbomacchina grazie alla riduzione della distanza tra la<br />sommità delle palette e la copertura protettiva della cassa della turbina. A tal fine sono stati studiati sistemi<br />abradibili realizzati mediante diverse tecniche. Sono stati realizzati sistemi compositi compositi a base<br />CoNiCrAlY/Al2O3 mediante tecnica Air Plasma Spray (APS), a base NiCrAlY/graphite mediante tecnica Laser<br />Cladding e barriere termiche spesse e porose. Le resistenze all’ossidazione e alla fatica termica dei rivestimenti<br />sono state valutate per mezzo di prove di ossidazione isoterma e ciclica. I rivestimenti compositi<br />CoNiCrAlY/Al2O3 e NiCrAlY/graphite dopo 1000 ore a 1100°C non hanno mostrato rilevanti modificazioni<br />microstrutturali. La resistenza all’ossidazione dei nuovi rivestimenti compositi soddisfa le specifiche dei<br />produttori, gli “Original Equipment Manufacturer” (OEM). Le barriere termiche spesse e porose superano i test<br />di fatica termica imposti dalle procedure degli OEM. La durezza di tali rivestimenti suggerisce il loro uso in<br />combinazione con palette dotate di rivestimento abrasivo sull’estremità. Le barriere termiche hanno mostrato<br />buone caratteristiche di abradibilità.</p> U. Bardi, C. Giolli, A. Scrivani, G. Rizzi, F. Borgioli, A. Fossati, K. Partes, T. Seefeld, D. Sporer, A. Refke, C. Giordano ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/369 Thu, 25 Nov 2010 00:00:00 +0000 Effect of different contact formulations used in commercial FEM software packages on the results of hot forging simulations https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/370 <p><span style="font-size: 10px;">Commercial FEM-software packages are widely used in the industry to predict material flow, temperature</span><br />distribution and die load during the forging process. Contact in conjunction with plastic material behaviour,<br />which is typical for forging simulations, leads to highly nonlinear equations in the FEM algorithms, which<br />may cause problems in numerical convergence. Some FEM software providers handle this problem by<br />automatic contact damping or similar algorithms. However, the user has mostly no detailed information about<br />adjustments and prediction accuracy. The only possibility for the user to have an impact on the contact<br />behaviour is to set a friction factor and to choose a friction model (e.g. Coloumb or Shear) appropriate to the<br />investigated process. Friction factors are often measured by standard tests like the ring compression test which<br />should be valid for all used software packages. In this paper a benchmark between three software programs is<br />performed based on a model for ring compression tests under typical hot forging conditions. The commercial<br />FEM-software programs Deform2D, Forge2007 and Abaqus are compared by generating a nomogram for each<br />software package. For all simulations identical physical (temperature, flow curves etc.) as well as numerical<br />influence parameters are used. The simulations show a significant divergence in the results depending on the<br />used FEM-software. This leads to the conclusion that a friction coefficient which is true for one software<br />package can not be transferred directly into another one.</p> T. Hatzenbichler, O. Harrer, B. Buchmayr, F. Planitzer ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/370 Thu, 25 Nov 2010 00:00:00 +0000 Benefits from using high thermal conductivity tool steels in the hot forming of steels https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/371 <p><span style="font-size: 10px;">Hot stamping is a fairly novel technology where tool steels play a capital role, they strongly influence the</span><br />properties of the obtained component, the die has a strong contribution to investment and maintenance costs<br />and above all, the influence on produced component cost is unusually high. This is so because productivity is<br />a capital cost factor in this technology, and tool material together with cooling strategy has a great effect on<br />attainable cycle time. In stationary regime, the heat has to be transported from the produced piece to the<br />cooling fluid as fast as possible. Here the cooling strategy and even more the tool material thermal<br />conductivity are the determinant factors, taking for granted that the sheet-tool contact and the cooling fluid<br />turbulence are sufficient. Moreover the thermal conductivity of the tool material influences the aggressiveness<br />of the cooling strategy that can be employed, since it’s one of the main determining factors in the thermal<br />shock resistance. The tribological behaviour of the tools is strongly dependant on the sheet coating employed.<br />AAAIn this work the requirements on press hardening dies have been precisely determined through simulation<br />and experimentation. Then several hot work tool steels have been developed with extreme thermal conductivity<br />and with the wear resistance adapted to every specific sheet coating. In the evaluation of these tool steels it<br />has been seen that the predicted tool material requirements were indeed the necessary ones.</p> I. Valls, B. Casas, N. Rodríguez, U. Paar ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/371 Thu, 25 Nov 2010 00:00:00 +0000 Metodologie chemiometriche e loro applicazioni allo studio della corrosione https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/372 <p><span style="font-size: 10px;">Scopo di questo articolo è introdurre il lettore all'applicazione di metodologie chemiometriche</span><br />- nello specifico Design of Experiment (DoE), classificazione e techniche di modelling -<br />che correntemente non sono ampiamente diffuse nell'ambito dello studio della corrosione.<br />Attraverso la descrizione di alcuni esempi sarà dimostrato come queste metodologie possono essere applicate<br />con l’intento di migliorare la qualità del workflow di un laboratorio di ricerca.</p> G. Luciano, P. Traverso, P. Letardi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/372 Thu, 25 Nov 2010 00:00:00 +0000 Effects of mandrel shape on deformation behavior for hot mandrel bending of elbows https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/373 <p><span style="font-size: 10px;">Elbows of steel pipe joints are used in the industrial plants and are mainly manufactured by the hot mandrel</span><br />bending from raw material of straight steel pipe. Elbows are generally manufactured at elevated<br />temperature by means of pushing, expanding and bending of pipes simultaneously, using the inner<br />tool of mandrel. Characteristics of mandrel bending strongly depend on the integrated shape and<br />dimensions of the mandrel. We investigate the effects of shape and dimension of mandrel on deformation<br />behaviors for hot mandrel bending of elbows, conducting experimental test and numerical analysis. We<br />clarify the effects of bending radius ratio Rout/Dout, expansion ratio Dout/Din, mandrel length ratio L/Dout<br />and other items of mandrel shape. And optimum conditions of mandrel are estimated as conclusion.</p> H. Naoi, H Takagi, N. Tsugawa, A. Hozumi, S. Kawanishi, S-T. Jang, M. Wada, T. Yamakawa, T. Kurita, H. Sakai, T. Maruyama ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/373 Thu, 25 Nov 2010 00:00:00 +0000 Caratterizzazione microstrutturale ed elettrochimica di rivestimenti per applicazioni in campo energetico https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/365 <p><span style="font-size: 10px;">Il miglioramento delle prestazioni dei rivestimenti spessi nel campo energetico è di notevole importanza</span><br />in quanto le tecnologie attualmente a disposizione sono molto costose e presentano problemi di diversa<br />natura, principalmente nel campo della resistenza alla corrosione. Il materiale di substrato scelto<br />è un acciaio ASTM 387 grado 22, su cui saranno depositati rivestimenti in Nichel chimico, riporti metallici<br />o cermet depositati con tecnologia HVOF (High Velocity Oxygen Fuel) e rivestimenti ceramici depositati<br />con tecnica APS (Arc Plasma Spray). I sistemi rivestiti sono composti da: substrato + rivestimento, substrato +<br />interlayer + rivestimento. Alcuni di questi sistemi sono stati sigillati con resina epossidica.<br />Le varie combinazioni di rivestimenti sono state caratterizzate tramite microscopia ottica, misure<br />di microdurezza e analisi SEM con sonda EDXS, per studiare microstruttura e composizione chimica.<br />Per testare il comportamento a corrosione dei rivestimenti sono state eseguite misure di polarizzazione<br />potenziodinamica in soluzione simulante un ambiente simile a quello delle centrali geotermiche. I risultati<br />hanno messo in evidenza un effetto barriera, fornito dai rivestimenti studiati in questo lavoro.</p> A. Lanzutti, A. Bertolozzi, E. Marin, M. Lekka, M. Magnan, M. Salemi, L. Fedrizzi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/365 Mon, 25 Oct 2010 00:00:00 +0000 Effect of thermomechanical processing on the microstructure of Si-Mn TRIP steel https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/366 <p><span style="font-size: 10px;">High strength and ductility of the transformation-induced plasticity (TRIP) steels are attributed to straininduced</span><br />martensitic transformation of the retained austenite in the multiphase microstructure (ferrite and<br />bainite). Thermomechanical processing (TMP) was performed on Si-Mn bulk TRIP steel using a computer<br />controlled torsion machine with different rolling schedules, by varying the deformation in the austenitic<br />recrystallization region and non-recrystallization region, as well as the isothermal hold temperature for ferrite<br />transformation. It was found that the choice of applied strain and temperature of deformation prior to<br />transformation had a strong impact on transformation kinetics, final multiphase (ferrite, bainite and retained<br />austenite) structure characteristics and mechanical properties of TRIP steel. The volume fraction of retained<br />austenite was measured by both X-ray diffraction and image analysis method. The retained austenite volume<br />fraction varied with strain in the non-recrystallization region. The increase of percentage reduction in the nonrecrystallization<br />region results in a greater amount of elongated austenite grains and deformation bands in<br />the interior of the grains consequently very fine ferrite structures were formed. Furthermore, the dynamically<br />recrystallized austenite structure tends to retain more austenite at room temperature.</p> M. El Mehtedi, S. Spinarelli, J. Zrnik ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/366 Mon, 25 Oct 2010 00:00:00 +0000 Leghe di cobalto prodotte per fusione: microstrutture, proprietà meccaniche e meccanismi di frattura https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/367 <p><span style="font-size: 10px;">Campioni di lega di cobalto (stellite 6), prodotti per microfusione, sono stati sottoposti a prove di trazione e di</span><br />fatica a differenti temperature. La microstruttura è risultata essere dendritica, costituita da una matrice ricca<br />in cobalto e da zone interdendritiche lamellari composte da miscele eutettiche ad alto contenuto di carburi.<br />Non sono state notate variazioni, indotte dal mantenimento alla temperatura di prova, nella forma,<br />dimensioni e distribuzione delle dendriti e dei carburi. L’effetto della temperatura sulle proprietà meccaniche<br />è, nell’intervallo esplorato, abbastanza limitato. Non sono stati osservati cambiamenti nel meccanismo di<br />frattura al variare della temperatura. La frattura, nella prova di trazione e nella parte di schianto della prova<br />di fatica, procede mediante scollamenti interdendritici con fratture a basso assorbimento di energia.<br />Il completamento della frattura avviene nelle dendriti per quasi clivaggio. Nelle prove di fatica, la cricca si<br />propaga all’interno delle dendriti e la frattura avviene lungo i piani cristallografici, nei quali, a causa della<br />bassa energia dei difetti di impilamento, possono avvenire scorrimenti planari su aree estese, conferendo alla<br />superficie di frattura una caratteristica morfologia a gradini.</p> G. Scavino, P. Matteis, G.M.M. Mortarino, D. Firrao ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/367 Mon, 25 Oct 2010 00:00:00 +0000 Prove in campo di interferenza da CA su provini in libera corrosione e in protezione catodica https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/368 <p><span style="font-size: 10px;">Le recenti attivazioni delle linee ad alta velocità/alta capacità (AV/AC), elettrificate con un sistema di</span><br />alimentazione a 25kV e 50 Hz con autotrasformatori (2×25kV), all'interno della rete ferroviaria<br />italiana convenzionale, alimentata a 3kV in corrente continua, fanno sì che l’ipotesi di<br />sovrapposizione di interferenze di corrente continua e alternata su strutture metalliche interrate sia<br />diventata, in Italia, una realtà oggettiva da investigare. Da novembre 2008 sono in corso, in collaborazione<br />con l’Istituto Sperimentale RFI di Roma, prove di corrosione libera e di protezione catodica su provini in<br />acciaio al carbonio interrati presso il campo prove allestito da RFI al km 91 del tratto Roma-Napoli della linea<br />alta velocità/alta capacità Milano-Napoli. Scopo delle prove è verificare l’effetto dell’interferenza da corrente<br />alternata sulla velocità di corrosione e sul livello di protezione al fine di definire le soglie critiche e i<br />criteri di protezione da adottare in presenza di tale tipologia di interferenza elettrica.</p> A. Brenna, A. Trombetta, M. Ormellese, L. Lazzari ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/368 Mon, 25 Oct 2010 00:00:00 +0000 Caratterizzazione meccanica delle fasi dell’acciaio Duplex 2205 mediante nanoindentazione https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/360 <p><span style="font-size: 10px;">Gli acciai Duplex sono caratterizzati dall’avere una struttura bifasica costituita da austenite e ferrite;</span><br />le loro proprietà meccaniche dipendono dall’interazione di molti fattori, quali la composizione chimica,<br />la morfologia delle fasi ed il rapporto austenite/ferrite. Quest’ultimo diminuisce all’aumentare della<br />temperatura di deformazione. La caratterizzazione meccanica delle due fasi risulta estremamente difficile<br />con le prove meccaniche tradizionali, le quali forniscono un valor medio e quindi il loro contributo congiunto.<br />Allo scopo di determinare il contributo e le proprietà di ogni singola fase, è stato quindi adoperato un nuovo<br />metodo basato sulla tecnica della nanoindentazione. I campioni in Duplex 2205 analizzati, sono stati<br />precedentemente deformati a caldo a 950, 1000, 1100, 1150 e 1200 °C allo scopo di determinare l’effetto<br />della temperatura di deformazione sulle proprietà meccaniche di ogni singola fase.</p> M. El Mehtedi, S. Spigarelli, P. Ricci, C. Paternoster, E. Quadrini ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/360 Sat, 25 Sep 2010 00:00:00 +0000 Grain size prediction during open die forging processes https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/361 <p><span style="font-size: 10px;">One of the most important target parameters during open die forging is the microstructure, respectively</span><br />the grain size. This paper details different semi-empiric models that ultimately help to predict the microstructure<br />properties of a forged block. As a first step, trials in industrial scale were performed by Buderus Edelstahl<br />GmbH and attended by SMS Meer GmbH. The collected process data was used by the Institute of Metal Forming<br />(IBF) for the numerical analysis of the open die forging process and to validate the microstructure prediction<br />module STRUCSIM. The numerical prediction of the grain size shows a good agreement with the results<br />obtained from the metallography. In a second step models for the core fibre of a forged block were developed<br />at the IBF. The models use data from the online process measurement and simplified plastomechanical<br />interrelations for the calculation of equivalent strain and the temperature in the core of the forged part during<br />the process. With their results the microstructure in the core fibre of the workpiece can be predicted online.<br />The models are still in development and the most recent results will be presented in this paper.</p> D. Recker, M. Franzke, G. Hirt, R. Rech, K. Steingießer ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/361 Sat, 25 Sep 2010 00:00:00 +0000 Microalloyed steels for high-strength forgings https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/362 <p><span style="font-size: 10px;">In the past thirty-five years, two families of microalloyed (MA) steels have been developed for high strength bar</span><br />and forging applications. The first family was introduced in 1974 and represented the medium carbon steels<br />to which were added small amounts of niobium or vanadium. These early medium carbon contents steels<br />exhibited pearlite-ferrite microstructures and showed good strength and high-cycle fatigue resistance.<br />About 15 years later, microalloyed multiphase steels were introduced, which had microstructures comprised<br />of mixtures of ferrite, bainite, martensite, and retained austenite, depending on the composition<br />and processing. These steels were capable of reaching very high strengths, with good fatigue resistance<br />and high fracture resistance. Prior to the early 1970s, high strength forgings could be obtained only by final<br />heat treatment, involving reheating, quenching and tempering (QT). It has been shown repeatedly that the air<br />cooled forgings made from MA pearlite-ferrite steels can exhibit strengths and fatigue resistances similar<br />to those of the more expensive heat treated forgings. This paper will follow the development<br />of the microalloyed pearlite-ferrite steels over the past 35 years.</p> A. J. DeArdo, C. I. Garcia, M. Hua ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/362 Sat, 25 Sep 2010 00:00:00 +0000 Thixoforming M2 tool steel: a study of different feedstock routes https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/363 <p><span style="font-size: 10px;">Different aspects of thixoforming M2 tool steel feedstock produced through deformation recrystallization</span><br />and partial melting (RAP) and through Sprayforming routes. The spheroidal microstructures obtained<br />are compared as are the resulting properties after thixoforming. Experiences on die materials are described<br />as are the various challenges of thixoforming high melting point alloys.</p> P. Kapranos, D. H. Kirkwood ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/363 Sat, 25 Sep 2010 00:00:00 +0000 Vacuum treatments for hydrogen removal in 140 ton ladle for big ingots casting https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/364 <p><span style="font-size: 10px;">Hydrogen removal can be accomplished via different steelmaking routes (VOD, ASEA, RH). Focus was given</span><br />on the first two technologies. As main differences between the systems based on a (multi)-plug equipped ladle,<br />in VOD the vacuum chamber is obtained by coupling a roof with a tank, in ASEA plant<br />–where electromagnetic melt stirring is also exploited - coupling occurs directly with the ladle, leading often<br />to a non perfect sealing. Moreover, VOD plant is able to perform under vacuum steel degassing treatment<br />at pressure values lower than usually reached in ASEA plant, and is also equipped with a oxygen lance<br />allowing to produce stainless steels with very low carbon and nitrogen content. The industrial need<br />of achieving very low hydrogen contents for big ingots casting with an acceptable costs/benefits ratio called<br />for a comparison between performances of different vacuum treatments strategies. A CSM numerical<br />degassing model was applied to 140 ton ladle conditions either after ASEA or VOD treatment.</p> M. Paura, M. De Santis, M. Calderini, S. Neri, R. Palomba, L. Sartini ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/364 Sat, 25 Sep 2010 00:00:00 +0000 Automation systems for heat treatment and controlled cooling of plates and bars https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/354 <p><span style="font-size: 10px;">Be it a plate or a bar, uniformity of mechanical properties is an important indicator of superior quality.</span><br />To manufacture such products the cooling systems are required to be properly controlled and tuned.<br />In the conventional practice, the mechanical properties are tested after the product is manufactured.<br />This leaves no room to take any corrective action. An accurate estimation of property during actual processing<br />stage itself is required to control the cooling system. Danieli has developed PQM and QTB PLUS systems for<br />monitoring and control of plates and bars respectively in real time. The estimation of mechanical properties<br />such as Yield Strength, Tensile Strength, Hardness, and Elongation is made with the help of a series of<br />interconnected, physically based mathematical models, complemented by empirical and data driven<br />techniques to include processing uncertainties. The accuracy of the PQM system is ± 54 MPa for both YS and<br />UTS, and ± 32 points for HV. And that for the QTB PLUS system is ± 20 MPa for YS, and ± 25 MPa for UTS.<br />Such systems are useful for Testing, Quality Assurance, and Process Control. QTB Plus has been implemented<br />in Riva Plants at Verona (Italy) and Seville (Spain). PQM is scheduled to be implemented in Iran this year.</p> A. Mukhopadhyay, L. M. Galasso ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/354 Sun, 25 Jul 2010 00:00:00 +0000 Consteel© EAF and conventional EAF: a comparison in maintenance practices https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/355 <p><span style="font-size: 10px;">The present paper highlights the main differences between Consteel® and conventional EAF technologies</span></p><p>regarding scheduled and unscheduled maintenance practices. The study has been made on the basis of data<br />collected in plants with high maintenance standards and more than 10 years of operational experience.<br />These data have been analyzed and organized in a comparison table where they have been associated with the<br />relevant maintenance costs. The comparison shows that the Consteel® technology achieves a significant<br />reduction in the overall maintenance costs compared to a conventional EAF.</p> F. Memoli, A. Grasselli, C. Giavani ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/355 Sun, 25 Jul 2010 00:00:00 +0000 Effetto dei parametri di trattamento termico sull’arricchimento superficiale di rame in un acciaio 20 Mn4 https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/356 <p><span style="font-size: 10px;">Il fenomeno “HOT-SHORTNESS” affligge principalmente gli acciai prodotti con forno ad arco elettrico</span><br />ed è causato dal residuo di rame presente nel rottame impiegato per la produzione.<br />Esso, infatti, è responsabile della formazione di cricche superficiali durante le lavorazioni di forgiatura e<br />laminazione a caldo. Scopo del presente lavoro è indagare il comportamento del rame in un acciaio 20Mn4<br />contenente il 0.33% di Cu, sottoponendo il materiale a cicli di trattamenti termici. Sono stati indagati<br />parametri quali temperatura e tempo di mantenimento, al fine di ottimizzare il processo, ridurre la formazione<br />di agglomerati di Cu in posizione intergranulare, e ottenere così le condizioni di processo utili<br />alla diminuzione della difettosità superficiale dell’acciaio trattato. Sono perciò stati eseguiti sul materiale<br />diversi trattamenti termici in atmosfera, nel campo di lavorabilità a caldo dell’acciaio, variando durata<br />del trattamento e temperatura di mantenimento. A conclusione del lavoro sono state individuate le condizioni<br />di trattamento idonee all’ottenimento di un acciaio con ridotta difettosità superficiale, escludendo l’intervento<br />sulla composizione chimica del materiale e dell’atmosfera impiegata nel forno.</p> M. Dabalà, K. Brunelli, V. Zin, F. Toschi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/356 Sun, 25 Jul 2010 00:00:00 +0000 Metallic materials compatibility in E22 and M15 motor fuel blends https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/357 <p><span style="font-size: 10px;">Factors influencing the potential corrosiveness of E22 and M15 motor fuels were studied using immersion</span><br />and electrochemical corrosion tests. The latter were carried out using fuels at 18 °C and 50 °C<br />with and without additions of water contaminants (inorganic acids, chloride ions, and salts).<br />The corrosion behaviour of carbon steels (St 52, 100Cr6), stainless steels (AISI 304, AISI 440 C)<br />and aluminium alloys (AlMg3, 6056 aluminium alloy) was evaluated.<br />AISI 304 was fully compatible either in as-received or modified fuels in all experimental conditions<br />here imposed. AISI 440 C steel was able to develop a homogeneous passive film when was exposed at 18 °C,<br />but a loss of corrosion resistance was detected when the temperature raised to 50 °C. Aluminium alloys<br />were the poorest performers in these fuels, exhibiting significant damaging under the form of surface pitting.<br />Carbon steels exhibited reasonable resistances only in E22 and M15 fuels at 18 °C.</p> M. De Sanctis, A. Dimatteo, GF. Lovicu, D. Marc, R. Valentini ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/357 Sun, 25 Jul 2010 00:00:00 +0000 Softening behaviour at hot rolling of FeSi alloys with phase transformation https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/358 <p><span style="font-size: 10px;">The microstructure of hot rolled strips affects to a large extent the resulting microstructure of the cold rolled</span><br />and finally annealed FeSi based electrical steels. In this paper the hardening and softening behaviour<br />of FeSi alloys with phase transformation at hot rolling will be regarded. It will be pointed out that the present<br />models describe the processes at hot rolling only in an incomplete way.</p> W. Müller, J. Schneider, W. Jungnickel, H. Hermann, R. Kawalla ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/358 Sun, 25 Jul 2010 00:00:00 +0000 Valutazione dello stato di corrosione di tubazioni interrate in acciaio in presenza di correnti vaganti https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/359 <p><span style="font-size: 10px;">La memoria illustra le indagini e le metodologie impiegate per la stima delle condizioni di corrosione</span><br />di tubazioni interrate in presenza di correnti vaganti disperse da impianti di trazione elettrica.<br />Il campionamento è stato effettuato con criterio di “cluster”, cioè relativo a famiglie omogenee delle zone<br />della rete idrica con diversa potenzialità di interferenza. In ciascun sito sono state eseguite registrazioni<br />del potenziale, misure di caduta ohmica laterale per l’estrapolazione del potenziale vero, la misura<br />della resistività del terreno secondo il metodo Wenner, analisi chimica del terreno (pH, cloruri e solfati<br />sull’estratto acquoso). I risultati sono stati elaborati al fine di definire il rischio di corrosione nelle zone<br />in prossimità delle fonti di interferenza. La valutazione del rischio di corrosione è stata basata su indici<br />definiti sulla base di: potenziale medio e notturno; potenziale in corrispondenza alla deviazione standard<br />+2?; permanenza temporale delle condizioni anodiche e la stima della velocità di corrosione calcolata<br />con il metodo della polarizzazione lineare. Il modello proposto e discusso si è dimostrato di agevole<br />applicazione e ha permesso di classificare in ordine di rischio di corrosione le zone investigate</p> F. Duranti, L. Lazzari, F. Marelli, S. Tani ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/359 Sun, 25 Jul 2010 00:00:00 +0000 Caratterizzazione microstrutturale degli acciai sinterizzati https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/349 <p><span style="font-size: 10px;">Le caratteristiche dei materiali sinterizzati dipendono sinergicamente da molteplici fattori.</span><br />La microstruttura è in grado di fornire un quadro sintetico del prodotto ottenuto mediante una data serie di<br />variabili di processo ed è direttamente correlata alle proprietà finali del sinterizzato.<br />La microstruttura dipende dalla natura dei materiali e dalle tecnologie di processo ma può essere usata per<br />mettere a punto le proprietà ottimali del sinterizzato attraverso modifiche del processo stesso suggerite dal<br />controllo metallografico. È allora indispensabile conoscere le microstrutture tipiche degli acciai sinterizzati,<br />conoscere la relazione microstruttura-proprietà, mettere in relazione l’evoluzione microstrutturale coi differenti<br />schemi di processo cui i vari tipi di acciai sono sottoposti. La metallografia si avvale di diverse tecniche<br />sperimentali. Anche nella sua forma più semplice, preparazione idonea dei provini e microscopia ottica,<br />l’esame metallografico, se svolto con particolare cura, è un potente mezzo, poco costoso, per la messa a punto<br />ed il controllo del processo e delle proprietà del prodotto sinterizzato. Nel lavoro sono illustrati alcuni esempi<br />di microstrutture di acciai sinterizzati e ne viene suggerita l’interpretazione.</p> M. R. Pinasco, G. Pellati ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/349 Fri, 25 Jun 2010 00:00:00 +0000 Experiences in manufacturing of forgings for power generation application https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/351 <p><span style="font-size: 10px;">Sufficient available energy is the precondition for a high standard of living in each country. This fact calls for</span><br />the need of an appropriate number of power generation plants with improved technologies to achieve higher<br />efficiency combined with reduced environmental pollution – a challenge, which is not only aimed to the power<br />station manufacturers but also to the producer of forgings who have to manufacture components from more<br />and more higher alloyed materials and for this reason more complex manufacturing processes.<br />This paper reports about experiences in the fabrication of forged components for gas and steam turbine<br />application up to achieved mechanical properties and NDT results, focused on the newer materials<br />with improved high temperature capability, and here the steels of the 9-12% Cr class developed in the frame<br />of the European Cost research programme.</p> G. Zeiler, R. Bauer, A. Putschoegl ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/351 Fri, 25 Jun 2010 00:00:00 +0000 Valutazione della vita utile di acciaio zincato verniciato: esposizioni su campo e prove di laboratorio https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/352 <p><span style="font-size: 10px;">Al fine di studiare a fondo le relazioni che intercorrono tra l’invecchiamento artificiale e quello naturale,</span><br />sei diversi campioni zincati e rivestiti con primer e top coat sono stati esposti per 12 mesi in 3 diversi ambienti<br />naturali: Trento (Italia), rappresentativo del clima continentale, Marsiglia (Francia) di clima mediterraneo<br />e Daytona (USA) di ambiente tropicale umido. In tali siti sono stati raccolti, durante l’esposizione, i principali<br />dati meteorologici. I rivestimenti sono stati testati in laboratorio mediante prove accelerate tradizionali<br />(camera a nebbia salina, esposizione UV, etc). L’analisi delle proprietà protettive dei rivestimenti<br />e il monitoraggio dello stato di degrado è stato effettuato mediante misure elettrochimiche.<br />I risultati dimostrano che il tempo trascorso in presenza di condensa e cloruri sembra il fattore determinante<br />il degrado del sistema di protezione. L'esposizione naturale induce un degrado misurabile, in grado<br />di classificare l'aggressività dei diversi siti di esposizione. Questo fatto è dovuto alla presenza di cloruri,<br />alla maggiore energia di radiazione solare e al maggior tempo di condensa. L'ambiente urbano,<br />con la presenza di inquinanti, può influenzare maggiormente il degrado del substrato metallico,<br />più che influire sul deterioramento delle proprietà di barriera del rivestimento organico.</p> M. Fedel, F. Deflorian, S. Rossi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/352 Fri, 25 Jun 2010 00:00:00 +0000 Trattamento di nitrurazione ionica di una lega di titanio commercialmente puro e di una lega Ti-6Al-4V https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/353 <p><span style="font-size: 10px;">Nel presente lavoro sono state analizzate due leghe di titanio sottoposte a trattamenti di nitrurazione ionica</span><br />al fine di indagare l’influenza sia della composizione del materiale trattato sia dei parametri di processo<br />utilizzati. Le indagini sperimentali sono state svolte attraverso analisi della microstruttura, misure<br />di composizione nello spessore mediante spettroscopia a emissione ottica e profili di microdurezza.<br />Tra i risultati ottenuti si è evidenziato come i maggiori valori nei profili di microdurezza e di composizione<br />nello spessore nitrurato si riscontrino nei campioni sottoposti a trattamenti prolungati o a cicli di diffusione<br />alternati ai periodi di esposizione in atmosfera attiva. Si è dimostrato come l’arricchimento di azoto avvenga<br />in misura maggiore nella lega di Ti-6Al-4V rispetto al titanio commercialmente puro a parità di condizioni<br />di trattamento. Infine nella lega Ti-6Al-4V durante il trattamento di nitrurazione si è misurato un accumulo<br />di alluminio e di vanadio immediatamente a valle dello strato dei composti che contribuisce ad incrementare<br />la durezza degli strati sub- superficiali.</p> S. Farè, N. Lecis, M. Vedani, G. Vimercati, A. Silipigni, D. Corti, P. Favoino ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/353 Fri, 25 Jun 2010 00:00:00 +0000 Development of advanced high strength steels for automotive applications https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/300 <p>The big issues that the automotive industry confronts are those concerned with environment and safety. The<br />lightweighting of the autobody plays one of the key roles for the development of environment-friendly vehicles<br />through the improvement of fuel efficiency and CO2 reduction. Advanced High Strength Steels (AHSS) are<br />worth noticing as the most promising materials for the weight reduction of autobody with securing the<br />crashworthiness and cost competitiveness still more. Considering such significances of AHSS to both steel<br />makers and car manufacturers, some recent progresses are reviewed on the development of various steel types<br />of AHSS including TWIP steel, hot-dip galvanizing technologies to improve the coating quality, and the issues<br />for AHSS forming technologies by illustrating the noticeable activities.</p> Y. S. Jin ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/300 Thu, 24 Jun 2010 00:00:00 +0000 Effetto della morfologia superficiale sulla resistenza a usura e a corrosione dell’acciaio 41CrAlMo7 nitrurato, nitrocarburato e post-trattato https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/345 <p><span style="font-size: 10px;">Utilizzando diverse tecniche sperimentali, sull’acciaio 41CrAlMo7 è stata valutata l’efficacia di nuovi</span><br />trattamenti post-nitrurazione e post-nitrocarburazione nel miglioramento sia della resistenza a corrosione in<br />ambiente salino che del comportamento tribologico. I risultati sperimentali hanno evidenziato il ruolo decisivo<br />svolto dallo stato superficiale, chimico e morfologico, indotto dai trattamenti termochimici preliminari, il quale<br />condiziona l’evoluzione microgeometrica prodotta dai trattamenti successivi. Ciò porta ad evidenti<br />conseguenze, sia positive che negative, sul comportamento chimico e/o tribologico dei provini esaminati.</p> R. Sola ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/345 Tue, 25 May 2010 00:00:00 +0000 Computer simulation of the heat treatment process applied to a forged shaft https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/346 <p><span style="font-size: 10px;">Process modelling using finite elements analysis is very effective to design an optimized process in order</span><br />to obtain high quality forging parts. For instance, the application of computational analysis on heavy forgings<br />allows the definition of an adequate forging process in terms of temperature, pressure and ramp speed<br />as well as the heat treatment procedure. Quenching and tempering represent a critical phase in the production<br />of heavy forged steel parts. In fact, improper cooling can cause the obtainment of undesired microstructure<br />(i.e. bainite instead of martensite at the component surface as a consequence of a soft cooling) or unexpected<br />residual stress distribution, related to severe heat treatment steps causing cracks. The aim of the present study<br />was to evaluate the adequacy of an industrial heat treatment procedure applied to a heavy 4140 steel forged<br />shaft by means of finite elements simulation, a technique able to predict the temperature/time distribution<br />along the thickness of the forged part in various heating or cooling conditions. A comparative study<br />of experimental and numerical superficial temperature distribution was also proposed, allowing the validation<br />of the numerical model used and, subsequently, of the internal temperatures and stresses distribution.</p> G.M. La Vecchia, A. Pola, F. Zola ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/346 Tue, 25 May 2010 00:00:00 +0000 Meccanismi di erosione dell’acciaio a contatto con calcestruzzo fresco https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/347 <p><span style="font-size: 10px;">L’articolo affronta lo studio dei processi di danneggiamento delle superfici metalliche di impianti operanti</span><br />a contatto con calcestruzzo fresco. Sono descritti i risultati di una ricerca, tuttora in corso, condotta su diversi<br />tipi di acciaio, allo scopo di individuare i meccanismi del danneggiamento e il ruolo della corrosione.<br />Le prove sono state eseguite in malta di cemento con l’aggiunta di superfluidificanti e ritardanti<br />in modo da permettere tempi lunghi di prova.</p> M. Cabrini, M. Cortellini, S. Lorenzi, P. Marcassoli, T. Pastore ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/347 Tue, 25 May 2010 00:00:00 +0000 Prove di laboratorio su sonda di potenziale con elettrodo di zinco per il telecontrollo della protezione catodica https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/348 <p><span style="font-size: 10px;">La memoria illustra i risultati di prove di laboratorio condotte su una sonda di potenziale con elettrodo</span><br />di zinco. L’obiettivo principale della sperimentazione è la messa a punto di un opportuno backfill per lo zinco<br />puro in grado di assicurare la condizione di attività dello zinco e il contatto ionico con il terreno.<br />Sono state provate miscele di gesso-bentonite-cellulosa e gesso-bentonite-fibre polimeriche.<br />Il ponte salino è stato realizzato con membrane polimeriche ioniche e membrane cellulosiche.<br />Sono riportati e discussi i risultati di dilavamento delle diverse composizioni di backfill e la stabilità<br />della sonda in ambiente simulante terreni.</p> A. Brenna, L. Lazzari, M. Ormellese, L. Rigozzi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/348 Tue, 25 May 2010 00:00:00 +0000 Le segregazioni nei forgiati: esempi di rotture e possibili interventi per limitarne la presenza https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/340 <p>I forgiati prodotti in acciaio al manganese presentano un numero di scarti per formazione di microcricche<br />rilevabili con i controlli ad ultrasuoni nella fase finale del ciclo produttivo sopra alla media degli scarti tipici<br />delle famiglie di acciai da bonifica destinati alla realizzazione di pezzi forgiati. Tale anomalia è stata<br />analizzata nel presente lavoro, innanzitutto dal punto di vista microstrutturale, evidenziando come la causa di<br />tali difetti sia riconducibile alla localizzazione di carbonio e manganese nelle zone che andranno incontro a<br />rottura in corrispondenza delle quali vi è una spiccata tendenza alla formazione di strutture fragili di tipo<br />bainitico o martensitico. Si è proceduto quindi alla verifica della possibilità di eliminare lo stato segregativo<br />con trattamenti di omogeneizzazione effettuati alle massime temperature compatibili con i forni industriali<br />(1320°C) senza però ottenere la totale eliminazione delle differenze locali di composizione chimica, condizione<br />questa che non elimina il rischio di ulteriore formazione di zone segregate durante i trattamenti di<br />normalizzazione o di tempra che vengono richiesti nelle specifiche tecniche per i forgiati in acciaio al<br />manganese. Le prove effettuate, confermate anche da cicli termici appositamente realizzati in forni di<br />laboratorio, sottolineano l’importanza di produrre lingotti in acciaio al manganese con segregazioni più che<br />controllate per limitare i casi di non conformità dei pezzi forgiati prodotti in acciaio al manganese.</p> G.M. La Vecchia, M. Gelfi, F. Zola ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/340 Sun, 25 Apr 2010 00:00:00 +0000 Espressione in forma chiusa dello Stress Intensity Factor di piccole cricche tridimensionali sollecitate a trazione https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/341 <p>Nel presente lavoro, partendo dalla funzione peso di Oore-Burns, viene proposta un’equazione in forma chiusa<br />per il calcolo dello Stress Intensity Factor (SIF) di cricche tridimensionali sollecitate da un campo di tensione<br />uniforme. La soluzione è esatta nell’ambito di una teoria del primo ordine ed è stata ottenuta considerando<br />una generica omotopia che trasforma la circonferenza di riferimento nella cricca in esame.<br />La soluzione è proposta in termini di serie di Fourier i cui coefficienti sono stati calcolati per via anaitica.<br />Dopo aver verificato la soddisfacente precisione della nuova formulazione rispetto alle soluzioni già note in<br />letteratura, verrà mostrata una applicazione del calcolo dello SIF in piccoli difetti o inclusioni misurati in<br />comuni getti realizzati in ghisa ed in lega di alluminio o in saldature tradizionali ad arco.</p> P. Livieri, F. Segala ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/341 Sun, 25 Apr 2010 00:00:00 +0000 Scelte ottimizzate di trattamento termico nel rispetto di Sicurezza ed Ambiente https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/342 <p>Il processo di fabbricazione di un componente forgiato, fuso o laminato in acciaio speciale vede come fase<br />determinante, nel suo percorso tecnologico, necessario per l’ottenimento delle caratteristiche di impiego<br />richieste, il trattamento termico: infatti, per fare estrinsecare ad un acciaio le caratteristiche ottimali richieste, è<br />necessario effettuare un mirato trattamento termico, nel rispetto di parametri principali molto selettivi, definiti<br />dal progettista e produttore del componente stesso. Gli aspetti per il miglioramento continuo del prodotto e del<br />processo di trattamento termico devono essere affrontate in sicurezza e nel rispetto dell’ambiente: è questo un<br />aspetto culturale ed etico, che non deve restare un fatto teorico, ma deve trasformarsi in competenza e<br />prevenzione sui rischi e sulle misure, da attuare sugli impianti e da comunicare e monitorare con continuità. La<br />memoria propone una comparazione dei vantaggi e svantaggi nella gestione del processo di tempra, con utilizzo<br />di differenti mezzi di spegnimento quali acqua, fluidi interi base olio e soluzioni sintetiche polimeriche, in<br />termini qualitativi, ambientali e di sicurezza. Segue poi una sintesi delle esperienze condotte da Lucchini RS<br />nell’applicazione di tecnologie di trattamento termico con soluzioni polimeriche Houghton (Aqua-Quench),<br />“spray cooling” e “rim chilling”, affrontate in sicurezza e nel rispetto dell’ambiente.</p> D. Petta, F. Trombini, L. Toffanin, I. Micheletti, A. Ghidini ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/342 Sun, 25 Apr 2010 00:00:00 +0000 Modifica della resistenza a usura e a corrosione di acciai nitrurati e nitrocarburati https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/343 <p>Nitrurazione e nitrocarburazione, trattamenti termochimici che su leghe ferrose si eseguono allo scopo di<br />migliorare le resistenze a usura e a fatica, non agiscono in modo rilevante e/o positivo sulla resistenza a<br />corrosione. Ciò è attribuibile alla porosità e alla reattività chimica (specialmente in ambienti acidi e salini)<br />degli strati superficiali interessati dai trattamenti. Il presente lavoro si pone l’obiettivo di individuare posttrattamenti<br />da applicare su acciai nitrurati e nitrocarburati che portino al miglioramento simultaneo del<br />comportamento tribologico e della resistenza a corrosione. Nello specifico, sugli acciai X37CrMoV5-1 e<br />41CrAlMo7 vengono studiati gli effetti di trattamenti di ossidazione, con o senza successiva impregnazione in<br />una emulsione acquosa di un olio commerciale. Per la caratterizzazione è stato impiegato un ampio spettro di<br />tecniche sperimentali che vanno dall’analisi quantometrica, alla microscopia ottica ed elettronica, dalla<br />microsclerometria alla diffrazione di RX, alle prove tribologiche e di corrosione.</p> R. Sola, G. Poli, R. Giovanardi, P. Veronesi, C. Calzolari, A. Zanotti ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/343 Sun, 25 Apr 2010 00:00:00 +0000 Effetto del tenore di ferro e del trattamento termico sulle proprietà microstrutturali e meccaniche di leghe Al-Si-Mg da fonderia https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/335 <p>Nella memoria sono presentati i principali risultati di uno studio sperimentale condotto al fine di valutare<br />l’effetto del tenore di Fe sulle proprietà statiche e dinamiche di leghe Al-Si-Mg da fonderia.<br />Sono stati appositamente realizzati getti sperimentali in lega A356 e lega B356 colati in sabbia, dai quali<br />sono state ricavate provette allo stato grezzo, successivamente sottoposte a diverse condizioni di trattamento<br />termico, in termini sia di tempi di solubilizzazione sia di tempi di invecchiamento, identiche<br />per ciascuna lega. Dopo l’esecuzione dei trattamenti termici, le provette sono state lavorate all’utensile<br />per produrre provini per prove a trazione e provini Charpy per prove strumentate ad impatto.<br />Le principali caratteristiche meccaniche ottenute sono state correlate con i parametri di trattamento termico<br />e con il tenore di Fe presente nelle due leghe oggetto di indagine.<br />In particolare, è stata valutata la risposta delle leghe ai diversi tempi di invecchiamento a parità di tempi<br />di solubilizzazione. Sono state inoltre eseguite prove di durezza per monitorare l’effetto combinato<br />del trattamento termico e della quantità di intermetallici sulle proprietà del materiale.<br />Analisi al microscopio ottico metallografico (OM) e al microscopio elettronico a scansione (SEM)<br />dotato di microsonda EDS hanno permesso di caratterizzare la microstruttura delle leghe,<br />i profili e le superfici di frattura dei provini, nonché di valutare, anche quantitativamente,<br />la distribuzione e la morfologia dei precipitati di Fe.</p> M. Merlin ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/335 Thu, 25 Mar 2010 00:00:00 +0000 Il rischio di tensocorrosione da H2S all’esterno di condotte sottomarine: una metodologia di valutazione quantitativa https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/336 <p>Una sempre crescente attenzione è rivolta allo sviluppo di nuovi materiali da impiegare per la realizzazione<br />di condotte sottomarine da posare in acque molto profonde. In tali ambienti si possono presentare condizioni<br />anossiche in cui è favorita la proliferazione di batteri anaerobici, quali i solfato riduttori, che generano<br />significative quantità di H2S che si accumula nei sedimenti di fondo. Tali condizioni, che potrebbero<br />pregiudicare l’integrità della condotta, si possono peraltro verificare anche in bacini chiusi,<br />non necessariamente profondi. È noto che l’acciaio al carbonio comunemente utilizzato nelle condotte a mare<br />è suscettibile a fenomeni di tensocorrosione da H2S umido, e tale problematica è potenzialmente riscontrabile<br />laddove parti metalliche incidentalmente non coperte dai rivestimenti protettivi si trovino a contatto<br />o in prossimità di sedimenti ricchi di H2S. Obbiettivo del presente articolo è proporre una metodologia<br />che sia di supporto, in fase di progettazione, per la quantifica del rischio di tensocorrosione da H2S<br />e che consideri, in termini probabilistici, i parametri ambientali, le condizioni di posa ed il materiale<br />della condotta, in coerenza alle normative tecniche che ad oggi inquadrano lo stato dell’arte per le condotte<br />sottomarine e per i materiali da utilizzarsi in ambienti sour.</p> M. Gentile, M. Fehervari, M. Drago, E. Torselletti, R. Bruschi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/336 Thu, 25 Mar 2010 00:00:00 +0000 Indurimento superficiale di leghe di alluminio mediante diffusione di rame https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/337 <p>Lo scopo di questo lavoro è quello di sviluppare un processo per incrementare la durezza superficiale<br />delle leghe di alluminio 2024 e 7075 mediante trattamenti di diffusione di rame, depositato elettroliticamente<br />sulla superficie. I trattamenti diffusivi sono stati effettuati in forno in atmosfera inerte a temperature<br />comprese nell’intervallo 470-500 °C per un tempo massimo di 24 h, seguiti da trattamenti di solubilizzazione<br />e invecchiamento. I campioni sono stati caratterizzati mediante analisi al microscopio ottico (OM),<br />microscopia elettronica a scansione (SEM), diffrazione a raggi X (XRD) e misure di microdurezza Vickers.<br />La lega 2024, in seguito ai trattamenti di diffusione del rame condotti a temperature prossime ai 495 °C,<br />raggiunge una durezza superficiale di 500 HV0,1, contro 80 HV0,1 del cuore del campione.<br />Ciò è dovuto alla formazione dell’intermetallico Al2Cu. Il trattamento di invecchiamento non influenza<br />lo spessore di diffusione che rimane di circa 50 ?m, bensì modifica la durezza in maniera diversa a seconda<br />che l’invecchiamento sia naturale o artificiale. I trattamenti di diffusione condotti sulla lega 7075 a<br />temperature prossime a 500 °C provocano la diffusione del rame fino ad una profondità di 600 ?m e causano<br />una parziale fusione degli intermetallici superficiali, non permettendo di ottenere un aumento significativo<br />della durezza superficiale. Abbassando la temperatura del trattamento diffusivo (470 °C), la zona interessata<br />dalla diffusione del rame è di circa 100 ?m con una durezza di 860 HV0,1, dovuta alla formazione di<br />intermetallici Al-Cu e Zn-Cu. Anche in questo caso, il successivo invecchiamento artificiale non varia lo<br />spessore di diffusione, ma porta ad una diminuzione della durezza superficiale a valori attorno a 500 HV0,1.</p> K. Brunelli, I. Rampin, M. Dabalà, M. Magrini ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/337 Thu, 25 Mar 2010 00:00:00 +0000 Saldatura lineare per attrito (LFW) di compositi a matrice metallica https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/338 <p>I compositi a matrice in lega d’alluminio rinforzati con carburo di silicio, combinando le proprietà della<br />matrice e del rinforzo ceramico, offrono maggiore rigidezza e resistenza specifica, maggiore stabilità termica e<br />migliore resistenza ad usura, rispetto alle corrispondenti leghe non rinforzate. Uno dei principali limiti<br />all’utilizzo industriale di questi materiali è, tuttavia, rappresentato dalla difficoltà di realizzare giunti saldati<br />ad elevata efficienza, mediante tecniche convenzionali di saldatura per fusione. Studi recenti hanno<br />evidenziato come i compositi a matrice di alluminio e rinforzo particellare possano, invece, essere saldati con<br />successo mediante Friction Stir Welding, pur con adeguato controllo dei parametri di processo. Obiettivo del<br />presente lavoro è stato quello di valutare la possibilità di utilizzare il processo di saldatura per attrito lineare<br />(Linear Friction Welding, LFW) agli stessi materiali. La sperimentazione è stata condotta nel composito<br />AMC225xe (matrice in lega di alluminio AA2124, rinforzata con il 25% in vol. di particelle di SiC) prodotto<br />mediante metallurgia delle polveri, forgiato e trattato termicamente a T4. I giunti realizzati mediante LFW<br />sono stati sottoposti a prove di durezza e trazione, analisi microstrutturali con microscopia ottica ed<br />elettronica in scansione, analisi con tecniche di diffrazione neutronica per la determinazione delle tensioni<br />residue. Il processo di saldatura ha permesso di ottenere giunti con efficienza superiore all’80%, valutata<br />rispetto alla resistenza a trazione, con ridotte tensioni residue ed aventi una microstruttura estremamente fine.</p> L. Ceschini, A. Morri, F. Rotundo, A. Korsunsky, Tea-Sung Jun ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/338 Thu, 25 Mar 2010 00:00:00 +0000 Studio della NN-SCC di acciai per tubazioni interrate tramite prove di flessione in tre punti https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/339 <p>Scopo del lavoro è stato la valutazione delle condizioni di innesco della NN-SCC di un acciaio per tubazioni<br />interrate API 5L X65, adottando provini di flessione in tre punti prelevati in pieno spessore in direzione<br />trasversale rispetto alla tubazione. Sono state effettuate prove di flessione lenta, monotone o monotone fino<br />al raggiungimento di condizioni di deformazione plastica, con successiva variazione ciclica del carico a bassa<br />frequenza. Allo scopo di riprodurre una superficie corrosa con morfologia simile a quella osservata in campo<br />è stata adottata una particolare procedura di precorrosione elettrochimica, sviluppata in precedenti lavori.<br />I risultati ottenuti hanno permesso di osservare l’innesco di numerose microcricche sui provini con superficie<br />precorrosa, mentre tali microcricche sono state osservate sui provini con superficie tal quale in quantità<br />significativamente inferiore. La morfologia delle microcricche innescate dagli attacchi localizzati è risultata<br />molto simile ai casi di NN-SCC osservati in esercizio.</p> M. Cabrini, S. Lorenzi, P. Marcassoli, T. Pastore ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/339 Thu, 25 Mar 2010 00:00:00 +0000 Ottimizzazione pratiche operative in un forno elettrico ad arco (iCSMelt®) https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/332 <p>Il tool “iCSMelt® - intelligent Care Steel Melting”, è stato sviluppato dal Centro Sviluppo Materiali (CSM)<br />con lo scopo di ottenere pratiche operative ottimizzate (OOP – Optimized Operating Practices) per la gestione<br />del processo di fusione nel Forno Elettrico ad Arco (FEA) una volta definita la funzioni obiettivo di interesse<br />(OF - Objective Functions), come ad esempio Power on, costo della colata, consumo di energia.<br />L’articolo presenta i risultati dell’applicazione di iCSMelt® presso l’impianto FEA DC di Duferco La Louviere<br />(DLL) nel progetto “Control and optimisation of scrap charging strategies and melting operations to increase<br />steel recycling ratio - CONOPT-SCRAP” condotto con il contributo finanziario del fondo di ricerca per il carbone<br />e l’acciaio della Comunità Europea (Research Fund for Coal and Steel).</p> P. Frittella, A. Lucarelli, B. Poizot, M. Legrand ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/332 Thu, 25 Feb 2010 00:00:00 +0000 The successful piloting of CRISP, the innovative continuous steelmaking technology https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/334 <p>Since inception, the Continuous Reduced Iron Steelmaking Process (CRISP), an innovative, patented<br />technology for continuous steelmaking from pre-reduced iron ore, has undergone significant development.<br />Most recently, pilot testing at the Swerea MEFOS AB in Luleå, Sweden successfully confirmed the viability<br />of the underlying metallurgical principles as well as the practicality of continuous operation, setting the stage<br />for the commercialization of this technology. The CRISP technology builds on existing practices<br />and equipment, and thus represents a logical step in the on-going development of electric steelmaking.<br />The innovative use of a stationary electric furnace, common in other metals industries such as nickel<br />or copper smelting, for continuous steelmaking is, however, a departure from the current trends and forms<br />the basis of this new steelmaking technology. The unique features of the CRISP technology lead to important<br />operational benefits. The paper will illustrate these benefits and the related capital and operating cost savings,<br />and describe the current status and on-going development of the CRISP technology.<br />The factors leading to a reduced environmental footprint are also outlined.</p> F. Wheeler, Y. Gordon, S. Broek, I. Cameron ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/334 Thu, 25 Feb 2010 00:00:00 +0000 Sintesi e caratterizzazione di nanopolveri metalliche prodotte sonoelettrochimicamente https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/324 <p>Nel presente lavoro è stata trattata la produzione di nanopolveri metalliche con il metodo sonoelettrochimico<br />a pulsione, ottimizzato presso l’Università di Padova. Sono state sintetizzate particelle nanometriche di lega<br />FeCo e FeCr a diverse temperature del bagno elettrolitico, allo scopo di studiare e determinare l’influenza della<br />temperatura di sintesi sull’efficienza di processo e sulle caratteristiche chimico-fisiche delle polveri ottenute.<br />Il materiale prodotto è stato caratterizzato tramite X-EDS per determinarne la composizione chimica,<br />diffrazione di raggi X per studiarne la struttura cristallina e calcolare la dimensione media delle particelle,<br />microscopia elettronica per un’indagine morfologica.</p> V. Zin, E. Campadello, A. Zanella, K. Brunelli, M. Dabalà ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/324 Mon, 25 Jan 2010 00:00:00 +0000 The effect of cold treatments on the lubricated wear of case hardened components https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/325 <p>Most studies on the effects of cold treatment on the wear of steels have been carried out on tool steels.<br />Although carburised components are also routinely cold treated at –70ºC to remove excessive retained<br />austenite, there are few data on how this treatment affects lubricated wear. Nor are there many reports on the<br />effect of extended deep cold treatments at –196ºC and below on the wear of carburised components, although<br />these treatments are known to greatly improve the wear performance of tool steels. The results of wear testing<br />on steels after a wide range of thermochemical treatments using a pin-on-disk technique have already been<br />reported. The same testing technique was used to obtain comparable results after additional cold treatment.<br />A carburising steel – 20MnCr5– was carburised using typical industrial cycles and then subjected to a range<br />of cold treatments. This paper reports the effects of these treatments on lubricated wear.</p> P. Stratton ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/325 Mon, 25 Jan 2010 00:00:00 +0000 Valutazione dell’efficacia protettiva di trattamenti di passivazione a base Cr(III) condotti su acciai zincati per impieghi in campo automobilistico https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/326 <p>Due diversi trattamenti di passivazione entrambi a base di cromo trivalente sono stati applicati su acciai non<br />legati utilizzati in campo automobilistico, zincati per via galvanica. Sono state studiate sia le caratteristiche<br />degli strati passivanti ottenuti sia la loro efficacia protettiva.<br />Il comportamento a corrosione degli acciai zincati e passivati è stato valutato mediante l’impiego di tecniche<br />elettrochimiche quali rilievo di curve di polarizzazione, misure del potenziale di libera corrosione e di<br />impedenza elettrochimica in funzione del tempo, condotte in soluzione di NaCl 0.1 M a 25°C. Analoga<br />caratterizzazione è stata condotta su acciai zincati sottoposti a passivazione di tipo tradizionale mediante<br />immersione in bagno contenente cromo esavalente. Gli strati passivanti sono stati caratterizzati sia prima che<br />dopo i test di corrosione mediante microscopia elettronica a scansione (SEM) accoppiata a microanalisi EDS.<br />Il contenuto in cromo degli strati è stato determinato mediante spettrometria di assorbimento atomico (AAS).<br />I risultati ottenuti hanno permesso di evidenziare l’efficacia protettiva dei due trattamenti e di metterla a<br />confronto con quella ottenuta per effetto del trattamento di passivazione con Cr(VI). I test elettrochimici hanno<br />evidenziato una maggiore efficacia protettiva degli strati passivanti originatisi in seguito al trattamento in<br />bagno contenente Cr(III) e sali di Co, rispetto alla classica cromatazione, al contrario di quelli formatisi in<br />seguito al trattamento in bagno con solo Cr(III).</p> F. Rosalbino, G. Scavino, G. Mortarino, E. Angelini, G. Lunazzi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/326 Mon, 25 Jan 2010 00:00:00 +0000 Dynamic de-oxidation and inline alloying of Al in continuous casting of billets and strips https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/422 The method of controlled stepwise de-oxidation and alloying of carbon steel melt with Al-wire has been investigated. The melt is pre-deoxidized in the ladle, the main fraction of non-metallic inclusions is removed to the ladle top slag by stirring. Final de-oxidation and alloying takes place just before solidification in the continuous casting mould. In three steps from laboratory via a pilot facility to an industrial caster the efficiency of that method was tested. No disadvantage could be found; the benefits are high amount of [Al]diss., high yield rate, better macro-cleanliness, and improved process quality by avoiding depositions and clogging. By that method, the production of Al-killed carbon steel grades should be possible also with near-netshape casters which use in general small orifices in tundish and SEN. D. Senk, A. Grosse, G. Graaf ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/422 Sat, 28 Nov 2009 00:00:00 +0000 Ferritic Nb-alloyed Cr-Steel in simulated strip casting process https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/423 Nb alloyed ferritic Cr-steel is usually produced by continuous casting with following hot and cold rolling procedure. In the laboratory scale the possible new route via strip casting was studied. The scope of the investigation in simulated process route was the development of microstructure and precipitations. In the experiments process parameters similar to those of the real strip caster were chosen, then those of hot rolling and cold rolling of such cast strips. The quickly solidified layer was produced by immersion of a steel substrate under vacuum into melt. The microstructure showed small niobium precipitates in the grain matrix and at the grain boundaries. Their size and distribution was evaluated for different niobium contents and cooling rates in the as-solidified structure. The diffusion controlled change of the precipitate morphology was also analysed after preheating and rolling. Reprecipitation and precipitate growth, as well as dissolution of precipitations at the grain boundaries were observed. The effect of various cooling rates and niobium content on the shape and formation of niobium containing precipitates and on the grain boundary is discussed. Thermodynamic calculations using FactSage were carried out in order to predict the precipitation of Nb-rich phases in ferritic stainless steels. The effect of the chemical composition and temperature on the thermodynamic stability of these precipitates was evaluated. S. Lachmann, C. Klinkenberg, A. Weiss, P. R. Scheller ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/423 Sat, 28 Nov 2009 00:00:00 +0000 Metallographic Specimen Preparation for Electron Backscattered Diffraction https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/424 Electron backscattered diffraction (EBSD) is performed with the scanning electron microscope (SEM) to provide a wide range of analytical data; e.g., crystallographic orientation studies, phase identification and grain size measurements. The quality of the diffraction pattern, which influences the confidence of the indexing of the diffraction pattern, depends upon removal of damage in the lattice due to specimen preparation. It has been claimed that removal of this damage can only be obtained using electrolytic polishing or ion-beam polishing. However, the use of modern mechanical preparation methods, equipment and consumables does yield excellent quality diffraction patterns. The experiments discussed here covered a wide variety of metals and alloys prepared mechanically using three to five steps, based on straightforward methods that generally require less than about twenty-five minutes. G. F. Vander Voort ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/424 Sat, 28 Nov 2009 00:00:00 +0000 Microstructure and mechanical properties of thermomechanically processed TRIP steel https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/425 The strengthening mechanism responsible for the unique combination of ultimate tensile strength and elongation in a multiphase Fe-0.2C-1.5Mn-1.2Si-0.3Mo-0.6Al-0.02Nb (wt%) steel was studied. The microstructures with different volume fractions of polygonal ferrite, bainite and retained austenite were simulated by controlled thermomechanical processing. The interrupted tensile test was used to study the bainitic ferrite, retained austenite and polygonal ferrite behaviour as a function of plastic strain. X-ray analysis was used to characterise the volume fraction and carbon content of retained austenite. Transmission electron microscopy was utilised to analyse the effect of bainitic ferrite morphology on the strain induced transformation of retained austenite and retained austenite twinning as a function of strain in the bulk material. The study has shown that the austenite twinning mechanism is more preferable than the transformation induced plasticity (TRIP) mechanism during the early stages of deformation for a microstructure containing 15% polygonal ferrite, while the transformation induced plasticity effect is the main mechanism when there is 50% of polygonal ferrite in the microstructure. The bainitic ferrite morphology affects the deformation mode of retained austenite during straining. The polygonal ferrite behaviour during straining depends on dislocation substructure formed due to the deformation and the additional mobile dislocations caused by the TRIP effect. Operation of TRIP or twinning mechanisms depends not only on the chemical and mechanical stability of retained austenite, but also on the interaction of the phases during straining. I.B. Timokhina, P.D. Hodgson, H. Beladi, E.V. Pereloma ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/425 Sat, 28 Nov 2009 00:00:00 +0000 On the strength of microalloyed steels - An interpretive review https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/426 In the mid-1950s, hot rolled carbon steels exhibited high carbon contents, coarse ferrite-pearlite microstructures, and yield strengths near 300 MPa. Their ductility, toughness and weldability were poor. Today, a half-century later, hot rolled steels can exhibit microstructures consisting of mixtures of ferrite, bainite and martensite in various proportions. These structures are very fine and can show yield strengths over 900 MPa, with acceptable levels of ductility, toughness and weldability. This advancement was made possible by the combination of improved steelmaking, microalloying technology and better rolling and cooling practices. The purpose of this paper is to chronicle some of the remarkable progress in steel alloy and process design that has resulted in this impressive. C. I. Garcia, M. Hua, K. Cho, A. J. DeArdo ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/426 Sat, 28 Nov 2009 00:00:00 +0000 Study of the effect of process parameters on the production of a non-simmetric low pressure die casting part https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/427 Low pressure die-casting is a "near net shape" foundry process that offers a good compromise between economical aspects, production rate and casting quality. Because of the constrained position of the gating system, the application of traditional LPDC process is generally limited to axis-symmetric or symmetric geometries. The aim of this work was to investigate the low pressure die-casting process in order to define the effect of various system settings on the production of a sound non-conventional cast component. The research was supported by the modelling of mould filling and casting solidification, in order to evaluate both the influence of process parameters and the reliability of the modelling software in the prediction of flow pattern and thermal history of casting as well as defects formation. The results were compared with those obtained on an experimental die, completely instrumented, to better understand the process, validate the calculation procedure and make more confident the use of this tool for complex parts. Metallographic analyses were also carried out to compare the quality of simulated and real castings, with particular reference to shrinkage and gas porosity. A. Pola, R. Roberti ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/427 Sat, 28 Nov 2009 00:00:00 +0000 CARATTERIZZAZIONE METALLURGICA E MECCANICA DI GIUNTI SALDATI IN ACCIAIO INOX UNS S32750 OTTENUTI MEDIANTE MATERIALE D’APPORTO INNOVATIVO https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/417 L’eccellente combinazione di proprietà meccaniche e di resistenza alla corrosione degli acciai Superduplex è dovuta al controllo della composizione chimica e del bilanciamento della microstruttura. Un processo di saldatura può tuttavia alterare il materiale nella zona del giunto, andando così a modificare le vantaggiose caratteristiche di questi materiali. In particolare, a causa delle elevate velocità di raffreddamento, nel cordone di saldatura spesso la fase ferritica eccede quella austenitica, a discapito delle proprietà chimiche e meccaniche. Per ovviare a questo inconveniente, si usano solitamente dei fili d’apporto arricchiti di elementi austenitizzanti, in modo da ottenere a fine saldatura un rapporto tra le fasi che si avvicina a quello ottimale (1:1). In questo lavoro, si sono confrontati gli effetti di due diversi materiali d’apporto (uno tradizionale e uno innovativo) su un giunto in acciaio superduplex UNS S32750 di spessore 5 mm, eseguito tramite saldatura GTAW (Gas Tungsten Arc Welding). Si sono effettuate analisi al microscopio ottico ed elettronico, analisi EDS, profili di micro durezza e test di trazione sui campioni as-welded, e infine test di corrosione secondo normativa ASTM G48. Il materiale d’apporto innovativo, caratterizzato da una percentuale di Nichel equivalente più elevata, garantisce un giunto con una quantità di austenite maggiore. Le proprietà meccaniche e di resistenza alla corrosione dei giunti as-welded invece, non sono sensibilmente condizionate dalla diversa composizione chimica dei due fili d’apporto confrontati. F. Bonollo, P. Ferro, R. Cervo, B. D. Vianello, M. Durante ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/417 Wed, 28 Oct 2009 00:00:00 +0000 EFFETTO DELLO SPESSORE SULLA RESISTENZA AD USURA E CORROSIONE DI RIVESTIMENTI WC-COCR DEPOSITATI SU LEGA DI AL TRAMITE TERMOSPRUZZATURA HVOF https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/418 Si sono esaminati gli effetti dello spessore e della presenza/assenza di un sottile bond coat in Ni sulla resistenza ad usura e a corrosione di rivestimenti in materiale cermet WC-CoCr, depositati tramite termospruzzatura HVOF su piastre in lega di alluminio AA 6082T6. Riporti con quattro diversi spessori, compresi nell’intervallo 50 ?m – 150 ?m, sono stati prodotti eseguendo, rispettivamente, un totale di 2, 3, 4 e 5 scansioni consecutive della torcia davanti al substrato. All’aumentare del numero di scansioni, la porosità del rivestimento cermet (sia con, sia senza bond coat) diminuisce; il cambiamento più sensibile si verifica fra i riporti depositati con 2 e 3 passaggi della torcia. Per spiegare questo fenomeno, si sono analizzati i meccanismi di deposizione di singole lamelle di WC-CoCr, esaminandole con tecnica Focused Ion Beam (FIB). All’aumento di densità del rivestimento corrispondono un incremento di microdurezza, un miglioramento della resistenza all’usura per strisciamento (misurata mediante test ball-on-disk) ed una maggior protezione del substrato contro la corrosione (valutata mediante spettroscopia di impedenza elettrochimica e monitoraggio del potenziale di libera corrosione). Rispetto a strati anodizzati, prodotti sulle stesse piastre, tutti riporti WC-CoCr (indipendentemente dallo spessore) sono molto più resistenti ad usura ma meno protettivi contro la corrosione del substrato. G. Bolelli, E. Gualtieri, L. Lusvarghi, S. Valeri ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/418 Wed, 28 Oct 2009 00:00:00 +0000 MATERIALI E TECNICHE DI MODIFICAZIONE SUPERFICIALE PER POMPE OLEODINAMICHE A PALETTE: VALUTAZIONE DEL COMPORTAMENTO TRIBOLOGICO https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/419 L’accoppiamento paletta-statore in una pompa oleodinamica a palette a cilindrata variabile presenta problemi di usura per strisciamento al contatto fra la superficie interna dell’anello statorico e la pala rotante. Nel presente lavoro è stata valutata la possibilità di migliorare la resistenza ad usura della coppia tribologica, prendendo in considerazione materiali e/o trattamenti superficiali alternativi a quelli attualmente impiegati (acciaio rapido HS6-5-2C per le palette e acciaio da nitrurazione 41CrAlMo7-10 per lo statore). A questo scopo, sono stati considerati sia un diverso materiale base (acciaio da cementazione 17NiCrMo6-4), che la deposizione di rivestimenti PVD-AE (TiN o multistrato TiN/carbonio amorfo). Sono quindi state eseguite prove di strisciamento a secco, in contatto pattino su cilindro, contro l’acciaio rapido HS6-5-2C, in condizioni di prova (carico, velocità e percorso di strisciamento) tali da essere significative per il contatto tribologico in esame. I risultati ottenuti hanno evidenziato che l’applicazione di rivestimenti sottili PVD consente di migliorare le prestazioni del sistema, in particolare per quanto riguarda la combinazione costituita da acciaio da cementazione rivestito con TiN/carbonio amorfo A. Ori, L. Ceschini, C. Martini, G. Sambogna, D. Veschi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/419 Wed, 28 Oct 2009 00:00:00 +0000 MICROSTRUTTURAZIONE SUPERFICIALE IN ACCIAI PER IL MIGLIORAMENTO DELLE PERFORMANCES TRIBOLOGICHE https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/420 Nell’ambito delle tecnologie per l’ottimizzazione di contatti striscianti, una soluzione interessante è la microingegnerizzazione superficiale mediante la tecnica Laser Surface Texturing (LST). Il presente lavoro sperimentale mira a chiarire il beneficio tribologico garantito dalla micro-strutturazione laser in superfici di acciaio. I provini in acciaio sono stati micro-strutturati mediante LST creando micro-cavità circolari distribuite uniformemente sulla superficie. Sono stati effettuati test di prestazione mediante tribometri “pin-on-disk” e “ballon- disk” in regimi di “piena lubrificazione”, “scarsa lubrificazione”, e “contatto a secco” accoppiato con un rivestimento sottile in CrN cresciuto mediante deposizione da fase vapore-magnetron sputtering. A fini comparativi, sono stati contemporaneamente testati in analoghe condizioni provini in acciaio non micro-strutturati (lisci). L’analisi morfologica delle tracce d’usura è stata effettuata mediante un sistema dual beam che combina un fascio elettronico (SEM) ed un fascio ionico (FIB), ambedue ad alta focalizzazione. Nelle condizioni di contatto lubrificato, la micro-strutturazione superficiale contribuisce ad un significativo abbassamento del coefficiente d’attrito dell’acciaio. In assenza di lubrificante, la presenza di micro-cavità rallenta i processi di usura abrasiva. E. Gualtieri, C. Menabue, L. Rettighieri, A. Borghi, S. Valeri ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/420 Wed, 28 Oct 2009 00:00:00 +0000 RIVESTIMENTI DI NI-W AMORFO PER ELETTRODEPOSIZIONE https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/421 Si è studiato un processo di deposizione da bagno acido di rivestimenti di lega amorfa Ni-W, esaminando da una parte gli effetti di alcuni parametri di composizione dell’elettrolita e dall’altra l’influenza della densità di corrente e della sua modulazione a impulsi unipolari, pur in un campo limitato di parametri operativi. I depositi ottenuti presentano un insieme di proprietà, allo stato di deposizione o dopo trattamento termico, di sicuro interesse applicativo. La caratterizzazione dei depositi di lega amorfa Ni-W ha fatto emergere in particolare quanto segue: (1) la struttura allo stato di deposizione è amorfa per tenore di tungsteno superiore a circa 18% at., valore poco superiore al limite di solubilità del W nel Ni; (2) la durezza dei depositi aumenta col tenore di W nell’intervallo di composizione 17-32%at. da circa 5 a 7,5 GPa, rispettivamente; (3) la struttura di deposizione si mantiene inalterata dopo permanenza a 450°C per 6 h, secondo l’analisi di diffrazione di raggi X; (4) le leghe al 30%at. di W manifestano all’aumentare della temperatura dapprima la trasformazione da struttura amorfa a struttura cristallina quindi la separazione di una seconda fase entro la matrice Ni-W; (5) le trasformazioni della struttura producono un aumento considerevole della durezza fino A. Vicenzo, F. Pomati, A. Pezzei, P. L. Cavallotti ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/421 Wed, 28 Oct 2009 00:00:00 +0000 APPLICAZIONE DEGLI ULTRASUONI AL TRATTAMENTO DELLE LEGHE ALLO STATO LIQUIDO https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/412 <p><span style="font-size: 10px;">Nella produzione industriale di leghe metalliche da fonderia l’ottenimento di una struttura a grano fine ed</span><br />omogeneo, povera in porosità ed irregolarità, è traducibile in un incremento delle proprietà meccaniche. Ad<br />oggi queste caratteristiche sono ricavate tramite l’utilizzo di ben consolidati processi produttivi e tramite<br />l’aggiunta di elementi affinanti e modificanti, i quali comportano tuttavia onerose spese aggiuntive, gravanti<br />in modo cospicuo sul costo dei pezzi prodotti.<br />Nuove tecnologie stanno inoltre nascendo, al fine di migliorare o sostituire quelle già esistenti: ne è un esempio<br />la produzione di leghe aventi caratteristiche tixotropiche, ove l’ottenimento di una lega allo stato semi-solido<br />permette di riempire lo stampo con moto laminare e non turbolento, garantendo compattezza ed uniformità del<br />fronte di avanzamento con conseguente riduzione della quantità di gas intrappolato (da cui hanno origine le<br />porosità, una delle problematiche principali in fonderia) [1].<br />L’applicazione di onde ultrasonore direttamente al bagno liquido (trattamento US), potrebbe rappresentare<br />una svolta nella produzione di leghe metalliche, portando all’ottenimento di pezzi ad elevate caratteristiche<br />meccaniche senza l’utilizzo di costosi elementi migliorativi. Alcuni studi condotti presso centri universitari<br />esteri, ma non ancora applicati industrialmente, mostrano infatti come questo tipo di onde inducano fenomeni<br />di tipo cavitativo all’interno del metallo liquido, favorendo un affinamento del grano ed una riduzione delle<br />porosità [2-3]. Scopo del presente studio è stato quello di analizzare ed ottimizzare questa nuova tecnologia,<br />applicando onde ultrasonore opportunamente generate a leghe metalliche fuse, onde studiarne l’effetto sulla<br />microstruttura e sulle proprietà meccaniche.<br />Obiettivo finale della ricerca è stato l’ottenimento di una lega con microstruttura globulare, utilizzabile per<br />applicazioni in semisolido [4].</p> A. Arrighini ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/412 Sat, 26 Sep 2009 00:00:00 +0000 CONTROL OF COLUMNAR-TO-EQUIAXED TRANSITION IN CONTINUOUS CASTING OF 16% Cr STAINLESS STEEL https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/413 <p><span style="font-size: 10px;">In continuous casting of 16%Cr ferritic stainless steel, columnar grains undesirably forming among equiaxed</span><br />grains make non-uniform microstructure and degrade ridging property. Since this phenomenon results from<br />the change of solidification condition during continuous casting, we focused on Cellular-to-Equiaxed Transition<br />(CET) in continuous casting of 16%Cr ferritic stainless steel to control the microstructure of as-cast slab.<br />In order to find the CET condition, we carried out the one dimensional heat transfer analysis of the melt, and<br />predicted the CET condition by Hunt’s model. It was revealed that the secondary columnar grains usually formed<br />at 0.5~0.8 solid fractions, and the formation of them resulted from a steep increase of G/V1/2 value as the<br />melt was getting out of EMS field; however the increase of G/V1/2 was readily controlled by changing EMS<br />pattern and the secondary cooling intensity. In result, secondary columnar grains were eliminated by optimizing<br />the upper and lower EMS intensity, and increasing secondary cooling intensity. We also investigated<br />the effect of solidification parameters including superheat and casting speed as CET condition in continuous<br />casting process, and the results were also discussed by the terms of thermal condition of melt.</p> J.C. Kim, J.J. Kim, J.Y. Choi, J.H. Choi, S.K. Kim ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/413 Sat, 26 Sep 2009 00:00:00 +0000 STUDIO DEL COMPORTAMENTO MECCANICO DI UNA LEGA FeMo A GRANO ULTRAFINE OTTENUTA PER MACINAZIONE DI POLVERI E SINTERIZZAZIONE MEDIANTE SPS https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/415 <p><span style="font-size: 10px;">Mediante macinazione ad alta energia e successiva sinterizzazione mediante tecnica SPS (Spark Plasma Sintering)</span><br />è stata prodotta una lega FeMo a grano cristallino ultra fine (100-500 nm) con densità superiore al 99%<br />della densità teorica. L’aggiunta di nanoparticelle di SiO2 ha consentito di limitare la crescita dei cristalliti<br />durante la sinterizzazione, mantenendo così il grano ultrafine ottenuto con la macinazione.<br />Il comportamento meccanico della lega è stato studiato con prove di trazione. La presenza di una distribuzione<br />bimodale della dimensione dei cristalliti ha un effetto positivo sulla duttilità, attivando meccanismi di deformazione<br />responsabili di un certo incrudimento. Sono state condotte anche prove FIMEC (Flat-top Cylinder<br />Indenter for Mechanical Characterization), i cui risultati trovano una corrispondenza, nei valori del carico di<br />snervamento, molto buona con quelli delle prove di trazione. Queste prove sono state condotte anche a varie<br />temperature, per individuare la Temperatura di Transizione Duttile-Fragile, che si è riscontrato diminuire con<br />la dimensione dei cristalliti.</p> S. Libardi, B. Iacovone, P. Plini, R. Montanari, M. Cabibbo, A. Molinari, N. Ucciardello ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/415 Sat, 26 Sep 2009 00:00:00 +0000 VALUTAZIONE DEL GRADO DI DIFFUSIONE DEL NICHEL IN SINTERIZZAZIONE MEDIANTE METODI STATISTICI https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/416 <p><span style="font-size: 10px;">È ben noto che le proprietà meccaniche di un materiale sinterizzato, a parità di altre condizioni, dipendono</span><br />fortemente dal grado di sinterizzazione. Una definizione rigorosa ed universalmente accettata del termine<br />grado di sinterizzazione non è ancora disponibile ed anche le normative più frequentemente richiamate ed<br />aggiornate, come ad esempio le norme MPIF, non ne riportano ancora una definizione univoca, né forniscono<br />elementi utili per arrivare ad un’idea condivisa.<br />In questo lavoro sperimentale sono state messe a confronto quattro polveri di tipo diffusion-bonded, su base<br />atomizzata, che, per lo meno in Europa, sono state presentate come equivalenti tra loro. In questo rapporto<br />si presentano i risultati del confronto, effettuato mediante analisi locali del tenore di nichel attraverso<br />microanalisi EDS, a parità di condizioni di sinterizzazione, effettuata in un impianto industriale, fra le quattro<br />differenti polveri prese in considerazione. I dati sperimentali sono stati elaborati e analizzati mediante tecniche<br />statistiche diverse e mettono in evidenza alcune interessanti differenze tra polveri nominalmente uguali.</p> G. F. Bocchini, G. Pellati, M. Fabbreschi, M.R. Pinasco, R. Gerosa ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/416 Sat, 26 Sep 2009 00:00:00 +0000 EFFECT OF CARBON CONTENT ON THE PHASE TRANSFORMATION CHARACTERISTICS, MICROSTRUCTURE AND PROPERTIES OF 500 MPa GRADE MICROALLOYED STEELS WITH NONPOLYGONAL FERRITE MICROSTRUCTURES https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/408 <p><span style="font-size: 10px;">The influence of C in the range of 0.011-0.043 wt-% on the phase transformation characteristics, mechanical properties and</span><br />microstructure of Fe-2.0Mn-0.25Mo-0.8Ni-0.05Nb-0.03Ti steel was investigated. In the dilatometric experiments, it was<br />found that a reduction in the C content increased the phase transformation temperatures, decreased the hardness and<br />promoted quasi-polygonal ferrite (QF) formation over granular bainitic ferrite (GBF) and bainitic ferrite (BF), but at the same<br />time the sensitivity of the phase transformation temperatures and hardness to cooling rates was reduced. Mechanical testing<br />of laboratory hot rolled plates revealed that the targeted yield strength of 500 MPa was reached even in the steel with<br />the lowest C content (0.011wt-%). An increase in C content did not considerably increase the yield strength, although the<br />tensile strength was more significantly increased. Impact toughness properties, in turn, were markedly deteriorated due to this<br />C content increment. Microstructural analysis of the hot rolled plates showed that an increase in C content decreased the<br />fraction of QF and consequently increased the fraction of GBF and BF, as well as the size and fraction of C-enriched secondary<br />microconstituents. In addition, the size of the coarsest crystallographic packets seemed to be finer in the low C steel<br />with QF dominated microstructure than in its higher C counterparts with higher fractions of GBF-BF, even thought the<br />average crystallographic packet size was slightly finer in these higher C steels.<br />Mechanical testing of the simulated CGHAZ’s showed that their toughness properties are not strongly dependent<br />on C content, although there exists a general trend for toughness to slightly weaken with increasing C content. It<br />could be concluded that HAZ toughness properties of these types of steels are acceptable. On the basis of dilatometric<br />experiments, mechanical testing and microstructural analysis it can be stated that a good combination of strength,<br />toughness and weldability as well as microstructural stability can be reached in very low C steels with QF dominated<br />microstructures. Finally, an example of this type of microstuctural concept, which has been successfully</p> P. Suikkanen, P. Karjalainen, A. J. DeArdo ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/408 Sun, 26 Jul 2009 00:00:00 +0000 INFLUENCE OF THE THERMO-MECHANICAL PROCESSES ON THE FORMATION OF THICK CYLINDRICAL COMPONENTS FORMED BY DIFFERENT TECHNOLOGIES: HOT ROLLING, COLD BENDING, FORGING. https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/409 <p><span style="font-size: 10px;">The production of thick cylinders in steels covers a significant role for the production of pressure vessels and</span><br />other components applied in energy and chemical applications. The thermo-mechanical process performed<br />on the products strongly affects the final properties, because the induced crystallographic textures are very<br />different. In the case of hot rolled and forging the forming operation takes place at high temperature but the<br />induced deformation pattern is very different. In the three points cold bending operation the cold deformation<br />is associated with annealing processes which produce other crystallographic patterns and the related<br />mechanical anisotropy. In this study a critical evaluation of the features and properties of the final products<br />obtained through these different technological routes has been realized.</p> C. Mapelli, C. Corna, F. Magni ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/409 Sun, 26 Jul 2009 00:00:00 +0000 ISOTOPIC LEAD RATIO ANALYZED BY ICP-MS IN SOME METALLIC SLAGS COMING FROM LOCRI EPIZEPHIRI (MAGNA GRAECIA, SOUTH ITALY) https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/410 <p><span style="font-size: 10px;">The lead isotopic composition of samples of iron slags recovered from two archaeological sites in Locri Epizephiri</span><br />(Italy - Calabria) were analysed for the first time by ICP-MS. The 204Pb, 206Pb, 207Pb and 208Pb content<br />of traces of lead present in the slags are reported. The analysis allows some preliminary conclusions on the<br />different origins of iron slags and on the metallurgical processes that they had undergone to be made. The two<br />archaeological sites are different by excavated extension, chronology and position in the ancient town: the first<br />one shows that, in the 6th cent. B.C. the activity was mostly a reduction of minerals probably not coming from<br />a single unique source of ore or an individual mine; the latter, with slags coming from a foundry in a main<br />sanctuary of Locri Epizephiri, indicates that, in the 5th - 4th cent. B.C., the metalworking used ingot or bloom,<br />probably obtained from ores retrieved from mines sited near the city.</p> G. Moretti, C. Barbante, W.R.L. Cairns, F. Guidi, F. Fanari, M. Rubinich ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/410 Sun, 26 Jul 2009 00:00:00 +0000 UNDERSTANDING THE ROLE OF MOULD SLAG AND SLAG FILM IN SURFACE QUALITY OF CONTINUOUSLY CAST SEMIS https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/411 <p><span style="font-size: 10px;">It is accepted that the majority of surface defects in the continuous casting process originate at, or within 25</span><br />mm of, the meniscus in the mould. Whether the defects propagate into cracks is dependent on the heat transfer<br />down the remainder of the mould and events and conditions at and below mould exit. One major influence<br />at the meniscus and down the mould is the performance of the mould flux in terms of its melting, lubrication,<br />solidification and transformations. The formation of slag film between the solidifying shell and the copper<br />mould plate is critical in terms of lubrication and heat transfer, both of which are influenced by its thickness<br />and degree of crystallisation. The films are usually only two to four millimetres thick, but the temperature<br />difference between one face and the other can be 950 °C. Varying the glass/crystalline ratio of the solid part<br />of this film, has a significant and important effect on lubrication, heat transfer and thereby surface quality.<br />This paper describes current and recent work to understand the role of mould slag and slag film in the surface<br />quality of continuously cast semis within Corus UK.</p> B Stewart, M McDonald, M Hopkins, R Burniston ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/411 Sun, 26 Jul 2009 00:00:00 +0000 RESISTENZA ALLA CORROSIONE ATMOSFERICA DI ACCIAI INOSSIDABILI CON DIVERSE FINITURE SUPERFICIALI https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/414 <p><span style="font-size: 10px;">Nel presente lavoro è stata valutata l’influenza della finitura superficiale sulla resistenza alla corrosione</span><br />localizzata di alcune tipologie di acciaio inossidabile (AISI 304, AISI 316, AISI 430, AISI 443 e AISI 444)<br />con finiture superficiali 2B, BA e “Scotch-Bright” (SB). Lo studio è stato condotto tramite un’esposizione<br />atmosferica in ambiente urbano-marino ed una serie di polarizzazioni anodiche in NaCl 1%, al fine di<br />classificare i diversi acciai inossidabili in base alla resistenza a corrosione localizzata per pitting. Nel caso degli<br />acciai inossidabili austenitici, l’effetto sulla resistenza a corrosione esercitato dalla finitura superficiale si è<br />dimostrato determinante; invece, nel caso degli acciai inossidabili ferritici, tale effetto è risultato secondario<br />rispetto a quello prodotto dal contenuto di cromo e molibdeno. Le prestazioni in atmosfera degli acciai<br />inossidabili ferritici AISI 444 BA e 443 BA sono risultate particolarmente interessanti e del tutto paragonabili<br />a quelle dei più costosi acciai inossidabili austenitici AISI 316 BA e AISI 304 BA, tanto da poterli considerare<br />come loro possibili sostituti. Il confronto tra i risultati ottenuti con i due tipi di prove permette di concludere<br />che il metodo elettrochimico della polarizzazione anodica è una rapida ed efficace alternativa all’esposizione in<br />atmosfera dei campioni studiati, anche se sono necessari ulteriori approfondimenti.</p> T. Bellezze, A.M. Quaranta, G. Roventi, R. Fratesi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/414 Sun, 26 Jul 2009 00:00:00 +0000 DIE-CASTING: S.D.C. STEEL, A CONTINUOUS METALLURGIC INNOVATION TO MEET WITH THE PROBLEMS https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/401 <p><span style="font-size: 10px;">The S.D.C. steel grade has been especially designed for large-size toolings used in die-casting applications with</span><br />the objective of increasing the fatigue resistance of the material and the tool life. A fundamental and integral<br />approach has been undertaken to understand and measure the temperature and stress conditions at the surface<br />during service, get a full multi-scale description of the steel microstructure and define the relationship between<br />microstructure and its evolution and thermal fatigue resistance. The new grade with the associated optimised<br />heat treatment offers superior mechanical properties and shows improved performance in its die-casting<br />industrial applications.</p> A. Grellier, F. Piana, G. Gay ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/401 Fri, 26 Jun 2009 00:00:00 +0000 EFFECT OF PRE-STRAINING AND BAKE HARDENING ON THE MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF CMnSi TRIP STEELS https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/402 <p><span style="font-size: 10px;">The effects of pre-straining and bake hardening on the mechanical behaviour and microstructural changes were</span><br />studied in two CMnSi TRansformation-Induced Plasticity (TRIP) steels with different microstructures after<br />intercritical annealing. The TRIP steels before and after pre-straining and bake hardening were characterised<br />by X-ray diffraction, optical microscopy, transmission electron microscopy, three dimensional atom probe<br />and tensile tests. Both steels exhibited discontinuous yielding behaviour and a significant strength<br />increase with some reduction in ductility after pre-straining and bake hardening treatment. The<br />following main microstructural changes are responsible for the observed mechanical behaviours: a decrease<br />in the volume fraction of retained austenite, an increase in the dislocation density and the formation of<br />cell substructure in the polygonal ferrite, higher localized dislocation density in the polygonal ferrite<br />regions adjacent to martensite or retained austenite, and the precipitation of fine iron carbides in bainite and<br />martensite. The mechanism for the observed yield point phenomenon in both steels after treatment was<br />analysed.</p> L.C. Zhang, I.B. Timokhina, A. La Fontaine, S.P. Ringer, P.D. Hodgson, E.V. Pereloma ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/402 Fri, 26 Jun 2009 00:00:00 +0000 MATHEMATICAL MODELING OF HEAT TREATING POWDER METALLURGY STEEL COMPONENTS https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/403 <p><span style="font-size: 10px;">A mathematical model to predict the response of powder metallurgy steels to heat treatment is presented</span><br />and discussed. The model is based on modification of commercially available software that was originally<br />developed for wrought alloys so that it can account for the effect of porosity. An extensive database had to be<br />developed specifically for PM steels and includes porosity- and temperature-dependent phase transformation<br />kinetics, and porosity- and temperature-dependent phase-specific mechanical, physical, and thermal properties.<br />This extensive database has been developed for FL-4065 PM steel and has been used in the model to predict<br />dimensional change, distortion, and type and quantity of metallurgical phases that develop in a typical PM<br />component upon heat treatment. The model predictions are compared to measured values and are found to be in<br />excellent agreement with them.</p> V. S. Warke, M. M. Makhlouf ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/403 Fri, 26 Jun 2009 00:00:00 +0000 CORRELATION BETWEEN MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF Al-Si CAST ALLOYS https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/404 <p><span style="font-size: 10px;">The influence of microstructure and process history on mechanical behaviour of cast Al-Si alloys is reported.</span><br />In the present work, the EN-AC 46000 and 46100 aluminium alloys have been gravity cast using a stepbar<br />permanent mould, with a range of thickness going from 5 to 20 mm. Metallographic and image analysis<br />techniques have been used to quantitatively examine the microstructural parameters of the ?-Al phase<br />and eutectic Silicon. Microstructure has been also correlated with the results coming from the numerical<br />simulation of the casting process. The results show that SDAS and length of eutectic silicon particles increase<br />with section thickness, and consequently mechanical properties decrease.</p> F. Grosselle, G. Timelli, F. Bonollo, E. Della Corte ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/404 Fri, 26 Jun 2009 00:00:00 +0000 PRECIPITATION STRENGTHENING PRODUCED BY THE FORMATION IN FERRITE OF Nb CARBIDES https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/405 <p><span style="font-size: 10px;">A Nb microalloyed steel has been thermomechanically processed at laboratory through the use of plane strain</span><br />compression sequences followed by simulated coiling. Tensile samples have been machined from the obtained<br />specimens in order to investigate the effect of different variables: recrystallisation or accumulated strain before<br />transformation, holding in austenite and coiling temperature on the final mechanical behaviour. Transmission<br />electron microscopy observation of the precipitates has been carried out after coiling at different temperatures.<br />It has been shown that when Nb remains in solution in austenite after hot deformation, it can precipitate in<br />ferrite, leading to an important strengthening effect which is directly related to the concentration of Nb in<br />solution before transformation and coiling temperature.</p> M. A. Altuna, A. Iza-Mendia, I. Gutierrez ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/405 Fri, 26 Jun 2009 00:00:00 +0000 ANALISI DELL’EVOLUZIONE MICROSTRUTTURALE DURANTE IL PROCESSO DI ESTRUSIONE DELLA LEGA AA6060 MEDIATE SIMULAZIONI FEM https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/406 <p><span style="font-size: 10px;">La previsione della microstruttura finale dopo l’estrusione delle leghe di alluminio è un argomento che ha</span><br />suscitato un grande interesse negli ultimi anni, visto che le proprietà meccaniche e la qualità degli estrusi<br />sono fortemente dipendenti dall’evoluzione e del tipo di microstruttura. Questo lavoro pone come obiettivo<br />lo studio dell’evoluzione microstrutturale della lega di alluminio AA6060 durante l’estrusione, mediate<br />simulazioni FEM utilizzando il Codice Deform 3D. Allo scopo di determinare i coefficienti dei modelli<br />di ricristallizzazione da inserire nel codice FEM, sono state prodotte delle prove sperimentali mediante<br />l’estrusione inversa di coppe a diverse temperature e velocità di deformazione. Dall’analisi metallografica<br />dei campioni estrusi è stato possibile determinare i coefficienti del modello dinamico di ricristallizzazione in<br />dotazione al codice FEM Deform 3D. Le coppe sono state successivamente trattate termicamente in forno per<br />far avvenire la ricristallizzazione statica, e sono stati determinati i coefficienti del modello di ricristallizzazione<br />statica. Una volta convalidati i modelli, si è passato alla simulazione del processo reale di estrusione di una<br />billetta cilindrica. L’evoluzione della microstruttura presenta delle zone con dei grani allungati ed altre con dei<br />grani ricristallizzati con fenomeni di accrescimento. I risultati delle simulazioni sono stati confrontati con le<br />microstrutture delle billette estruse, mostrando una buona corrispondenza.</p> M. El Mehtedi, L. Donati, S. Spigarelli, L. Tomesani ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/406 Fri, 26 Jun 2009 00:00:00 +0000 COMPORTAMENTO A CORROSIONE E TRIBOCORROSIONE DI RIVESTIMENTI CERMET E CERMET/ SUPERLATTICE https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/396 <p><span style="font-size: 10px;">È stato studiato il comportamento a corrosione e tribocorrosione di riporti cermet e cermet/superlattice,</span><br />applicati su campioni di acciaio. I riporti cermet consistono in riporti termici HVOF a spessore,<br />di tipo WC-12Co o Cr3C2-37WC-18Me. I doppi riporti cermet/superlattice sono ottenuti sovrapponendo<br />ai depositi cermet citati un superlattice a base di nitruri, in cui si alternano strati di CrN e di NbN. Una<br />soluzione al 3.5 % di NaCl costituisce l’ambiente aggressivo. Le condizioni di tribocorrosione sono realizzate<br />inducendo usura per strisciamento ad opera di un antagonista in allumina, durante l’esposizione<br />stessa all’ambiente aggressivo.<br />Tramite registrazione di curve di polarizzazione dopo 1 ora di esposizione e monitoraggio della resistenza<br />di polarizzazione fino a 3 giorni di esposizione è possibile evidenziare che fra i riporti cermet è il Cr3C2-<br />37WC-18Me a fornire la migliore resistenza a corrosione, almeno a tempi brevi di esposizione, mentre entrambi<br />i riporti termici soffrono di elevate velocità di degrado, in condizioni di tribocorrosione. Il doppio riporto<br />WC-12Co/superlattice offre invece prestazioni assai promettenti sia in condizioni di libera corrosione<br />che di tribocorrosione, entro i 3 giorni di prova.</p> C. Monticelli, F. Zucchi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/396 Tue, 26 May 2009 00:00:00 +0000 EFFETTO DEL TRATTAMENTO AD ULTRASUONI DI LEGHE ALLO STATO LIQUIDO SULLA RESISTENZA A CORROSIONE https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/397 <p><span style="font-size: 10px;">L’introduzione nel bagno di vibrazioni indotte da ultrasuoni di potenza permette di attuare sia il degasaggio</span><br />sia l’affinazione della lega in un unico step e senza l’uso di nucleanti, con una conseguente riduzione dei<br />costi di produzione ed una discreta semplificazione del processo produttivo. In aggiunta, recenti studi hanno<br />dimostrato l’applicabilità di questa tecnologia per l’ottenimento di leghe allo stato semi-solido, ovvero di leghe<br />che presentano una struttura costituita da globuli di fase primaria immersa in una matrice di eutettico.<br />Lo scopo del presente lavoro è di valutare l’effetto del trattamento ad ultrasuoni sulla resistenza a corrosione<br />di leghe da fonderia, quali leghe di alluminio della famiglia Al-Si e leghe di zinco della famiglia Zn-Al. Le<br />varie leghe sono state trattate ad ultrasuoni allo stato liquido e di seguito colate in uno stampo da laboratorio.<br />La resistenza a corrosione dei campioni così ottenuti è stata valutata mediante prove potenziostatiche e<br />potenziodinamiche in cloruro di sodio 0,5M, svolte in parallelo a prove in nebbia salina acetica e misure della<br />perdita di massa. I risultati ottenuti sono stati poi confrontati con quelli di analoghi provini non sonicati.<br />Osservazioni al microscopio ottico (OM) e al microscopio elettronico a scansione (SEM) hanno permesso di<br />documentare i meccanismi di corrosione attivi sulla superficie dei campioni. E’ stato così possibile correlare<br />i risultati delle prove di corrosione alla differente morfologia della microstruttura e delle seconde fasi<br />presenti nei campioni.</p> M. Gelfi, A. Pola, A. Arrighini, R. Roberti ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/397 Tue, 26 May 2009 00:00:00 +0000 INFLUENCE OF THE COOLING RATE DURING QUENCHING ON THE TOUGHNESS AT TYPICAL WORKING TEMPERATURES OF DIE-CASTING DIES https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/398 <p><span style="font-size: 10px;">The influence of the cooling rate during quenching on the toughness of two hot-work tool steel grades</span><br />at ambient temperature and at working temperatures typical for die-casting dies has been compared.<br />The heat treatments were performed in a vacuum furnace. Different cooling rates were obtained by<br />varying the nitrogen gas pressure and cooling fan velocity. The impact toughness was researched<br />by conventional and instrumented Charpy V-notch impact testing at various temperatures. The<br />fracture toughness was studied by KIc fracture toughness testing at room temperature and JIc fracture<br />toughness testing at elevated temperatures. The researched grades were Uddeholm Vidar Superior<br />(X37CrMoV5-1 with reduced silicon content) and Uddeholm QRO 90 Supreme.<br />The influence of the cooling rate on the toughness differed considerably between ambient and elevated<br />temperatures. The decrease in toughness with decreasing cooling rate was more gradual at elevated<br />temperatures. The reason for the difference was that the fracture type at elevated temperature was<br />fibrous while at room temperature it was more or less completely quasi cleavage.</p> H. Jesperson ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/398 Tue, 26 May 2009 00:00:00 +0000 LA CORROSIONE ATMOSFERICA DEI MONUMENTI IN BRONZO: PROVE DI INVECCHIAMENTO ARTIFICIALE https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/399 <p><span style="font-size: 10px;">I monumenti in bronzo esposti all’aperto risentono di diverse tipologie di degrado, in conseguenza delle diverse</span><br />condizioni di esposizione all’ambiente e, in particolare, alla pioggia.<br />Allo scopo di studiare la correlazione causa-effetto tra l’evoluzione della corrosione di un bronzo e la sua<br />differente esposizione alla pioggia (pioggia stagnante o pioggia lisciviante), è stato intrapreso un lavoro di ricerca<br />multidisciplinare. Nel presente lavoro vengono quindi riportati i risultati delle prove eseguite sul bronzo quaternario<br />G85, largamente impiegato per fusioni artistiche. La soluzione aggressiva impiegata è stata formulata sulla base delle<br />caratteristiche di piogge reali raccolte nell’area urbana di Bologna. La condizione di stagnazione è stata riprodotta<br />mediante un dispositivo wet&amp;dry specificamente progettato e realizzato, in cui il bronzo viene ciclicamente immerso<br />nella pioggia sintetica, che viene periodicamente analizzata per valutare l’evoluzione del pH e della concentrazione<br />di metalli dissolti. Parallelamente, anche i materiali esposti vengono caratterizzati mediante misure gravimetriche,<br />VPSEM+EDS+micro-Raman e XRD. La condizione di pioggia battente (run-off) viene invece simulata mediante<br />un apposito dispositivo di dropping, che intende riprodurre, in condizioni controllate, l’azione della pioggia su<br />una superficie inclinata a piacere. Anche in questo caso sia le superfici esposte che la soluzione lisciviante vengono<br />analizzate parallelamente nel corso dell’esposizione.<br />L’analisi dei dati ottenuti ha permesso la formulazione di modelli interpretativi per i processi di corrosione del<br />bronzo quaternario; inoltre, il confronto con casi reali di corrosione di monumenti bronzei ha consentito di stimare<br />l’affidabilità dei modelli proposti e la loro efficacia a fini diagnostici e conservativi.</p> C. Chiavari, E. Bernardi, F. Ospitali, L. Robbiola, C. Martini, L. Morselli ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/399 Tue, 26 May 2009 00:00:00 +0000 SUPPLEMENTARY TOOLS TO MEASURE AND UNDERSTAND THE FLOW IN THE CONTINUOUS CASTING MOULD https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/400 <p><span style="font-size: 10px;">For the production of clean steel it is important to control the flow in the mould. A lot of modelling work</span><br />has already been done to study the flow behaviour in the mould. Measurements in the continuous casting<br />mould are necessary to validate the modelling work, especially when multiphase flow is studied or when<br />electromagnetic flow control systems are incorporated. For a few years, two measuring principles have been<br />used to study the flow behaviour at the meniscus in the mould at Corus IJmuiden No.2 BOS. The main<br />method is a simple flow measuring device, which consists of a refractory tube sealed at the bottom and fixed<br />at a pivoting point at the top. The tube is submerged in the liquid steel in the mould. Measuring the resulting<br />inclination angle reveals the flow direction and gives a measure of the velocity. In this way the effect of casting<br />parameters on flow behaviour can be studied, such as the effect of the submersion depth of the SEN, the Arflow<br />on the shrouding system (between the tundish and mould) and the change from double roll to single roll<br />flow in the mould. Also, measurements are done with the ‘nail board’ method giving a snapshot of the flow<br />direction at multiple locations in the meniscus. An electromagnetic sensor was used to measure the multiphase<br />flow condition in the SEN. In this paper results of these measurements are shown and examples are compared<br />with CFD calculations. A better understanding of the effect of casting parameters on the flow pattern in the<br />mould was obtained using these supplementary tools.</p> H.H. Visser, W. van der Knoop, W.F.M. Damen, T.G. van Essen, J. van Oord, D. Bal, S.R. Higson, J. P.T.M. Brockhoff ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/400 Tue, 26 May 2009 00:00:00 +0000 INFLUENCE OF HEAT TREATMENT ON THE MICROSTRUCTURE AND TOUGHNESS OF BÖHLER M333 ISOPLAST STEEL https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/394 <p><span style="font-size: 10px;">In this work the through hardenability and the influence of the heat treatment parameters (austenitizing</span><br />temperature, cooling parameter ? and tempering temperature) on the microstructure and the achievable<br />toughness level of Böhler M333 ISOPLAST are investigated. The results are compared to the standardized<br />tool steel grade DIN 1.2083. The investigations showed that the cooling parameter ? has a strong influence<br />on the impact toughness of M333 ISOPLAST plastic mould steel. The toughness is reduced by pro-eutectoid<br />precipitates and not by a lack of through hardenability. Furthermore, it was found out that depending on the<br />cross section of the moulds appropriate heat treatments lead to a good combination of hardness and toughness.</p> J. Perko, C. Redl, H. Leitner ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/394 Sun, 26 Apr 2009 00:00:00 +0000 EFFECT OF THE HEAT TREATMENT ON THE MECHANICAL PROPERTIES OF A PRECIPITATION HARDENING STEEL FOR LARGE PLASTIC MOLDS https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/391 <p><span style="font-size: 10px;">Continuously growing activity in the area of the engineering plastics led to the necessity of developing</span><br />new low-cost, high-performance plastic mold steels. In fact, when it is necessary to fabricate large plastic<br />components, such as bumpers and dashboards for motor vehicles, the traditionally adopted ISO 1.2738 plastic<br />mold steel exhibits low fracture toughness and highly inhomogeneous microstructures (continuously varying<br />from surface to core), as obtained from the pre-hardening (quenching and tempering) of large blooms. New<br />alloys and alternative manufacturing routes may allow to obtain plastic injection molds with good mechanical,<br />wear and weldability properties. Precipitation hardening tool steels are being proposed for such an application,<br />yielding improved mechanical properties and lower overall costs and lead-time. A precipitation hardenable<br />steel, developed for injection molding of large engineering polymer components, was investigated.<br />The microstructures and the mechanical properties of the precipitation hardenable steel bloom were<br />investigated after the steelwork heat treatment. Moreover, the strengthening mechanism by means of aging<br />heat treatments was examined on samples subjected either to the steelwork heat treatment only, or also to a<br />successive laboratory heat treatment. To the purpose, X-rays diffraction and EDS analyses were carried out in<br />order to indentify second phases electrochemically extracted from aged and not aged samples</p> D. Firrao, P. Matteis, G. M. M. Mortarino, P. Russo Spena, M. G. Ienco, G. Pellati, M. R. Pinasco, R. Gerosa, G. Silva, B. Rivolta, M. E. Tata, R. Montanari ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/391 Sat, 25 Apr 2009 00:00:00 +0000 HOW HEAT TREATMENT CAN GIVE BETTER PROPERTIES TO ELECTROLESS NICKEL-BORON COATINGS https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/392 <p><span style="font-size: 10px;">Electroless nickel-boron deposits were synthesized on mild steel and submitted to heat treatments under neutral</span><br />and nitrogen based atmosphere. The properties obtained after these treatments were compared to as deposited<br />nickel-boron coatings. The morphology and structure of the samples were investigated by XRD, SEM<br />and optical microscopy; their composition was studied by ICP, GD-OES and SIMS analysis, and micro and<br />nanoindentation tests were carried out to assess the coatings’ hardness. Scratch tests were used to determine<br />the damage mechanisms of the coating.</p> V. Vitry, F. Delaunois, C. Dumortier ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/392 Sat, 25 Apr 2009 00:00:00 +0000 IMPIEGO DI PROTOSSIDO D’AZOTO NEL TRATTAMENTO TERMOCHIMICO DI NITRURAZIONE GASSOSA: STUDIO DEI PROCESSI PRODUTTIVI E CARATTERIZZAZIONE METALLURGICA https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/393 <p><span style="font-size: 10px;">In questo lavoro sono presentati i risultati di uno studio effettuato sul trattamento termochimico di</span><br />nitrurazione gassosa, in particolare sulla possibilità di ottenere un aumento della velocità di processo a livello<br />industriale. È stato testato l’effetto dovuto all’introduzione, insieme all’ammoniaca anidra (NH3), di protossido<br />di azoto (N2O) nell’atmosfera di processo. Inizialmente sono stati caratterizzati i normali cicli produttivi<br />di nitrurazione gassosa in atmosfera di ammoniaca anidra, inserendo campioni identici di acciaio di tipo<br />42CrMo4 all’interno delle cariche di materiale da nitrurare nei forni a pozzo. I cicli produttivi di interesse<br />sono stati quelli aventi come obiettivo finale l’ottenimento di uno strato di indurimento superficiale di 3 e 4<br />decimi di millimetro. Al termine della sperimentazione si è constatato che l’utilizzo dell’N2O comporta un<br />incremento della cinetica di processo, con una conseguente riduzione del 20÷30% dei tempi di processo rispetto<br />al ciclo produttivo standard. Nonostante la riduzione dei tempi di processo, le caratteristiche meccanicomicrostrutturali<br />dei campioni trattati sono risultate confrontabili con il processo tradizionale, prospettando<br />l’idoneità all’applicazione industriale della nitrurazione gassosa con impiego di protossido d’azoto. Alla<br />sperimentazione e raccolta dei dati ottenuti segue una valutazione economica e di fattibilità per i cicli<br />produttivi testati, sulla base di un confronto qualitativo con i processi già applicati industrialmente.</p> M. Merlin, P. Camanzi, G. L. Garagnani ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/393 Sat, 25 Apr 2009 00:00:00 +0000 NEW CHALLENGES AND DIRECTIONS FOR HIGH PRESSURE DIE-CAST MAGNESIUM https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/395 <p><span style="font-size: 10px;">Being the lightest structural metallic material, Magnesium is widely used by the automotive industry when</span><br />searching for solutions to address energy consumption, emission reductions and vehicles handling. The need to<br />use light-weight solutions is becoming stronger than it has been so far, as other technologies allowing to reduce<br />emissions have already yield a lot of their potential.<br />This wider use of Magnesium requires to grow more knowledge on the material properties, corrosion protection<br />techniques and improved production processes. However material R&amp;D cannot be limited to property studies<br />and potentials: directions for innovation implies to understand all the benefits of the material and process for<br />each application and their values to the customer.<br />In this work, the components’ key attributes will be highlighted, together with the efforts to lower costs and the<br />potential use of new technologies.</p> L. Zaffaina, R. Alain, F. Bonollo, Z. Fan ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/395 Thu, 26 Mar 2009 00:00:00 +0000 A PROBABILISTIC APPROACH FOR MODELLING OF FRACTURE IN MAGNESIUM DIE-CASTINGS https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/384 <p><span style="font-size: 10px;">Quasi-static tensile tests with specimens cut from a generic cast component are performed to characterise the</span><br />mechanical behaviour of the high-pressure die cast magnesium alloy AM60. The experimental data is used<br />to establish a probabilistic methodology for finite element modelling of thin-walled die castings subjected to<br />quasi-static loading. The cast magnesium alloy AM60 is described using an elastic-plastic constitutive model<br />consisting of a high-exponent, isotropic yield criterion, the associated flow law and an isotropic hardening rule.<br />A novel probabilistic approach for modelling of fracture in thin-walled magnesium die-castings using finite<br />element analysis is developed. The Cockcroft-Latham criterion for ductile fracture is adopted with the fracture<br />parameter assumed to follow a modified weakest link Weibull distribution. Comparison between the experimental<br />and predicted behaviour of the cast magnesium tensile specimens gives very promising results.</p> C. Dørum, D. Dispinar, O.S. Hopperstad, T. Berstad ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/384 Wed, 25 Mar 2009 00:00:00 +0000 CRITERI DI SCELTA DEL MATERIALE PER L’ALLEGGERIMENTO DI VETTURE SPORTIVE AD ALTE PRESTAZIONI https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/385 <p><span style="font-size: 10px;">Per le vetture di lusso ad alte prestazioni, il primo elemento di competitività è dato dalle prestazioni dinamiche</span><br />della vettura, ragion per cui il fattore peso sta assumendo nel tempo una rilevanza crescente. L’introduzione<br />di normative sempre più severe in ambito di emissioni, strettamente correlate al consumo della<br />vettura ha inoltre indotto i progettisti a spostare la propria attenzione non più sulla potenza pura ma sul<br />rapporto potenza/peso. In questo ambito, è stato studiato l’alleggerimento di una vettura sportiva ad<br />alte prestazioni, in particolare di una Lamborghini Murciélago, andando a proporre nuovi materiali per<br />la realizzazione di particolari del gruppo sospensivo. Ottimizzando la scelta del materiale, è possibile ridurre<br />il peso, rispetto alla soluzione attuale, del 30-35% relativamente alla molla sospensione anteriore, del 50-70%<br />relativamente alla barra antirollio posteriore, nonché alleggerire il braccio anteriore inferiore dal 3 al<br />30%, dipendentemente dallo stato tensionale del componente, impiegando opportunamente acciai basso legati,<br />leghe di alluminio e leghe di titanio.</p> P. Veronesi, A. Pivetti, A. Baldini, M. Loiacono, G. Poli ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/385 Wed, 25 Mar 2009 00:00:00 +0000 CASTABILITY MEASURES FOR DIECASTING ALLOYS: FLUIDITY, HOT TEARING, AND DIE SOLDERING https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/386 <p><span style="font-size: 10px;">Tautologically, castability is a critical requirement in any casting process. Traditionally, castability in sand</span><br />and permanent mold applications is thought to depend heavily on fluidity and hot tearing. Given<br />capital investments in dies, die soldering is a critical parameter to consider for diecasting. We discuss<br />quantitative and robust methods to insure repeatable metal casting for diecasting applications by investigating<br />these three areas. Weight reduction initiatives call for progressively thinner sections, which in turn<br />are dependent on reliable fluidity. Quantitative investigation of hot tearing is revealing how stress develops<br />and yields as alloys solidify, and this has implications on part distortion even when pressure-casting<br />methodologies preclude hot tearing failures.<br />Understanding the underlying mechanism of die soldering presents opportunities to develop methods<br />to avoid costly downtime and extend die life. Through an understanding of castability parameters,<br />greater control over the diecasting process can be achieved.</p> B. Dewhirst, S. Li, P. Hogan, D. Apelian ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/386 Wed, 25 Mar 2009 00:00:00 +0000 INNOVATIVE TECHNOLOGIES IN MOULD RELEASE AGENTS https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/387 <p><span style="font-size: 10px;">The drive for improved fuel efficiencies in the automobile industry has led to continuing growth in aluminium</span><br />die casting as manufacturers strive to reduce the weight of automobiles by replacing steel with light metal components.<br />Larger and more complex parts are being cast and this has set new challenges to die casters in their<br />quest for improved quality and productivity. The paper examines the impact of these trends on die lubrication<br />and discusses an innovative lubrication technology that has evolved to satisfy these requirements.</p> G. Natesh, A. Colori ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/387 Wed, 25 Mar 2009 00:00:00 +0000 MODERN THERMAL ELECTRON BEAM PROCESSES – RESEARCH RESULTS AND INDUSTRIAL APPLICATION https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/388 <p><span style="font-size: 10px;">Thermal electron beam (EB) technologies are becoming more and more attractive especially</span><br />because they are ecologically friendly and energy saving on the one hand and highly precise, excellently<br />controllable and highly productive on the other hand.<br />Using three-dimensional energy transfer fields, the interaction conditions between the EB and the surface<br />of the material, the conditions of the heat conduction in the material, the geometry of the part, and the load<br />conditions of the component can be taken into account. High flexibility, precision, and reproducibility are<br />typical characteristics of EB technologies and facilities. High productivity is achieved by new technological<br />solutions like simultaneous interaction of the EB in several processing areas (spots) or by carrying out several<br />processes simultaneously in modern EB facilities and systems (such as multi-chamber, lock-type and other<br />concepts). The influence of beam parameters and energy transfer conditions on the microstructure of the<br />materials and its properties will be discussed for different EB technologies. Information on ideal treatment<br />conditions will be given. The paper deals with the current development state regarding beam deflection<br />techniques, technological processes and some facility concepts, and with the state of industrial application.</p> R. Zenker ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/388 Wed, 25 Mar 2009 00:00:00 +0000 SQUEEZE CAST AUTOMOTIVE APPLICATIONS AND DESIGN CONSIDERATIONS https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/389 <p><span style="font-size: 10px;">With an increasing emphasis on vehicle weight reduction, the demand for lighter weight automotive components</span><br />continues to increase. Squeeze casting is an established shape-casting process that is capable of producing<br />lightweight, high integrity automotive components that can be used for structural applications.<br />In recent years the squeeze casting process has been used with various aluminum alloys to produce<br />near-net shape components requiring high strength, ductility, pressure tightness or high wear resistance<br />[1]. Squeeze casting has proven to be an economical casting process for high volume applications and<br />offers design and materials engineers an alternative to conventional casting processes such as gravity<br />permanent mold (GPM), low pressure die casting (LPDC), sand cast aluminum/ iron, and conventional<br />high pressure die casting (HPDC).<br />This paper describes Contech’s squeeze casting technology (P2000TM) and provides examples of high<br />volume automotive components manufactured at Contech. This paper also includes product design<br />considerations, an overview of process simulation techniques, a comparison of mechanical properties, and case<br />studies for select automotive components.</p> Z. Brown, C. Barnes, J. Bigelow, P. Dodd ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/389 Wed, 25 Mar 2009 00:00:00 +0000 THE EFFECT OF AUSTENITE VOLUME FRACTION ON THE DEFORMATION RESISTANCE OF 409 STAINLESS STEELS DURING HOT-STRIP ROLLING https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/390 <p><span style="font-size: 10px;">The mill log data obtained from the hot-strip rolling of 409 stainless steels were analyzed in order to investigate</span><br />the effect of the chemical composition on the deformation resistance. The results showed that the deformation<br />resistance depended sensitively on the austenite stabilizing capability of the material chemistry, suggesting<br />the austenite volume fraction as a dominant factor in controlling the deformation resistance. Deformation<br />resistance ratio (DRR) was defined as a ratio of the deformation resistance of a two-phase (ferritic+austenitic)<br />microstructure to that of a fully ferritic microstructure. The dependence of DRR on the austenite volume<br />fraction appeared to be linear, which was also observed by the plane strain compression tests performed on the<br />laboratory specimens with various austenite volume fractions. The implication of this result is that during the<br />hot-strip rolling of 409 stainless steels with a two-phase microstructure, these steels are likely to deform in an<br />equal-strain manner.</p> D. Chae, S. Lee, S. Son ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/390 Wed, 25 Mar 2009 00:00:00 +0000 FERRITE GRAIN REFINEMENT IN SEAMLESS PIPES THROUGH INTRAGRANULAR NUCLEATION ON VN https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/379 <p><span style="font-size: 10px;">Mill rolling process of seamless pipe was simulated with the aim of applying grain refinement through the</span><br />formation of intragranular ferrite on VN precipitated inside austenitic grains, for production of as-hot rolled<br />microstructures, which are currently attained only by in-line normalising. Tests were performed on V+N and<br />V+N(Ti) steels using two types of schedules with long and short transfer/heating times prior to sizing between<br />930-830°C. It was found that transfer/heating time between high temperature rolling and low temperature<br />sizing could be used for precipitation of VN in austenite which in turn can nucleate intragranular ferrite<br />grains on cooling. To facilitate the precipitation process of VN a sub-micro-addition of Ti was used which also<br />helps to restrain austenite grain growth during piercing and pipe forming. Subsequent V(C,N) precipitation<br />of the remaining vanadium in the ferrite contributes precipitation strengthening. Hot rolling followed by<br />intragranular ferrite formation in 0.1%V-0.015%N-0.005%Ti steel is able to develop a fine ferrite-pearlite<br />microstructure with an average ferrite grain size of 7um.</p> S. Zajac, B. Hutchinson, R. Lagneborg, M. Korchynsky ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/379 Wed, 25 Feb 2009 00:00:00 +0000 LONGITUDINAL FACE CRACK PREDICTION WITH THERMO-MECHANICAL MODELS OF THIN SLABS IN FUNNEL MOULDS https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/380 <p><span style="font-size: 10px;">This paper investigates longitudinal depressions and cracks in steel continuous-cast in funnel moulds using</span><br />a finite-element model to simulate thermo-mechanical behavior of the solidifying shell in the thin-slab caster<br />mould at the Corus Direct Sheet Plant (DSP) in IJmuiden, The Netherlands. The commercial code ABAQUS<br />[1] is used to study the effect of the funnel shape on the stresses developed within a two-dimensional section<br />through the shell while it moves through the mould. The model first simulates heat transfer, based on heat<br />flux profiles found from extensive plant measurements of mould heat removal and thermocouples embedded in<br />the mould wall. It incorporates the drop in heat flux due to local gap formation. The temperature solution is<br />input to the mechanical model which incorporates grade-dependent elastic-viscoplastic constitutive behavior,<br />ferrostatic pressure, taper, mould-wall oscillations, and contact with the profiled mould wall. The results are<br />validated with plant measurements, including a breakout shell, and crack statistics. The model is applied to<br />study the effects of increasing casting speed and funnel design in order to avoid longitudinal cracks.</p> L. C. Hibbeler, B. G. Thomas, B. Santillana, A. Hamoen, A. Kamperman ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/380 Wed, 25 Feb 2009 00:00:00 +0000 METODICA PREDITTIVA PER LA VALUTAZIONE DEI DIFETTI SU LAMINATI SOTTILI IN LEGA AA3005 PER IL SETTORE PACKAGING DERIVANTI DA INCLUSIONI SOLIDE NEI BAGNI DI FUSIONE https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/381 <p><span style="font-size: 10px;">Nel presente lavoro si è cercato di mettere a punto una metodica di prova per l’ individuazione predittiva dei</span><br />microfori nei laminati sottili in lega di alluminio sin dalla fase di fusione delle placche (cioè a monte del ciclo di<br />fabbricazione.)<br />Mettendo in relazione ripetutamente i risultati del “test PREFIL®” [1], effettuato nella fase di colata del<br />metallo, in grado di quantificare la presenza di inclusioni solide e ossidi, con i risultati, in termini di microfori,<br />rilevati sul laminato al termine della laminazione a freddo mediante l’utilizzo di un rilevatore ottico laser,<br />è stato possibile ricavare relazioni abbastanza affidabili circa la previsione delle difettosità sul laminato a<br />spessore finale, già dalla fase di colata.</p> A. Atienza, C. Sinagra, A. Moschini, F. Capece Minutolo ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/381 Wed, 25 Feb 2009 00:00:00 +0000 SVILUPPO DI UNA MACCHINA PER PROVE DI TRAZIONE VELOCE https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/382 <p><span style="font-size: 10px;">I materiali metallici sottoposti a carichi di natura dinamica vanno soggetti ad un fenomeno noto anche come</span><br />incrudimento dinamico.<br />L’incrudimento dinamico ha un’enorme rilevanza nell’ambito della sicurezza passiva. Procedure di prova che<br />permettano di valutare l’influenza della velocità di deformazione sulle proprietà meccaniche di un materiale<br />sono fondamentali per una corretta progettazione di strutture sicure ad impatto.<br />In questo articolo viene presentata una procedura per prove di trazione veloce che prevede l’utilizzo di una<br />slitta verticale e di una macchina ad inversione.<br />In fase di sviluppo, per verificarne il funzionamento, sono state condotte prove usando provini ottenuti da<br />piastre di due diversi materiali: un acciaio dolce d’uso comune e una lega leggera di alluminio tipica delle<br />costruzioni aeronautiche. I dati ottenuti per i due materiali sono ripetibili e confrontati coi dati presenti in<br />bibliografia hanno mostrato che la procedura di prova sviluppata è in grado di fornire dati accurati.</p> M. Anghileri, L.-M. L. Castelletti, A. Milanese, G. Moretti ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/382 Wed, 25 Feb 2009 00:00:00 +0000 THERMOMECHANICAL PROCESSING OF ADVANCED HIGH STRENGTH STEELS IN PRODUCTION HOT STRIP ROLLING https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/383 <p><span style="font-size: 10px;">Hot strip rolling of low carbon Advanced High Strength Sheet Steels (AHSS) is challenging due to non-traditional</span><br />chemical compositions required to attain the unique mechanical properties in AHSS products. In hot<br />strip rolling, TMP implies various types of controlled rolling where temperature, strain rate and rolling<br />reductions are carefully selected to produce the target austenite microstructure, which is either fully<br />recrystallized or fully pancaked austenite before starting cooling. Microalloying of HSLA in combination<br />with suitable TMP provides an efficient tool to control austenite recrystallization prior to the beginning<br />of cooling. However, the existing TMP routes cannot be easily applied to AHSS that have much more sophisticated<br />alloying and lower level of microalloying. TMP of AHSS in the finishing train of hot strip mill should<br />be designed so as to ensure controlled type and extent of transformation on run-out table by precise control of<br />strip temperature and rolling speed with account for mill configuration and capabilities, product dimensions,<br />gauge and shape tolerances. Further complications can be brought about by high sensitivity of<br />AHSS to various aspects of hot strip rolling and cooling parameters. These aspects are discussed in the paper<br />along with various practical implications.</p> E.I. Poliak, N.S. Pottore, R.M. Skolly, W.P. Umlauf, J.C. Brannbacka ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/383 Wed, 25 Feb 2009 00:00:00 +0000 OBSERVATION OF MOLTEN STEEL FLOW IN SUBMERGED ENTRY NOZZLE https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/374 <p><span style="font-size: 10px;">A fluid flow of molten steel in continuous casting mold directly results in slab surface and internal defects,</span><br />such as slag entrapment, inclusions, and pinholes. Much effort was made on the field to stabilize it. Application<br />of various electromagnetic forces and various nozzle designs are proposed and applied to commercial<br />continuous casting process. However, few studies have looked at fluid flow in submerged entry nozzle even it<br />is a source of flow in the mold.<br />In this study, fluid flow in submerged entry nozzle is in-situ observed through transparent immersion nozzle<br />by a fusible alloy model and a molten steel flow model. According to the experiment, fluid flow in submerged<br />entry nozzle is dominated by argon flow rate, metal flow rate and nozzle diameter. Meniscus height in the<br />nozzle is stable enough to measure, and decreasing argon flow rate, increasing metal flow rate and reducing<br />nozzle diameter leads the flow from potential-flow to plug-flow.<br />Another examination, measurement of net argon flow rate through mold meniscus revealed that about 20% of<br />argon gas injected from upper slide plate is brought into nozzle at continuous casting process. Taking these<br />results into consideration, fluid flow in submerged entry nozzle in conventional slab caster is considered.</p> T. Kato, M. Hara, A. Muto, S. Hiraki, M. Kawamoto ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/374 Sun, 25 Jan 2009 00:00:00 +0000 NAILS OF THE ROMAN LEGIONARY AT INCHTUTHIL https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/375 <p><span style="font-size: 10px;">This study is focused on the nails found at Inchtuthil, Perthshire (UK) dated back to 87 A.D.. The investigated</span><br />nails were analyzed to characterize these objects. After the sectioning of the sample, an accurate optical<br />microscopy examination has been performed in order to study the different structural constituents composing<br />the microstructure. SEM-EDS analysis allowed to quantitatively characterize the chemical composition of<br />non-metallic inclusions, while the SEM-EBSD examination revealed the crystallographic textures featuring<br />the examined alloy. This information, coupled with the measurements of the micro-hardness suggests a new<br />hypothesis on the plastic deformation process adopted for the realization of the observed nail.</p> C. Mapelli, W. Nicodemi, R. F. Riva, M. Vedani, E. Gariboldi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/375 Sun, 25 Jan 2009 00:00:00 +0000 RAPID THICK STRIP CASTING - CONTINUOUS CASTING WITH MOVING MOULDS https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/376 <p><span style="font-size: 10px;">Moving mould for the future… Due to mechanical reasons, conventional lubricated oscillating moulds limit</span><br />the casting velocity. If the friction in the mould grows too strongly, the thin strand shell can tear, in a worst<br />case followed by a breakout. However these constraints are not applicable to moving moulds.<br />RTSC (Rapid Thick Strip Casting) is an innovative concept for the production of hot strip. The particular<br />innovation of the mechanism consists in replacing the stationary oscillating mould with a mould performing<br />a caterpillar motion. A new mould design is able to eliminate former failures and problems. The key factor in<br />the new design consists of a parallelogram-shaped strand cross section. Straight below the caterpillar-mould, a<br />shaping machine is placed with a secondary cooling zone. This is where the conventional rectangular shape is<br />formed by inline-shaping with liquid core.<br />RTSC is a new technology offering the option of high productivity. Studies indicate that a casting speed in<br />a range of 20 to 30 m/min at a final as-cast cross section of e.g. 20 mm x 1600 mm is possible. The strand<br />width is easily adjustable and the final product only requires low metal forming degrees in comparison to<br />conventional slabs.</p> R. Nagy, A.J. Hulek, D. Senk ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/376 Sun, 25 Jan 2009 00:00:00 +0000 REVAMPING OF THE NO. 2-3 SLAB CASTER AT POSCO GWANGYANG: DESIGN, START-UP AND INITIAL OPERATION RESULTS https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/377 <p><span style="font-size: 10px;">One of the purposes of revamping the No. 2-3 caster was to have annual production capacity of 3.5 million</span><br />tonnes per year for automotive application. Under a given caster length of 47m, the basic requirement under<br />this value is to achieve 2.7 m/min casting speed for 250mm x 1600mm in slab section. In order to ensure<br />stable operation for this high casting speed, many technologies were newly developed and implemented<br />during the revamping process. The roller geometry was designed to minimize mould level hunting<br />due to unsteady bulging. The concept of Intensive secondary cooling was applied to shorten crater end<br />position as well as to decrease corner transverse cracking by applying the concepts of surface structure<br />control [1]. A movable multi-mode electromagnetic system was designed to control mould flow to<br />meet diverse operation conditions. An Automatic Ar control system was applied at the caster nozzle<br />to minimize nozzle clogging. This caster was started in Nov. 2007 and went up to 2.7m/min in<br />casting speed very quickly. This paper discusses the behaviour of mould level, mould surface flow and<br />secondary cooling temperature to the directions of slab width and thickness experienced during casting speed<br />increase and in particular at 2.7m/min maximum casting speed. Initial productivity and slab-quality results<br />are also presented.</p> S.m. Lee, J.Y. Hwang, S.H. Lee, G. Shin ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/377 Sun, 25 Jan 2009 00:00:00 +0000 SISTEMI DI ACCUMULO DI IDROGENO AD IDRURI DI MAGNESIO: VERIFICA SPERIMENTALE DEGLI EFFETTI DI SCALA https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/378 <p><span style="font-size: 10px;">CESI RICERCA ha in corso un programma di ricerca per valutare le potenzialità di sistemi di accumulo di idrogeno</span><br />basati su idruri di magnesio in applicazioni stazionarie. L’attività è effettuata con la collaborazione del Gruppo<br />Idrogeno dell’Università di Padova e con Venezia Tecnologie. A partire da materiali sviluppati da UNIPD e VETEC,<br />CESI RICERCA ha progettato, realizzato e sperimentato serbatoi di accumulo di capacità diversa al fine di valutare le<br />prestazioni del sistema in termini di capacità totale di accumulo, cinetica di absorbimento e desorbimento di idrogeno<br />ed analizzare l’eventuale degrado a valle di cicli di carica e scarica di idrogeno. In particolare, per valutare gli effetti<br />di scala (scale-up), che sono della massima importanza in applicazioni industriali, CESI RICERCA ha progettato<br />e sperimentato in differenti condizioni operative un sistema di accumulo contenente 0.5 kg di idruro di magnesio.<br />La sperimentazione sull’accumulatore ha riguardato l’attivazione delle polveri e l’esecuzione di una serie di cicli<br />di absorbimento e desorbimento di idrogeno; i dati sperimentali sono stati confrontati con risultati di laboratorio.<br />L’accumulatore ha presentato una capacità massima di accumulo di idrogeno in peso del 5.35%; gli effetti di scala<br />sono stati evidenziati da una cinetica più lenta, da sensibili effetti termici locali e da un degrado delle prestazioni<br />dopo alcuni cicli di carica e scarica di idrogeno. Al fine di identificare le cause del degrado delle prestazioni, sono state<br />effettuate ulteriori attività sperimentali su accumulatori di taglia ridotta (circa 30 grammi di polvere) sviluppando<br />e testando nuove configurazioni degli accumulatori tali da minimizzare gli effetti negativi legati allo scale-up del<br />sistema.</p> M. Verga, C. Guardamagna, C. Valli, G. Principi, B. Molinas ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/378 Sun, 25 Jan 2009 00:00:00 +0000 TRATTAMENTI TERMICI DELLE LEGHE DI TITANIO ?+?, CORRELAZIONI FRA MICROSTRUTTURA E COMPORTAMENTO MECCANICO https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/482 proprietà meccaniche ed elevata resistenza alla corrosione, sia per le loro caratteristiche come l’alta temperatura di fusione e la bassa densità. La modifica della microstruttura mediante adatti trattamenti termici consente di determinare la combinazione di varie proprietà meccaniche, al fine di potenziare quelle più utili in funzione delle condizioni d’utilizzo del componente. Per le leghe di titanio è possibile identificare tre tipologie di microstruttura derivabili da trattamento termico: - lamellare, con elevata tenacità e resistenza alla propagazione dei difetti, ma con scarsa duttilità; - ricristallizzata o parzialmente ricristallizzata, con discreta resistenza meccanica e buona duttilità; - duplex o bi-modale, con la migliore combinazione fra le varie proprietà meccaniche. A. Morri ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/482 Sun, 30 Nov 2008 00:00:00 +0000 INDURIMENTO SUPERFICIALE DI LEGHE DI TITANIO MEDIANTE TRATTAMENTI TERMICI DI DIFFUSIONE DI Ni https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/483 In questo lavoro sono stati ottenuti rivestimenti di Ni elettrolitico e NiB electroless su campioni di titanio puro e sulla lega Ti-6Al-4V. Questi campioni dopo la deposizione sono stati sottoposti a trattamenti termici di diffusione a temperature inferiori e superiori alla temperatura di trasformazione allotropica del titanio e della lega per la durata di 1 h. E’ stato quindi analizzato l’effetto della temperatura sulla diffusione del Ni e del B all’interno del substrato e sulla profondità di indurimento dei campioni mediante analisi al SEM, EDS, XRD, GDOS e prove di microdurezza. Dopo il trattamento di 1h a temperatura superiore alla temperatura ?-transus (1000° C) nel campione di titanio CP si ha la formazione di uno strato di intermetallici NiTi e NiTi2 per uno spessore 20 ?m con valori di durezza di 1000 HV0,1 ed una zona di diffusione di 300-400 ?m con valori di durezza di 300 HV0,1. Per quanto riguarda la lega Ti6Al4V i trattamenti termici al di sopra della ? transus permettono di raggiungere durezze 1000 HV0,1, dovute alla formazione degli intermetallici NiTi e NiTi2 . I migliori risultati, ottenuti, sia per il titanio puro che per la lega, con il trattamento termico effettuato a temperatura superiore alla ? transus, sono da attribuirsi alla maggiore velocità di diffusione indotta sia dalla temperatura che dalla struttura ccc che il titanio assume a temperature superiori alla ? transus. I. Rampin, K. Brunelli, M. Dabalà ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/483 Sun, 30 Nov 2008 00:00:00 +0000 INFLUENZA DELLA MODIFICA ALLO STRONZIO E DELLA CONDIZIONE DI SOLIDIFICAZIONE SULLA MICROSTRUTTURA IN LEGHE ALLUMINIO-SILICIO DA FONDERIA https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/484 L’elevata velocità di solidificazione così come il trattamento di modifica allo stronzio (Sr) svolgono un ruolo fondamentale nella fonderia d’alluminio, intervenendo sulla scala microstrutturale nonché sulla morfologia e distribuzione del silicio all’interno dell’eutettico. In questo studio sono analizzati in maniera sistematica gli effetti della condizione di solidificazione e della modifica allo Sr sul livello di modifica del silicio eutettico in leghe AlSiMgTi da fonderia. Sono state predisposte differenti configurazioni di analisi termica al fine di variare la velocità di raffreddamento; i campioni ottenuti sono quindi stati analizzati metallograficamente. Gli effetti di un trattamento di modifica al sodio (Na) sono stati infine studiati sulle medesime leghe a titolo di confronto. In condizioni di lento raffreddamento, il livello di modifica in lega EN AB-42000 migliora con l’aumentare del contenuto di Sr e raggiunge valori ottimali quando la quantità di quello si situa nell’intervallo di 100-200 ppm. Simili risultati non sono ottenuti in leghe EN AB-43300 e 44000, la cui microstruttura, nonostante un contenuto più elevato di Sr (400-500 ppm), risulta solo parzialmente modificata. La modifica al Na ha mostrato il miglior grado di efficienza per tutte le leghe analizzate in condizioni di lento raffreddamento. La temperatura eutettica nelle leghe ad elevato tenore di silicio, modificate con 400 ppm di Sr, diminuisce significativamente incrementando la velocità di solidificazione, con un miglioramento del livello di modifica. Considerando i risultati ottenuti dall’analisi termica, l’efficacia del trattamento di modifica al Na e allo Sr è stata studiata su alcuni getti di ruote, colati in gravità con leghe EN AB-42000 e 44000. A. Manente, G. Timelli ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/484 Sun, 30 Nov 2008 00:00:00 +0000 POTENTIALITY AND BENEFITS OF ROBUST ENGINEERING AND THE TECHONOLOGICAL EXPERIMENTATION IN THE STEEL INDUSTRY https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/485 New thermomechanical processing (TMP) and steels with exclusive properties are continuously designed and optimized through the development, extension and application of metallurgical models and/ or carrying out expensive programs of R&amp;D. This paper highlights the benefits of concepts such as “robust engineering”, “design of experiments (DOE)” and “process modeling” which are developed with a practical sorting for their better comprehension and effective industrial application. Improved process capability and performance in use of HSLA and high carbon steels, less number of industrial trials and lower costs of R&amp;D are some of the advantages on applying this methodology. R. G. Bruna, C. A. Nomaksteinsky ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/485 Sun, 30 Nov 2008 00:00:00 +0000 POTENZIALITÀ DELLA TECNICA EIS PER IL RILIEVO DEL DEGRADO DELLE BARRIERE TERMICHE SOTTOPOSTE A PROVE DI OSSIDAZIONE CICLICA https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/486 Questo lavoro è dedicato allo studio dell’evoluzione dei rivestimenti tipici delle parti calde delle turbine a gas, costituiti da uno strato metallico e da uno ceramico di zirconia parzialmente stabilizzata con ittria, con funzione di barriera termica. Vengono dapprima mostrati i risultati di una campagna sperimentale svolta su campioni invecchiati in prove di ossidazione ciclica a due diverse temperature e sottoposti ad analisi metallografiche per individuare i meccanismi di degrado indotti dall’esposizione alle elevate temperature e dall’azione di ripetuti cicli termici. Viene poi presa in esame la possibilità di applicare una tecnica di controllo non distruttivo (la spettroscopia d’impedenza elettrochimica) per rilevare il grado crescente di danneggiamento. La variazione degli spettri d’impedenza ottenuti ha confermato la sensibilità della tecnica allo spessore dello strato ceramico, alle sue caratteristiche (porosità e microcriccatura) e alla formazione dello strato di ossido all’interfaccia metallo/ ceramico. I risultati ottenuti vengono discussi alla luce delle analisi metallografiche quantitative e delle informazioni reperibili in letteratura. Si suggeriscono infine alcune linee di ulteriore sviluppo A. Lapina, M. Bestetti, C. Rinaldi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/486 Sun, 30 Nov 2008 00:00:00 +0000 VALUTAZIONE DELLE PROPRIETA’ MECCANICHE NEI MATERIALI IN ESERCIZIO CON PROVE DI LABORATORIO: LA FATICA TERMOMECCANICA https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/487 Le turbine a gas lavorano in condizioni operative estreme di temperatura e pressione per ottenere le massime prestazioni dell’impianto energetico. Tali requisiti possono risultare al limite delle condizioni di progettazione delle pale, dei cuscinetti e dei numerosi componenti presenti nella camera di combustione. Di conseguenza la loro vita in esercizio può risultare limitata, come verosimilmente risulta dalla frequenza delle fratture che tali componenti presentano rispetto alla minore incidenza verificabile in altre parti dell’impianto. I difetti, che insorgono in corrispondenza dello stadio delle pale della turbina esposto alla maggiore temperatura e pressione di lavoro, risultano attribuibili ai fenomeni di creep, di ossidazione e di danneggiamento per fatica. Inoltre non è ancora del tutto chiaro se queste azioni di danneggiamento agiscono in modo simultaneo o se alcune di esse risultano predominanti (come, quando e perché) rispetto ad altre che divengono meno influenti nel corso del danneggiamento per fatica termomeccanica (TMF). I materiali svolgono il ruolo fondamentale per l’incremento della vita in esercizio degli impianti. A tale proposito la via dell’innovazione è stata intrapresa con lo sviluppo di superleghe a base nickel ottenute per solidificazione direzionale (DS) o monocristalline (SX) e con l’impiego di rivestimenti ceramici che fanno da scudo termico al materiale sottoposto alle temperature preservando le superfici esposte dei componenti dall’ossidazione a caldo. Essi consentono di aumentare la temperatura di funzionamento degli impianti e, conseguentemente, di aumentarne il rendimento. Il vantaggio ottenuto dallo sviluppo dei nuovi materiali e dei rivestimenti va attentamente valutato mediante la messa a punto di nuove tecniche diagnostiche simulanti le condizioni di lavoro dei componenti e, in tale ambito, la fatica termomeccanica (TMF) ha dimostrato di essere un ottimo strumento diagnostico complementare di quello della fatica LCF, sinora più diffuso. Nella memoria sono descritte le procedure per l’esecuzione di prove TMF ed alcuni esempi di confronto tra TMF ed LCF per alcuni materiali innovativi impiegati in componenti turbogas. M. Marchionni, S. Budano ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/487 Sun, 30 Nov 2008 00:00:00 +0000 APPLICATION OF DUPLEX STAINLESS STEEL FOR WELDED BRIDGE CONSTRUCTION IN AGGRESSIVE ENVIRONMENT https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/477 Maintenance costs are a significant item in life cycle of steel bridges, becoming of paramount importance in aggressive environments. The use of duplex stainless steels for bridge decks would be a major step forward in providing durable, low maintenance structures, exploiting both their corrosion resistance and high mechanical properties, capable of meeting in full the required structural safety performances. A research project partially funded by the EU research programme RFCS (Research Fund for Coal and Steel, Bridgeplex contract RFS-CR-04040) is developing technical information on the use of duplex stainless steel in welded bridge construction via mechanical testing and numerical analyses, so as to provide indications suitable to form the basis for an upgrade of Eurocode 3 [1] and to allow a reliable Life Cycle Cost analysis for this kind of structures so as to address the best material choice for the future bridges. The project is still in progress but first results are available. This paper gives an overview of the project and summarizes results obtained, deeper detailed in other papers presented at the International Conference Duplex 2007 ([5] and [6]). In particular the paper is concerned with: · overview of critical details in a welded bridge deck and relevant data available in literature also on austenitic and austeno-ferritic steels; and · economical evaluations considering maintenance aspects and fabrication costs showing the advantages of the application of duplex stainless steel to defined bridge typologies. G. Zilli, F. Fattorini, E. Maiorana ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/477 Thu, 30 Oct 2008 00:00:00 +0000 APPLICATION OF OPTICAL BASICITY PARAMETER TO FOAMING OF SLAGS https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/478 Metallurgical slags play an important role in the melting and refining of metals. Efforts are being made, by many researchers, to understand the factors influencing the properties of slags. Optical basicity is a chemical parameter which has been applied to glasses and slags, and, is a more comprehensive representation of slag composition than conventional basicity. Foaming is an important phenomenon in steelmaking, but limited information is available on the effect of slag composition on foaming. Optical basicity values, for different slags, were calculated from the chemical composition – following the approach of Duffy and co-workers. The calculated values were then applied to follow the trends in foaming, bath smelting and ladle slags. The results demonstrate the potential use of optical basicity in this area, but the trends could be investigated further with respect to structure and the ionic concentrations. Y. A. A. Murali Krishna, T. Sowmya, S. Raman Sankaranarayanan ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/478 Thu, 30 Oct 2008 00:00:00 +0000 CORROSION MECHANISMS OF ZIRCONIA/CARBON BASED REFRACTORY MATERIALS BY SLAG IN PRESENCE OF STEEL https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/479 Zirconia is usually utilised in Submerged Entry Nozzle (SEN) in the slag contact zone, because of its high resistance to corrosion. However inconsistency of component performance and apparently erratic behaviours, in terms of corrosion rate, are frequently experienced. An important cause of the unexplained variability of component performance is the typical trial-and-error approach used to develop materials for the specific applications, and the “Darwinian selection” for the choice of the most suitable material despite the fact that a number of studies are available in literature. As a matter of fact, although almost all the mechanisms that have been proposed are based on some form of cyclic mechanism where the oxide is attacked by the slag and the exposed graphite is then attacked by the metal, contradictory conclusions can be often found about specific features. It is not to be excluded that contradictory results could be dependant on the experimental conditions used. In this paper laboratory experiments have been carried out, using together slag and steel, in order to clarify their role on the global corrosion mechanism. The results showed that, besides the dissolution of carbon in steel and oxide in slag, other phenomena contribute to the corrosion. In particular the experiments put in evidence the critical role of steel in dissolving the products of reactions between slag components and carbon, pushing the attack of slag to carbon. The consequence is that the corrosion phenomenon is complex, and parameters such as activity of slag components, porosity of refractory matrix, characteristics of carbon material are involved in the tendency of the carbon to react with slag, hence on the global corrosion rate. Filippo Cirilli, Antonello Di Donato, Umberto Martini, Patrizia Miceli, Philippe Guillo, Jose Simoes, Yi Jie Song ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/479 Thu, 30 Oct 2008 00:00:00 +0000 RESEARCH OF THE BEST TECHNOLOGICAL AND METALLURGICAL PARAMETERS FOR PERFORMING THE ELECTRIC RESISTANCE WELDING OF LOW CARBON STEELS https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/480 This work deals with the research of the optimal technological and metallurgical parameters in order to implement a reliable procedure for the electric resistive welding of low carbon structural steel, in order to evaluate the conditions which can grant the best mechanical performances. Low carbon steels must be featured by high plastic formability properties, since the production process consists in the piping of a rolled band, followed by an Electric Resistance Welding (ERW) of the edges. The optimal technological parameters have been identified performing welding tests at several levels of electric power, squashing length and forward velocity of the pipe along the coil axis. Several mechanical tests have been performed for the determination of the properties of the materials under examination, in order to characterize the main mechanical properties, i.e. Young modulus, yield and the ultimate stresses, yield point elongation (the strain after which the plastic behaviour takes place), anisotropy coefficients (rm, ?r), Vickers micro-hardness and hardening coefficient of the materials analysed, while the residual stress induced in correspondence of the welded joining have been determined by X-ray diffraction. The microstructural characteristics of the steels have been obtained through micrographic analyses coupled with the use of Electron Back Scattered Diffraction techniques (EBSD). The value assumed by the hardening coefficient and by the yield elongation point has been revealed to be a strongly significant parameter for assuring the quality of the joining in order to avoid a very early formation of the cracks in the welding region. C. Mapelli, C. Corna ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/480 Thu, 30 Oct 2008 00:00:00 +0000 WELD PROPERTIES OF SANDVIK SAF 2707 HD® https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/481 (petro-) chemical processing industry. The recently developed hyper duplex grade Sandvik SAF 2707HD® allows extension of the application range of austenitic-ferritic alloys into even more aggressive conditions. In most applications for Sandvik SAF 2707 HD the equipment needs to be welded. Hence, weldability is of utmost importance for a stainless steel grade of this kind. Weld documentation was made for a number of joints to simulate various tube- and pipe applications. The welding method used was gas tungsten arc welding. The joints were tested regarding mechanical properties, microstructure, pitting resistance and in some cases chloride stress corrosion resistance. The filler wire used, designated Sandvik 27.9.5.L, was developed specifically for Sandvik SAF 2707 HD. Overlay welds were produced using submerged-arc welding and gas tungsten arc welding. The welds were documented regarding ductility, microstructure and pitting resistance. Tube-to-tube sheet welds were also produced to document the weld behaviour and pitting resistance. P. Stenvall, M. Holmquist ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/481 Thu, 30 Oct 2008 00:00:00 +0000 A SYSTEM COMPARISON OF CONTINUOUS TEMPERATURE SYSTEMS IN CONCAST OPERATIONS https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/471 Temperature control in continuous casting comes in basically 2 different ways: Either by disposable temperature sensor or continuous. Modern casters of all types are today widely automated and have replaced manual measurement action by automated on demand or continuous techniques. Semi-permanent continuous sensors are the industrial standard in continuous casting. Most common is the thermocouple-based measurement, with over 95%. Thermocouple reliability and accuracy are still unmatched and require almost zero maintenance. But optical systems are on the move as well showing a promising potential of good precision and cost effectiveness. This paper gives a system comparison of today’s industrial systems in respect to cost and technical performance. W. Glitscher, M. Berndt, S. Pagden ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/471 Tue, 30 Sep 2008 00:00:00 +0000 DEVELOPMENT OF POST-OXIDATION TREATMENTS TO IMPROVE WEAR AND CORROSION RESISTANCE https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/472 Gas nitrocarburizing and post-oxidation treatments were performed on 42CrMo4 steel and GS600 cast iron, to improve wear and corrosion resistance. In both materials the compounds layer after nitrocarburizing, mainly composed by ?-Fe2-3(N,C) and ?’- Fe4N phase. First the oxidizing step, a subsequent impregnation with two different lubricating oils was performed in order to further enhance corrosion resistance. Wear resistance was measured using a ball-on-disk tribometer with Al2O3 and 100Cr6 counterpart and the corrosion resistance of the samples was studied using salt spray test in accordance with ASTM B117 and electrochemical cell. Experimental results show that the nitrocarburizing treatment improves significantly the wear resistance of the steel but not the wear resistance of the studied cast irons. The application of nitrocarburizing alone does not significantly improve corrosion resistance and it may even promote localized corrosion. The subsequent postoxidation step leads to a slight decrease of the corrosion rate, because it partially seals the porous nitrocarburized layer. The final oil impregnation step resulted much more effective in further decreasing the corrosion rate by one order of magnitude. R. Sola, R. Giovanardi, P. Veronesi, G. Poli, S. Masini, A. Zanotti ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/472 Tue, 30 Sep 2008 00:00:00 +0000 INFLUENCE OF DEEP CRYOGENIC TREATMENT ON THE PROPERTIES OF CONVENTIONAL AND PM HIGH SPEED STEELS https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/473 The influence of Deep Cryogenic Treatment (DCT) on the properties of four wrought and PM high speed steels was investigated. Hardness and (apparent) fracture toughness Ka were measured to highlight the possible influence of DCT carried out before and after tempering. Dry sliding wear tests were carried using a block on disc configuration. The properties of the two wrought steels, HS6-5-2 (AISI M2) and HS6-5-2-5 (AISI M35), highlight a well defined influence of DCT. HS6-5-2 shows a remarkable improvement in abrasive wear resistance without any hardness increase. The most promising result is obtained by carrying out DCT before tempering. The opposite occurs by HS6-5-2-5, containing about 4.8%Co, whose wear resistance decreases in any treatment condition including DCT. PM steels show a less significant change in properties, since these are mainly controlled by the high amount of evenly distributed primary carbides which are not influenced by DCT. A slight increase in wear resistance was observed just for HS6-5-3. A general worsening was observed for HS6-5-3-8, namely HS6-5-3 plus 8%Co. In the light of results here presented cobalt seems to play a negative effect with respect to the low temperature conditioning of martensite. M. Pellizzari ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/473 Tue, 30 Sep 2008 00:00:00 +0000 NEUTRON DIFFRACTION IN ARCHAEOMETRY: THE ITALIAN NEUTRON EXPERIMENTAL STATION INES@ISIS https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/474 The Italian Neutron Experimental Station INES, located at the pulsed neutron source ISIS (U.K.), is equipped with a general-purpose neutron diffractometer that was built with a special care aiming to focus its use on archaeometric measurements. In fact, the large sample volume allows to accommodate non standard samples in the neutron beam, the diffraction banks cover an angle of almost 180°, allowing to detect the presence of texture, and the high instrument resolution enables a detailed analysis of the peak shape, to obtain information on the casting process and/or the working techniques applied during the production phase. Thanks to the high penetration power of thermal neutrons, archaeometric measurements performed through neutron diffraction allow to determine bulk properties of the sample. Here, we describe the instrument structure and present some preliminary test measurements, on standard samples, to show the high level quality of the machine. In particular, we will show some results of interest in archaeometallurgy like, for example, multiphase analysis of bronzes and quantitative detection of impurities. L. Bartoli, M. Celli, F. Grazzi, S. Imberti, S. Siano, M. Zoppi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/474 Tue, 30 Sep 2008 00:00:00 +0000 NITRURAZIONE GASSOSA - DECADIMENTO E SCAGLIATURA DEI CROGIOLI DI ACCIAIO INOX https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/475 È noto a chi esercita a livello industriale il processo di nitrurazione che, dopo tempi abbastanza lunghi , a volte mesi , a volte anni , le pareti degli attrezzi e dei crogioli assumano dapprima un colore grigio argento e, dopo altro tempo ancora, sulle pareti si formino e tendano a staccarsi delle scagliette dello spessore di qualche decina di micron ( vedi Fig. 1). All’ inizio del formarsi di questo difetto non si notano apparenti anomalie nella conduzione del processo di nitrurazione, solo mesi più avanti si comincia ad avere difficoltà nel raggiungere il potenziale di nitrurazione necessario per l’equilibrio con le fasi dei nitruri richieste nel processo . È necessario aumentare sempre di più il flusso di NH3 per avere un grado di dissociazione sufficientemente basso ed anche nel caso in cui lo si riesca a raggiungere, l’ uniformità della composizione e dello spessore delle fasi di nitrurazione è molto incostante. Nella stessa infornata si possono trovare pezzi che hanno spessore di coltre bianca che varia da 5 a 20 ?m, anche se i pezzi sono stati caricati a pochi cm di distanza uno dall’altro E. Gianotti ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/475 Tue, 30 Sep 2008 00:00:00 +0000 MICROSTRUTTURA DI UNA LEGA EN-AW 6082 DOPO LAMINAZIONE ASIMMETRICA https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/476 Nel presente lavoro è stata valutata la possibilità di utilizzare la laminazione asimmetrica per l’affinamento del grano cristallino in una lega EN-AW 6082. Sono state svolte diverse laminazioni per valutare l’influenza dal rapporto di asimmetria, definito come il rapporto tra la velocità tangenziale del cilindro superiore e di quello inferiore, sulla diminuzione della dimensione media del grano. Il materiale laminato è stato sottoposto a prove di microdurezza per valutare l’evoluzione delle proprietà meccaniche, a osservazioni in microscopia ottica ed elettronica in trasmissione (TEM) per monitorare i cambiamenti microstrutturali. A differenza delle altre tecniche di deformazione plastica severa, la laminazione asimmetrica sarebbe pronta per lo sfruttamento industriale e in questa ottica si inquadra questo lavoro di indagine. S. Farè, M. Mariani, M. Vedani, G. Angella ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/476 Tue, 30 Sep 2008 00:00:00 +0000 ABOUT INITIAL SOLIDIFICATION IN CONTINUOUS CASTING OF STEEL https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/464 High solidification velocities, high temperature gradients and strong melt flow characterize the first moments of solidification in a continuous caster. The beginning of shell growth in the meniscus area is determined by the local heat flow, the strength of the shell and the fluid dynamics. In this region of the process, surface defects such as oscillation marks form, which influence the shell growth processes in the mould. Phase (ferrite/ austenite) and microstructure selections (cells/ dendrites) operate in this part of the process and control microsegregation, mechanics and defects of the surface region of the product. One of the most serious problems is hot cracking and a proper control of the casting parameters and of the steel composition is essential for obtaining high quality products. Stainless steels are highly sensitive to these phenomena. Control of deformation of the solid with a mushy zone is also of great importance as it is an input for machine design. W. Kurz ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/464 Wed, 30 Jul 2008 00:00:00 +0000 CRITERI DI CLASSIFICAZIONE DEL GRADO DI COMPLICAZIONE DELLE FORME DEI COMPONENTI SINTERIZZATI https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/465 Per agevolare la comprensione dei criteri in base ai quali classificare le difficoltà di forma di com-ponenti meccanici sinterizzati si premettono delle indicazioni di base sulla formatura mediante pressatura entro stampi rigidi di miscele di polveri metalliche. L’aumento di densità apparente, dal valore tipico della polvere in riempitura, versata per gravità nella cavità dello stampo, a quello raggiunto alla fine dell’addensamento, consente di ottenere corpi coerenti di forma definita. Poiché il comportamento delle polveri sottoposte a pressione differisce sostanzialmente da quello dei li-quidi, nel caso di particolari che presentano spessori diversi nel senso della pressatura è necessa-rio suddividere idealmente le forme in prismi, ognuno individuato da una determinata altezza. Per ogni prisma così individuato lo stampo deve idealmente presentare una coppia di punzoni. In ogni prisma, inoltre l’addensamento deve tendenzialmente essere bilaterale, simmetrico e simultaneo. Il numero di spessori in senso assiale, pertanto, costituisce un elemento di base per la classificazione delle difficoltà di forma. Al contrario, a differenza delle lavorazioni competitive, le caratteristiche dei profili dei pezzi in pianta non hanno peso significativo sulla valutazione delle complicazioni di forma: un ingranaggio con foro scanalato ed una semplice bussola cilindrica appartengono alla stessa categoria. Si presenta poi una serie di pezzi, suddivisi per grado di difficoltà. L’immissione sul mercato di presse multipiastra a controllo numerico ha reso più agevole e controllabile la for-matura di pezzi di geometria complicata con caratteristiche fisico-geometriche costanti. In questo modo, anche le proprietà meccaniche dei sinterizzati rispettano le necessarie esigenze di qualità. G. F. Bocchini ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/465 Wed, 30 Jul 2008 00:00:00 +0000 IDENTIFICAZIONE TRAMITE EMISSIONE ACUSTICA DI FENOMENI DI DANNEGGIAMENTO DEL CALCESTRUZZO ARMATO DURANTE TEST DI CORROSIONE ACCELERATA https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/466 Nella letteratura scientifica sono oramai numerosi gli esempi di applicazione della tecnica di indagine basata sulla raccolta di segnali di Emissione Acustica (EA) per l’individuazione di fenomeni di corrosione nel calcestruzzo armato. Tale tecnica risulta particolarmente sensibile allorquando la corrosione è associata alla formazione di microfessure nel calcestruzzo all’interfaccia armatura-calcestruzzo. Il presente lavoro riassume i risultati preliminari di una ricerca sperimentale volta a determinare la possibilità di distinguere le varie tipologie di sorgenti di EA in un c.a. in condizione di corrosione e identificare, dall’analisi dei segnali di EA, la presenza di danneggiamenti pre-esistenti in strutture in c.a. degradate e sollecitate meccanicamente. A tal fine sono stati fabbricati vari provini in c.a. in scala semireale con due diversi mix design con aggiunta di cloruri. Una parte di questi provini è stata sottoposta a corrosione accelerata con l’applicazione di un flusso di corrente esterna. Ciclicamente e in condizione di quiete (assenza di flusso di corrente) è stata effettuata una raccolta di segnali di EA. L’analisi delle forme d’onda dei segnali ha permesso di identificare tre differenti tipologie di sorgenti emissive ipoteticamente riconducibili a: corrosione dell’acciaio, microfessurazione del calcestruzzo, accrescimento dei prodotti di corrosione. Dopo la fase di accelerazione della corrosione i campioni sono stati sollecitati a flessione, seguendo una specifica procedura di carico, per studiare il fattore di calm-ratio, ossia il rapporto tra il numero totale di eventi di EA durante la fase di scarico ed il numero totale degli eventi durante l’ultimo ciclo di carico. Valori del calm-ratio maggiore di 1 sono da correlare alla presenza di danneggiamenti diffusi nella matrice di calcestruzzo. In questo modo è stato possibile confrontare i campioni sottoposti a corrosione accelerata con quelli in condizione di corrosione naturale. R. Bonfiglio, E. Proverbio, V. Venturi, L. Golaski ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/466 Wed, 30 Jul 2008 00:00:00 +0000 INVESTIGATION OF SECONDARY PHASES EFFECT ON 2205 DSS FRACTURE TOUGHNESS https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/467 It is well known that the fracture toughness of DSS is strongly reduced by the precipitation of various intermetallic phases occurring in the temperature range 600-1000°C. A large decrease in impact fracture toughness occurs even at room temperature for volume fractions of intermetallic phases lower than 1%, when only small and rare particles are present. In the present investigation, the influence of the intermetallic phases on the impact fracture behaviour of a 2205 grade DSS has been investigated. Samples containing different amounts of the intermetallic phases have been obtained by isothermal aging treatments in the range 800-950°C. The results of the impact tests confirm that the dangerous phase content determine both the toughness and the fracture behaviour of the DSS examined. At content lower than 1%, when precipitates are rare and small, their effect is a reduction of the absorbed energy for the ductile fracture. But the 1% appears as the critical content, when some particles became large enough to operate the nucleation of the brittle fracture. Indeed, at higher content, a number of large particles are present, well sufficient to induce a general brittle fracture. The obtained results allow correlating the absorbed energy values with the intermetallic phases content and dimensions. I. Calliari, E. Ramous, G. Rebuffi, G. Straffelini ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/467 Wed, 30 Jul 2008 00:00:00 +0000 NEW DEVELOPMENTS IN GASEOUS FERRITIC NITROCARBURISING BY USING HYDROCARBON GASES https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/468 Industrial gaseous ferritic nitrocarburising processes, or shortly named „fnc“, use mainly carbon dioxide or endothermic gas as the carbon providing gas in addition to ammonia gas. Both processes have positive and negative aspects and produce somewhat different layer structures. The carbon dioxide fnc process depicts a faster layer growth yielding a thicker and more porous nitride layer, whereas the endothermic fnc process produces a nitride layer with higher carbon content and a larger proportion of the å-nitride phase. A newer variant of a fnc process uses hydrocarbons, and preferably propane or natural gas, as carbon providing gas replacing partly or totally carbon dioxide gas. This newer process uses different single or double step cycles combining the advantages of the enhanced nitrogen transfer as created by the carbon dioxide variant with the increased carbon transfer rate of the endothermic gas. This results in faster layer growth producing nitride layers with higher carbon content and a larger proportion of the å-phase. This is advantageous with respect to wear resistance of the nitrocarburised components. In addition, it improves furnace productivity. B. Edenhofer, D. Joritz, W. Lerche ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/468 Wed, 30 Jul 2008 00:00:00 +0000 SVILUPPO DELL’ATTIVITÀ METALLURGICA IN LIGURIA: IL FERRO IN VALLE STURA DAL XIV AL XVIII SECOLO https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/469 Molteplici sono i resti che testimoniano le attività siderurgiche nelle valli Stura e Orba e si può individuare in Rossiglione una sorta di “capitale del ferro” della Repubblica di Genova tra il XIV e il XVIII secolo. I numerosi manufatti derivanti dalle intense attività di produzione che hanno caratterizzato i secoli scorsi sono in parte ancora in opera (soprattutto catene murarie, chiavi di volta, chiodature, ed altro materiale di carpenteria che non è mai stato rimosso dalla sua posizione funzionale dal momento della costruzione di un edificio), in parte sono raccolti al museo del ferro di Masone (si va da attrezzi agricoli e artigianali in genere, utensili d’impiego quotidiano, manufatti più umili ma non per questo meno importanti come chiodi, vergelle e simili). Lo studio ha riguardato una scoria, un chiodo, un punteruolo, un attizzatoio, un bolzone e una catena da muro provenienti da prelievi fatti su aree abitate e la cui collocazione storica si spande tra il XVI e il XVIII secolo. Questi reperti sono stati caratterizzati mediante microscopia ottica ed elettronica, microanalisi tramite microsonda in dispersione di energia e in dispersione di lunghezza d’onda. I risultati raccolti hanno permesso di determinare la composizione, la microstruttura, la natura di inclusioni e scorie. L’elaborazione dei dati ottenuti ha fornito informazioni relativamente alla coerenza del pezzo con il periodo cui era stato attribuito e, attraverso la presenza di oligoelementi, la definizione del materiale di partenza, l’individuazione delle metodologie del processo di lavorazione del metallo: dal processo di scorificazione e sbozzatura alla saldatura tramite forgia (bollitura) fino alla rifinitura. P. Piccardo, R. Amendola, M.R. Rinasco, M.G. Ienco, G. Pellati, E. Stagno, T. Pirlo ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/469 Wed, 30 Jul 2008 00:00:00 +0000 ASPETTI METALLURGICI SULLE TECNICHE DI AFFINAMENTO DEL GRANO CRISTALLINO NEGLI ACCIAI https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/458 Gli acciai ferritici a grano ultrafine UFG sono degli acciai da costruzione per uso generale con basso contenuto di carbonio. Sono chiamati così perché la loro microstruttura è costituita da grani di dimensione inferiore a 3 ?m, di solito contengono anche piccole quantità di elementi microleganti come Nb, V e qualche volta il Ti; questi elementi giocano un ruolo importante sull’affinamento del grano. Comunque acciai che contengono tali elementi fanno parte di una sottocategoria degli acciai generali da costruzione denominata HSLA (High Strength Low Alloy) [1-2]. Il motivo dell’enorme importanza di questi acciai è dovuto al fatto che l’affinamento del grano ferritico è l’unico metodo di rafforzamento dei metalli che oltre ad aumentare la resistenza meccanica migliora allo stesso tempo la tenacità alle basse temperature [3]. M. El Mehtedi, M. Cabibbo ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/458 Sun, 29 Jun 2008 00:00:00 +0000 ASPETTI METALLURGICI SULLE TECNICHE DI AFFINAMENTO DEL GRANO CRISTALLINO NEGLI ACCIAI https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/459 Gli acciai ferritici a grano ultrafine UFG sono degli acciai da costruzione per uso generale con basso contenuto di carbonio. Sono chiamati così perché la loro microstruttura è costituita da grani di dimensione inferiore a 3 ?m, di solito contengono anche piccole quantità di elementi microleganti come Nb, V e qualche volta il Ti; questi elementi giocano un ruolo importante sull’affinamento del grano. Comunque acciai che contengono tali elementi fanno parte di una sottocategoria degli acciai generali da costruzione denominata HSLA (High Strength Low Alloy) [1-2]. Il motivo dell’enorme importanza di questi acciai è dovuto al fatto che l’affinamento del grano ferritico è l’unico metodo di rafforzamento dei metalli che oltre ad aumentare la resistenza meccanica migliora allo stesso tempo la tenacità alle basse temperature [3]. M. El Mehtedi, M. Cabibbo ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/459 Sun, 29 Jun 2008 00:00:00 +0000 FABBRICAZIONE E RAFFREDDAMENTO DEL LINGOTTO A87 IN ACCIAIO F22+V https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/460 Il lingotto A87 in acciaio F22V è tra tutti i lingotti prodotti da ABS, quello che viene utilizzato per la realizzazione di grossi reattori per il campo petrolchimico. Date le dimensioni e la particolare composizione chimica che lo caratterizza, la produzione del lingotto A87 risulta particolarmente delicata. Infatti, gli acciai utilizzati nella produzione di reattori in campo petrolchimico devono essere in grado di sopportare carichi elevati in difficili condizioni operative, ambienti corrosivi ad alte temperature. Quindi, vanno tenuti sotto controllo tutti gli elementi della chimica che possono produrre iinfragilimenti del materiale ad alta temperatura, motivo per il quale vanno tenuti sotto controllo il J e l’X factor. Inoltre, data la mole del lingotto, risulta molto importante controllare sia il tenore di idrogeno nella chimica dell’acciaio, per evitare i difetti per fiocchi, che gli elementi che hanno maggiore tendenza alla segregazione per tenere quanto più possibile omogenea la composizione chimica tra le varie parti del lingotto. In questo articolo vengono descritte le principali problematiche connesse al raffreddamento del lingotto in cassone coibentato e viene presentato lo studio compiuto in collaborazione con il C. S. M. atto ad ridurre tali problematiche. Il processo di raffreddamento dei lingotti è caratterizzato dall’interazione non lineare tra il campo termico e meccanico, con l’ulteriore complicazione dovuta alla presenza della trasformazione di fase allo stato solido da austenite a ferrite e alla formazione di componenti microstrutturali, come perlite, bainite o martensite. Le proprietà finali del materiale, la distribuzione di tensioni residue e quindi l’insorgere di cricche sono fortemente dipendenti dalle reciproche interazioni tra questi aspetti. S. Adinolfi, M. Illuminati, L. Langellotto, L. Lepore ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/460 Sun, 29 Jun 2008 00:00:00 +0000 MECHANICHAL PROPERTIES AND CORROSION RESISTANCE OF DUPLEX STAINLESS STEEL FORGINGS WITH LARGE WALL THICKNESSES https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/461 Duplex stainless steels are widely used in chemical process, oil and gas industry. One of the main applications are disconnect able mooring systems (SWIVEL connections) for offshore Floating Production Storage and Offloading units (FPSO). Due to the increasing demand for energy ever larger cast or forged parts are required in the offshore industry. It is a well known fact that in larger duplex stainless steel forgings precipitation of detrimental phases can take place, such as Sigma phase or nitrides. Impact strength at low temperature and corrosion resistance will be influenced by these precipitations. Therefore mechanical properties and corrosion resistance of ring rolled products with large wall thicknesses are the main objective of this report. Hence, mechanical properties including impact strength were determined as a function of specimen test location depth in a part that failed during acceptance testing. Additionally two test rings with identical wall thickness and different forging ratios were investigated in the same manner. Corrosion resistance tests were performed according to ASTM G48 and in some cases Critical Pitting Temperature (CPT) was established. The microstructure was examined via Optical Microscopy as well as Scanning Electron Microscopy (SEM) and Transmission Electron Microscopy (TEM). A Focused Ion Beam (FIB) device was used to micromachine TEM foils at evident sites in SEM specimens. D. Bruch, D. Henes, P. Leibenguth, C. Holzapfel ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/461 Sun, 29 Jun 2008 00:00:00 +0000 NON-METALLIC INCLUSIONS AND CLEAN STEEL https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/462 The source, the removal and the mechanical consequences of the non-metallic inclusions depends on their types and on their engineering. The chemical composition of the non-metallic inclusions and their volume fraction are determined by the management of the different steps involved in the production process: melting, refining and casting operation. Thus, the inclusional population depends on the relation existing between the applied operative parameters and the features of the steel grades to be produced. A synthetic and critical evaluation of the main aspects involved in the control of the non-metallic inclusions has been presented pointing out the main aspect for the designing of a correct production route and the consequences on the application field. C. Mapelli ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/462 Sun, 29 Jun 2008 00:00:00 +0000 The Role of Mullite-based Refractory Chemical Interactions on the Formation of Exogenous Non-metallic Inclusions https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/463 have the most deleterious effect on steel properties, becoming the major cause of failure of mechanical components in service. These inclusions are usually entrapped in steel during teeming and solidification and tend to concentrate in the regions of the steel section that solidify most rapidly or in zones from which their escape by flotation is in some way hampered; in the case of forging ingots this region corresponds to the ingot bottom. The majority of exogenous inclusions originates from mould fluxes entrapment, reoxidation processes, which occur when molten steel comes into contact with external sources of oxygen, such as casting atmosphere, and refractories wear. Considering the large amount of inclusions sources, it is sometimes very difficult for a steelmaker to assess what is the precise origin of macroinclusions, in order to improve the process quality. This investigation is also complicated by the fact that the chemical characterization of macroinclusions is not easy, because the inclusions have large size and multiphase composition, with a chemical analysis which can change from point to point. For these reasons a careful analysis of this matter is always needed. In the present work a precise characterization of macroinclusions which came from refractories, occurred in forging steel ingots, was carried out by means of SEM-EDS and non conventional X-Ray Microdiffraction technique. In order to explain the origin and the chemical evolution of these inclusions the analysis of ex-service refractory materials was carried out and a thermodynamical model taking in account the steel-refractory interactions was implemented. G. Cornacchia, M. Gelfi, C. Mapelli, A. Paderni, S. Panza, R. Roberti ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/463 Sun, 29 Jun 2008 00:00:00 +0000 FUNDAMENTALS OF STEEL MICROALLIGATION https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/451 <p>The micro-alligation of steels has become a usual practice during the last decades for the positive results which<br />can be reached in terms of yield strength, toughness and plastic formability also through a modulation of the<br />properties which can be obtained only by the choice of a correct cooling rate and the control of the final forming<br />temperature of the steels. The micro-alligation can grant significant advantages in terms of the mechanical<br />properties and in terms of economic savings related to avoiding the alligation of expensive chemical elements<br />and the elimination of long heat treatment.</p> C. Mapelli, R. F. Riva ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/451 Thu, 29 May 2008 00:00:00 +0000 HEAT TREATMENT INFLUENCE ON LOCALIZED AND SELECTIVE CORROSION RESISTANCE IN A 21 Cr 1 Ni DUPLEX STAINLESS STEEL https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/453 Duplex stainless steels offer a good combination of mechanical properties and corrosion resistance compared to standard austenitic grades. They are widely used in chemical, petrochemical, fertilizer and cellulose industries. These steels solidify liquid + ferritic field and it is during cooling of the solid that a partial ferrite transformation into austenite takes place. The amount of austenite and ferrite phases depends on chemical composition and cooling rate. The best combination of mechanical properties and corrosion resistance is obtained with a á /ã volume ratio near to 1. In this work, localized corrosion resistance of a rolled duplex stainless steel 21 Cr 1 Ni was investigated by means of Double Loop Electrochemical Potentiodynamic Reactivation (DL-EPR) and potentiostatic tests performed using a computer controlled system (0.5 M H2SO4 + 0.01 M KSCN aqueous solution). This procedure was optimized to investigate the austenitic stainless steels intergranular corrosion susceptibility, but it was found to be useful also for other localized corrosion mechanisms (e.g. pitting, stress corrosion cracking). Furthermore, in order to identify the main localized corrosion morphologies, specimens surfaces were investigated by means of a light optical microscope. Finally, results were compared with the localized corrosion resistance of two 22 Cr 5 Ni stainless steels (characterized by different á /ã ratios). Vittorio Di Cocco, Francesco Iacoviello, Ornella Di Bartolomeo, Donatella Cipriani ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/453 Thu, 29 May 2008 00:00:00 +0000 INFLUENCE OF MICRO-SEGREGATION IN PB-S-ALLOYED FREE MACHINING STEELS ON THE SURFACE QUALITY OF THE ROLLED WIRE-ROD https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/455 Free machining steel billets were manufactured at the continuous casting machine. The manufactured billets did not exhibit any kind of surface defects but surface cracks and slivers appeared when the billets were rolled into wires and rods at the wire-rod mill. The defects on rolled wire-rod have been detected by a hot eddy current system. Further investigations in these defects with the help of microprobe analysis system and scanning electron microscope equipped with image analysis system revealed micro-segregation of the elements manganese, sulphur and phosphorous in the interdendritic zones. U. Leuschke, N. Rajesh Puvvada, Rajesh Puvvada ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/455 Thu, 29 May 2008 00:00:00 +0000 PROPERTIES AND CONTROL OF FLUXES FOR INGOT CASTING AND CONTINUOUS CASTING https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/456 Present chemical-physical characteristics of ingot and continuous casting powders can be critically evaluated pointing out history of invention of these materials. In an original tone, pioneering nature of first developments of casting powders will be described, illustrating empirical know-how of casting powders technology, based on trial-and-error method. It will be originally emphasized that technology of continuous casting powders derives directly from studies and developments followed for ingot casting setting-up. Latest developments will be analysed in terms of the value innovation business model. R. Carli, A. Del Moro, C. Righi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/456 Thu, 29 May 2008 00:00:00 +0000 VALUTAZIONE DEL POTERE PENETRANTE DELLA PREVENZIONE CATODICA APPLICATA MEDIANTE ANODI SACRIFIZIALI A COLONNE IN CALCESTRUZZO ARMATO PARZIALMENTE IMMERSE IN ACQUA DI MARE https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/457 Si sono effettuate simulazioni numeriche finalizzate alla determinazione della distribuzione del potenziale e della corrente in elementi in calcestruzzo armato parzialmente immersi in acqua di mare con lo scopo di prevedere il potere penetrante della prevenzione catodica applicata con anodi sacrifiziali. Si sono considerati modelli bidimensionali di colonne in calcestruzzo armato contenenti armature di acciaio a diverse altezze protette con anodi sacrifiziali posti nell’acqua in cui erano parzialmente immerse. Le condizioni al contorno per la descrizione del comportamento elettrochimico delle armature e i valori della resistività elettrica del calcestruzzo alle diverse altezze dal livello dell’acqua sono stati ricavati da prove sperimentali di laboratorio effettuate su provini in calcestruzzo armato. Nelle simulazioni si sono considerate diverse condizioni di comportamento elettrochimico delle armature, dimensioni dell’elemento e posizione degli anodi sacrifiziali. La nota riporta i risultati ottenuti dai modelli e confronta il potere penetrante che può essere raggiunto usando anodi sacrifiziali immersi in acqua di mare per proteggere le armature nella parte emersa di elementi in calcestruzzo L. Bertolini, E. Redaelli ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/457 Thu, 29 May 2008 00:00:00 +0000 A LEAP INTO THE BEGINNING OF THE METAL AGE: RECRYSTALLIZATION AND CARBURIZING https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/445 Although the great importance covered by the heat treatment and the thermo-mechanical process in the evolution of the history of metallurgy, the role of these processes has not been correctly considered even by some famous and recognized archeo-metallurgists. Moreover, it is difficult to agree with the prevalent opinion that the beginning of the metallurgical activity corresponds with the birth of the extractive processes which permit to obtain the metals starting from their ores. The most reliable hypothesis supposes that the first metallurgical activity is to be found the plastic working and heat treatment of the metals found in nature under their reduced form and this statement seems to be strongly confirmed by the fact that the first objects are constituted by gold, silver and copper, which are the metals which can be frequently found in the reduced form. S. Barella, C. Mapelli, W. Nicodemi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/445 Tue, 29 Apr 2008 00:00:00 +0000 Indurimento superficiale di acciai inossidabili austenitici mediante TiN-PVD e Kolsterizzazione e loro caratterizzazione https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/446 acciai inossidabili austenitici: un ricoprimento superficiale di TiN ottenuto mediante deposizione PVD e un trattamento effettuato dall’azienda Bodycote che consiste in un arricchimento superficiale di carbonio. Entrambi i trattamenti sono stati effettuati su acciai AISI 304 e AISI 316 e 316L. La durezza superficiale raggiunta è di circa 1150 HV per gli AISI 316 e 316L con entrambi i trattamenti, mentre nel caso dell’AISI 304 si hanno 1150 HV per il ricoprimento TiN e circa 1000 HV per l’arricchimento in C. Lo spessore degli strati è di circa 2,5 ?m per il ricoprimento di TiN e tra 30 e i 40 ?m per il trattamento di arricchimento in C. Per quest’ultimo trattamento non sono stati trovati carburi nella sezione trasversale dello strato ma mediante diffrazione di raggi x condotta in superficie è stata evidenziata la presenza di un composto tipo carburo di Hägg, Fe5C2, in particolare sul campione di AISI 304. L’analisi dei diffrattogrammi ha inoltre evidenziato l’aumento del parametro reticolare in seguito dell’inserimento di carbonio come elemento interstiziale. La resistenza alla corrosione degli acciai sottoposti ad arricchimento di carbonio è stata indagata mediante tracciamento delle curve di polarizzazione in soluzione acquosa contenente il 20% di alcol etilico e il 3% di acido acetico in volume: non si è notata una sostanziale differenza rispetto al comportamento dei campioni non trattati. G. Ubertalli, G.M.M. Mortarino, F. Rosalbino, D. Firrao ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/446 Tue, 29 Apr 2008 00:00:00 +0000 INFLUENZA DELLA NITROCARBURAZIONE IONICA SULLA MICROSTRUTTURA E LA RESISTENZA A FATICA DI ACCIAI SINTERIZZATI https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/447 La nitrocarburazione al plasma di acciai sinterizzati conferisce resistenza superficiale e limita le variazioni dimensionali. Mentre le caratteristiche microstrutturali degli strati nitrurati, in linea generale, dipendono poco dal processo di produzione dell’acciaio sinterizzato, le proprietà risultanti, che sono una sintesi delle caratteristiche del materiale base e delle modifiche introdotte dalla nitrurazione, possono esserne influenzate anche significativamente. In questo lavoro, acciai sinterizzati di interesse per il settore dei trasporti, sono stati prodotti con parametri diversi, e sottoposti allo stesso trattamento di nitrocarburazione. E’ stata condotta l’analisi microstrutturale e sono state determinate le proprietà meccaniche, con particolare riferimento alla resistenza a fatica. C. Menapace, Luigi Cislaghi, Andrea Magistrelli, V. Stoyanova, A. Molinari ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/447 Tue, 29 Apr 2008 00:00:00 +0000 LA COLTRE BIANCA NEGLI STRATI NITRURATI IN ACCIAI A VARIO CONTENUTO DI CARBONIO https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/448 Sono state esaminate la microstruttura e le caratteristiche della coltre bianca prodotta dal trattamento di nitrurazione dura su acciai a vario contenuto di carbonio, da 0,03 a 0,8%, mediante microscopia ottica e SEM e misure di durezza. I risultati mettono in evidenza che a basso carbonio la coltre bianca è costituita principalmente da azoturo å, al quale può essere associata una notevole porosità, mentre con carbonio più elevato la coltre bianca è formata generalmente da uno successione di strati di carboazoturo å con inserito uno strato di azoturo ã’, con minore porosità. I. Calliari, M. Dabalà, G. Rebuffi, E. Ramous, E. Gianotti ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/448 Tue, 29 Apr 2008 00:00:00 +0000 STUDIO DEL TRATTAMENTO TERMICO DI ACCIAI RAPIDI PER CILINDRI DI LAMINAZIONE A CALDO https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/449 In questo lavoro si propone lo studio del trattamento di tempra e rinvenimento di due acciai rapidi prodotti per colata centrifuga. La microstruttura dei materiali allo stato grezzo di colata è data da un reticolo più o meno interconnesso di carburi primari, in percentuale prossima al 10% in volume e da una matrice costituita da martensite e bainite. Le curve CCT evidenziano per entrambi un naso bainitico al di sotto dei 400°C per velocità di raffreddamento inferiori a 10°Cs-1. Gli acciai sono stati trattati termicamente secondo il processo impiegato a livello industriale. L’influenza della temperatura di austenitizzazione è stata valutata aumentando tale parametro da 1030 fino a 1200°C. Le relative curve di rinvenimento evidenziano un aumento sia della temperatura che della durezza di picco secondaria, differente nei due materiali considerati, indicando un effetto benefico sulla resistenza a caldo e la necessità di un rinvenimento a temperatura superiore per eliminare completamente l’austenite residua. In prossimità della temperatura più elevata (1200°C) si assiste alla rifusione di eutettici, individuando così in questo valore di temperatura un limite processuale invalicabile. Anche il tempo di austenitizzazione mostra un effetto sulla durezza dopo tempra correlabile alla differente propensione dei due materiali alla risolubilizzazione dei carburi. M. Pellizzari, D. Cescato, G. Straffelini, R. Valentini, A. Solina ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/449 Tue, 29 Apr 2008 00:00:00 +0000 HOT DUCTILITY OF MICROALLOYED STEELS https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/454 The loss in ductility experienced by microalloyed steels at temperatures generally ranging from 700 to 1100°C is a widely studied subject in steel research. The hot ductility behaviour of steels is usually measured through the reduction of area of the samples after hot tensile tests performed up to fracture. The so-called standard hot ductility curves are then obtained by testing the steel at different temperatures. With the aim of achieving more precise information about the hot deformability behaviour of microalloyed steels, interrupted hot-tensile tests followed by rapid quenching (i.e. to “freeze” the microstructure) were carried out. Several steels were characterized by this method, followed by metallurgical investigations of the strained samples in order to identify the damage mechanisms and the precipitates affecting hot ductility. The paper presents a summary of the results achieved about the effects of chemical composition on hot cracking, as affected by precipitation of secondary phases at austenite grain boundaries M. Vedani, D. Ripamonti, A. Mannucci, D. Dellasega ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/454 Tue, 29 Apr 2008 00:00:00 +0000 EFFETTO DI INCLUSIONI METALLICHE NEI PROCESSI DI ANODIZZAZIONE DI LEGHE DI ALLUMINIO https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/440 La necessità di lavorare mediante asportazione di truciolo leghe di alluminio ha da tempo portato allo sviluppo di leghe specifiche, far cui le più diffuse contengono piombo. Tali leghe devono ora essere superate a causa delle restrizioni legate alla presenza del piombo, motivate principalmente da ragioni ambientali. Diverse leghe sono state sviluppate cercando di sostituire il piombo con il manganese, il ferro, il nichel o l’indio. Un altro promettente sostituto del piombo per queste applicazioni è il berillio, oggetto di studio negli ultimi anni come alligante dell’alluminio. Molto spesso per applicazioni che spaziano dalla motoristica alla attrezzatura sportiva alla componentistica per l’elettronica, i componenti in lega di alluminio devono essere modificati superficialmente per migliorarne sia la resistenza alla corrosione che le proprietà tribologiche. Uno dei trattamenti più diffusi è l’anodizzazione. La presenza però di una particolare microstruttura, contenente isole di metallo elettrochimicamente più nobile (Pb o Bi) può notevolmente influenzare la qualità dell’ossido anodico e di conseguenza le proprietà di resistenza alla corrosione del componente anodizzato. Tale aspetto non è stato ancora sufficientemente analizzato scientificamente. In questo studio sono stati considerati campioni di diverse leghe di alluminio contenenti sia Pb che Bi, sottoposti a trattamenti di anodizzazione. Sono state studiate le difettosità riscontrate nell’ossido individuate mediante microscopia elettronica ed ottica, collegandole al comportamento corrosivo e alla microstruttura del materiale (dimensioni e distribuzione delle isole di Pb o di Bi). Sono state eseguite prove elettrochimiche di vario tipo al fine di comprendere il meccanismo di degrado. Lo scopo finale del lavoro sperimentale è quello di fornire informazioni utili all’ottimizzazione di nuove leghe di alluminio, lavorabili per asportazione di truciolo esenti piombo, che mantengano buone proprietà protettive dell’ossido anodico. F. Deflorian, S. Rossi, L. Maines, M. Fedel ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/440 Sat, 29 Mar 2008 00:00:00 +0000 PROPRIETÀ SIGNIFICATIVE DELLE LEGHE LEGGERE D’ALLUMINIO NELLA PROGETTAZIONE AD ASSORBIMENTO DI ENERGIA DELLE STRUTTURE AERONAUTICHE https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/441 L’articolo riassume gli aspetti fondamentali della progettazione di strutture e di elementi strutturali in lega d’alluminio per il campo aeronautico nei casi in cui si richiedano particolari prestazioni di assorbimento di energia, focalizzandosi sulla realizzazione di strutture elicotteristiche con caratteristiche di sicurezza passiva e sul dimensionamento delle parti dei velivoli, ad ala fissa e rotante, soggette ad impatto da volatile. Le linee guida di progetto, gli approcci numerici ed i casi sperimentali presentati vengono discussi sottolineando il ruolo delle proprietà delle leghe impiegate, quali i livelli di resistenza, di tenacità e la sensibilità alla velocità di deformazione. Per un elicottero si evidenzia come l’ottimizzazione della risposta all’impatto in caso di incidente abbia una potenziale e significativa influenza su un grande numero di parti strutturali cui sono richieste prestazioni, sia in termini di assorbimento di energia che di resistenza strutturale, in condizioni di carico estremamente gravose. La selezione del materiale dovrà privilegiare diverse caratteristiche a seconda del ruolo svolto dalla parte strutturale presa in considerazione. Formulazioni analitiche ed esempi sperimentali vengono quindi presentati per discutere i diversi ruoli delle proprietà di resistenza, allungamento a rottura e sensibilità alla velocità di deformazione nella progettazione degli elementi ai quali è direttamente demandato l’assorbimento di energia e l’attenuazione delle forze di impatto. Si presentano successivamente le problematiche connesse alla progettazione di strutture in condizioni di impatto da volatile, che risulta, in base alle normative correnti, la condizione dimensionante per bordi di attacco di ali ed impennggi, carenature di gondole motrici, strutture di vincolo dei trasparenti. In particolare, si presentano le diverse filosofie progettuali che possono essere adottate in questo ambito, con differenti implicazioni sui requisiti richiesti al materiale impiegato. In tutti gli esempi presentati nell’articolo si sottolinea, inoltre, il ruolo fondamentale che possono avere le analisi numeriche per la corretta identificazione dei ruoli e dei requisiti strutturali nella progettazione ad assorbimento di energia e per ottimizzare la selezione dei materiali impiegati. A. Airoldi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/441 Sat, 29 Mar 2008 00:00:00 +0000 STUDIO SULLA FLUIDITÀ DELLE LEGHE DI ALLUMINIO https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/442 <p>La motivazione di questo studio nasce dall’esigenza di capire meglio i vari fattori che influenzano la fluidità delle<br />leghe di alluminio da fonderia, in particolare la lega alluminio-silicio (Al-Si). I parametri studiati sono stati la<br />temperatura di colata, il raffinamento del grano, il contenuto di idrogeno e di ossidi. Gli esperimenti sono stati<br />svolti a Trondheim (Norvegia) presso l’università NTNU e il centro di ricerche SINTEF. I risultati hanno<br />evidenziato che la temperatura di colata ha un ruolo determinante nell’aumentare la fluidità, mentre non è stato<br />riscontrato nessun effetto significativo dovuto alla presenza di raffinante di grano o ad un alto livello di idrogeno.<br />Un alto livello di ossidi riduce la fluidità. Inoltre, il riciclaggio di materiali da lavorazioni non influenza la<br />fluidità se si presta attenzione al mantenimento più basso possibile del livello di ossidi.</p> M. Di Sabatino ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/442 Sat, 29 Mar 2008 00:00:00 +0000 Studio della formazione di retinature in una lega d’alluminio 6061 anodizzata https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/443 Nel presente lavoro sono esaminate le possibili cause del fenomeno delle retinature superficiali che si possono presentare su particolari in lega di alluminio sottoposti ad anodizzazione e fissaggio. In particolare sono stati presi in esame diversi parametri influenzanti il fenomeno, quali la tipologia del fissaggio, lo spessore dello strato d’ossido, le condizioni di temperatura ed umidità in cui i campioni sono conservati. Sono state inizialmente indagate le proprietà strutturali e meccaniche dello strato d’ossido superficiale, rispettivamente mediante misure di diffrazione di raggi X a fascio parallelo e prove di microdurezza. Successivamente sono state condotte prove mediante riscaldamenti controllati su campioni conservati a temperature pari od inferiori a quella ambiente e su provini conservati in assenza di umidità (ovvero sotto vuoto). A. Castellero, G. Ricchiardi, M. Baricco, G. Giordano, A. Parlani ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/443 Sat, 29 Mar 2008 00:00:00 +0000 DEVELOPMENT AND CHARACTERIZATION OF TIO2 COATINGS PREPARED BY ELECTRIC ARC-PHYSICAL VAPOUR DEPOSITION SYSTEM https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/434 TiO2 thin coatings were prepared, on various substrates, through evaporation of metallic titanium in an oxidizing atmosphere by modified electric arc physical vapor deposition (EA-PVD). The coatings were characterized chemically (by means of XPS and SIMS) and from the structural point of view (by means of XRD and Raman spectroscopy), in order to understand the factors which lead to homoge-neous coatings with high anatase content. The type of substrate is the main parameter that influence the crystal structure of the coatings: when stainless steel is used as substrate the coatings consist es-sentially of rutile, while on glass substrates coatings containing mainly anatase are obtained. The photocatalytic activity of the samples upon UVA irradiation was tested by using phenol as the target molecule. Phenol in the solution can be photocatalytically and rapidly degraded through the EA-PVD anatase TiO2 coatings. C. Giolli, G. Rizzi, A. Scrivani, R. Ferpozzi, S. Troglio, M. Muniz Miranda, A. Tolstoguzov, U. Bardi, F. Borgioli, A. Fossati, A. Credi, A. Di Fabio, S. Parmeggiani, A. Zoppi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/434 Sat, 01 Mar 2008 00:00:00 +0000 EFFETTO DELLA DIFFUSIONE DELL’IDROGENO SUI FENOMENI DI ENVIRONMENTAL ASSISTED CRACKING DI ACCIAI PER PIPELINE IN CONDIZIONI DI PROTEZIONE CATODICA https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/435 Il lavoro è volto allo studio della resistenza alla corrosione sotto sforzo e alla corrosione-fatica sotto protezione catodica di acciai HSLA utilizzati per la realizzazione di condotte sottomarine o interrate. Sono stati considerati acciai per pipeline realizzati attraverso diversi processi produttivi, con differenti microstrutture e carico di snervamento compreso tra 400 e 640 MPa. I risultati delle prove slow strain rate e di propagazione per corrosione-fatica sono stati correlati alla diffusività dell’idrogeno, misurata mediante prove di permeazione M. Cabrini, S. Lorenzi, P. Marcassoli, T. Pastore ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/435 Fri, 29 Feb 2008 00:00:00 +0000 PROTEZIONE CATODICA DEL FONDO DI SERBATOI CON SISTEMI AD ANODI LINEARI DISTRIBUITI. DISTRIBUZIONE DEL POTENZIALE E DELLA CORRENTE https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/437 I serbatoi fuori terra di grandi dimensioni per lo stoccaggio di prodotti petroliferi sono sempre più frequentemente posati in opera con membrana di contenimento secondaria in materiale plastico per prevenire contaminazione del suolo in caso di perdite. Per attuare la protezione catodica in presenza di membrana si ricorre a sistemi ad anodi distribuiti, installati nello spazio tra il fondo e la membrana; tra questi, l’anodo del tipo a grid o a nastro in titanio attivato con ossidi di metalli nobili è uno dei più utilizzati. La particolare configurazione geometrica di questo sistema di protezione catodica pone specifici problemi di distribuzione del potenziale e della corrente di protezione. La memoria si sofferma su una serie di aspetti caratteristici di questa applicazione e riporta i risultati di alcune simulazioni numeriche effettuate per prevedere l’effettiva distribuzione di corrente e potenziale. B. Bazzoni, S. Lorenzi, P. Marcassoli, T. Pastore ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/437 Fri, 29 Feb 2008 00:00:00 +0000 MECCANISMI DI ACCRESCIMENTO E IDENTIFICAZIONE DI DIFETTI MULTIPLI INDOTTI DA IDROGENO (HYDROGEN STEP WISE CRACKING) https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/436 Negli acciai, lo sviluppo e la propagazione di cricche interne, dovute alla diffusione di idrogeno, può aver luogo secondo meccanismi diversi. Negi ambienti contenenti H2S in fase acquosa, conosciuti come H2S umido, è frequente lo sviluppo di difetti multipli interconnessi noti come step wise cracks. E' stato osservato che la distribuzione dei bordi grano della matrice metallica ha una notevole influenza sul modo di propagazione di tali difetti. La caratteristica forma ad S delle cricche sembra essere correlata allo scorrimento e alla rottura dei grani cristallini che si trovano nella regione sottoposta a sforzo di taglio tra le cricche che si interconnettono, così come alla propagazione delle cricche stesse attraverso bordi grano ad alto angolo. L'innesco e la propagazione dell'HIC sono influenzati da molteplici fattori di tipo sia ambientale che metallurgico, tali da poter fare propagare i difetti con velocità estremamente elevate (in alcuni casi sono stati registrati valori di velocità di propagazione longitudinale superiori a 15 mm/mese). Nella presente memoria viene evidenziato come l'utilizzo di appropriate tecniche ultrasonore basate sull'analisi del tempo di volo (ToFD) e l'utilizzo di sonde a 45° permette di individuare con buona approssimazione tale tipo di difetti e di poterne seguire l'evoluzione nel tempo. Jc. Verkade, C. Rao, E. Proverbio ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/436 Fri, 01 Feb 2008 00:00:00 +0000 SOLUZIONI INNOVATIVE PER I RIVESTIMENTI IN TRIPLO STRATO DI TUBAZIONI INTERRATE https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/438 Nell’ultima decade, abbiamo riscontrato un utilizzo sempre crescente di rivestimenti di tubazioni ad elevate prestazioni, come il polietilene triplo strato (PE); e più recentemente i rivestimenti in polipropilene per applicazioni più specifiche. I rivestimenti vengono applicati in stabilimento secondo condizioni controllate. I giunti, tuttavia, devono essere applicati in campo secondo condizioni meno controllate e comunque fornendo caratteristiche e qualità costanti come garantito dall’impianto di rivestimento in fabbrica. Le fasce termorestringenti in polietilene sono le più comunemente usate per la protezione dei giunti nelle tubazioni rivestite in polietilene e sono completamente compatibili con il rivestimento stesso, facili da installare, affidabili e con un’estesissima esperienza di utilizzo. Tuttavia, non esiste una soluzione che sia universalmente accettata per quanto riguarda il ripristino di giunti nelle tubazioni rivestite in polipropilene. Questa relazione descrive in sintesi la tecnologia dei rivestimenti in polipropilene dei giunti. I prodotti descritti sono stati testati ed impiegati con successo in diversi progetti da rinomati ingegneri e società. N. Civardi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/438 Fri, 01 Feb 2008 00:00:00 +0000 STUDY OF INDUSTRIAL ALUMINUM WIRE AFTER COLD WIRE DRAWING AND HEAT TREATMENTS https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/439 The effect of plastic deformation by wire drawing on structure and properties of an industrial electric aluminum wire has been studied. Some heat treatments were applied on the drawn wires. For this investigation, different techniques were used: optical microscopy, transmission electron microscopy, hardness measurements and differential scanning calorimetry. We have observed texture structure along axis wire after the wire drawing process. This cold plastic deformation causes a phenomenon of material consolidation. However, the heat treatments applied on drawn wires lead to recrystallization phenomenon. We have found that in low temperature, the recrystallization reaction is observed only for reduction by wire drawing greater than 30 %. L. Baci, Z. Boumerzoug, C. Esnouf, M. Bouchear ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/439 Fri, 01 Feb 2008 00:00:00 +0000 CORROSION BEHAVIOUR OF DUPLEX SAF2507 IN AQUEOUS ORGANIC ACID SOLUTIONS https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/429 This paper reports on mass loss and electrochemical polarization behaviour of duplex SAF2507, in aqueous solutions of acetic acid, formic acid and their mixtures, in the presence of specific contaminants, such as sulphuric acid. The effect of temperature and redox couples was also investigated. SAF2507 withstands corrosion in acetic acid solutions in a wide temperature and concentration range. The corrosion rate is higher in the more dissociated formic acid at the same concentration. Uniform corrosion with selective dissolution of the austenitic phase was observed in all tested solutions, the selectivity being strictly connected to solution aggressiveness. The presence of sulphuric acid in organic acid aqueous solutions is severely detrimental to the corrosion resistance of the duplex: the corrosion rate increases almost linearly with H2SO4 concentration. Few tens of ppm of Fe3+ or Cu2+ improve the corrrosion performance markedly, causing often the corrosion rate to decrease to very low values. The addition of H2O2 has a strong effect favouring the increase of the corrosion potential up to the passivity of duplex due to the possible formation of peracids. A.J. Invernizzi, L. de Benedittis, S.P. Trasatti ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/429 Tue, 29 Jan 2008 00:00:00 +0000 PROVE DI CORROSIONE AD ALTA PRESSIONE DI CO2 PER I POZZI DI STOCCAGGIO https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/430 Nell’ambito del progetto ENI “GreenHouse Gases” è stata effettuata una attività sperimentale volta alla scelta materiali per i pozzi di stoccaggio. Utilizzando un sistema esperto per la scelta dei materiali dei pozzi è stata preparata una tabella che possa servire da guida per la selezione dei materiali per pozzi in funzione delle impurezze contenute nella CO2 e dei parametri di processo. I risultati forniti dal sistema esperto sono stati validati mediante prove sperimentali. Le prove svolte sono state: test di corrosione in autoclave, prove meccaniche, analisi chimica, indagini metallografiche. M. Scapin, S. Sgorlon, M. Tolomio, G. Gabetta ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/430 Tue, 29 Jan 2008 00:00:00 +0000 RESISTENZA ALLA CORROSIONE AD ALLA TENSOCORROSIONE DI ACCIAI BASSOLEGATI ED ACCIAI RESISTENTI ALLA CORROSIONE (CRAS) IN CONDIZIONI RAPPRESENTATIVE LA STIMOLAZIONE ACIDA https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/431 Nell’operazione di stimolazione acida negli impianti di estrazione di idrocarburi, sono necessari materiali altamente resistenti alla corrosione. In questo lavoro viene valutata la resistenza alla corrosione di acciai bassolegati, di acciai inossidabili martensitici e duplex, di leghe base Nichel, in alcune condizioni rappresentative la fase di ritorno degli acidi usati per la stimolazione dei pozzi, quali ad es in soluzioni di 28% HCl e 12% HCl + 3% HF in presenza di H2S e CO2 ad elevate temperature. Tutti i materiali testati per pH superiori a 4.0, hanno mostrato scarsa suscettibilità alla corrosione localizzata e alla tensocorrosione. L’acciaio superduplex e le leghe base nichel hanno mostrato un’elevata resistenza anche a pH inferiori a 3.5, mentre l’acciaio bassolegato T95e gli acciai martensitici hanno presentato tendenza alla corrosione generale e localizzata. Lucrezia Scoppio, Tiziana Cheldi, Keiichi Nakamura, Masakatsu Ueda ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/431 Tue, 29 Jan 2008 00:00:00 +0000 RIVESTIMENTI ANTI-CORROSIVI DI ALLUMINA DEPOSITATI MEDIANTE LETTO FLUIDO https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/432 In questo articolo vengono illustrati i risultati di prove di resistenza alla corrosione eseguite su campioni di alluminio AA 6082 T6 rivestiti con un film di Al2O3 depositato mediante letto fluido. Sono state preparate 4 serie di provini con diversi tempi di deposizione (tra 30 e 240 minuti). Le prove di corrosione sono state eseguite mediante Spettroscopia di Impedenza Elettrochimica (EIS), Rumore Elettrochimico (ENA) e Impedenza Elettrochimica Localizzata (LEIS). I risultati hanno evidenziato una migliore resistenza alla corrosione dei campioni trattati fino a 120 minuti, mentre prestazioni più scadenti sono state registrate per i campioni sottoposti a tempi di deposizione superiori. G. Montesperelli, M. Rapone, G. Gusmano, M. Barletta, V. Tagliaferri ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/432 Tue, 29 Jan 2008 00:00:00 +0000 STUDIO DELLA CORROSIONE INTERSTIZIALE DEGLI ACCIAI INOSSIDABILI AISI 316L, AISI 304L E AISI 444 https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/433 Nel presente lavoro è stata studiata la suscettibilità alla corrosione interstiziale degli acciai inossidabili austenitici AISI 316L e 304L e dell’acciaio inossidabile ferritico AISI 444. Sono stati effettuati test di immersione a 40 °C in soluzione di FeCl3 1% in peso, utilizzando formatori artificiali d’interstizio (“crevice former”); sono stati poi eseguiti test elettrochimici di polarizzazione anodica a 80 °C in una soluzione contenente 1000 mg dm-3 di Cl-, sia in presenza che in assenza di formatori d’interstizio, al fine di determinare i potenziali di corrosione localizzata per crevice e per pitting. La sperimentazione è stata eseguita sia su campioni tal quali che su campioni sottoposti a trattamento di decapaggio-passivazione con una soluzione acida a base di HF e HNO3, per migliorarne la resistenza a corrosione. Dai risultati ottenuti è emerso un certo disaccordo tra i due tipi di prove. Infatti, dai test di immersione, l’acciaio AISI 444 è risultato il peggiore in termini di resistenza a corrosione per crevice, con addirittura un ulteriore peggioramento dopo il trattamento di passivazione. I risultati dei test elettrochimici hanno invece mostrato che questo acciaio presenta potenziali d’innesco della corrosione localizzata (sia per pitting che per crevice) più elevati rispetto a quelli degli altri acciai testati; inoltre, il potenziale d’innesco della corrosione localizzata dell’acciaio AISI 444 risulta incrementato dal trattamento di passivazione appositamente realizzato. T. Bellezze, A. Quaranta, G. Roventi, R. Fratesi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/433 Tue, 29 Jan 2008 00:00:00 +0000 ANALISI DEL COMPORTAMENTO PLASTICO DI UN ACCIAIO AUSTENITICO DEFORMATO IN TORSIONE AD ALTA TEMPERATURA https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/552 Il comportamento meccanico dell’acciaio austenitico AISI 316L deformato in torsione nell’intervallo di temperature 850-1100°C con velocità di deformazione equivalente 0,0001-0,006 s-1 è stato analizzato ed un modello che lega il comportamento meccanico con l’evoluzione microstrutturale è proposto. Il materiale a temperature superiori a 900°C ha presentato un comportamento meccanico anomalo, mostrando una significativa riduzione dello sforzo di flusso plastico fino a circa 40 % in seguito alla riduzione della dimensione media del grano da 100 a 30 ?m. Congiuntamente all’anomalo comportamento meccanico, il materiale ha esibito un’evoluzione della struttura del grano inusuale durante la deformazione: la forma dei grani è evoluta da quella equiassica precedente alla deformazione a quella romboidale (con bordi di grano allineati con le direzioni degli sforzi principali di taglio in torsione), formando bordi di grano con punti tripli aventi angoli di 90° e 180°, e bordi di grano con gomiti di 90°, configurazioni che sono in disaccordo con la minimizzazione dell’energia superficiale dei bordi di grano. Le evidenze sperimentali dell’evoluzione microstrutturale, razionalizzata in [1], hanno portato a concludere che la formazione della struttura romboidale è avvenuta in seguito alla migrazione dei bordi di grano indotta dalla deformazione in accordo con la configurazione degli sforzi principali per la torsione. Secondo il modello qualitativo proposto nella presente memoria, il flusso plastico è stato affetto dalla migrazione dei bordi di grano, la quale, avvenendo, ha causato la riduzione della densità dislocativa. Tale riduzione ha determinato per la lega con dimensione media del grano di 30 ?m una diminuzione significativa dello sforzo di flusso plastico rispetto alla lega con grano dalla dimensione media di 100 ?m, dove la diminuzione non si è manifestata a causa dell’inferiore valore del rapporto fra la superficie dei bordi di grano ed il volume del materiale. G. Angella, B.P. Wynne, W.M. Rainforth, J.H. Beynon ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/552 Fri, 02 Nov 2007 00:00:00 +0000 FENOMENI DI FRETTING-FATIGUE SU UN CONDUTTORE ELETTRICO https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/553 I conduttori elettrici aerei per linee di alta tensione sono funi metalliche costituite da più fili avvolti ad elica in strati successivi attorno a un filo/anima centrale. La vita in servizio di questi componenti spesso è drasticamente ridotta dalle vibrazioni eoliche che generano, nella vicinanza dei morsetti di sospensione e dei dispositivi di ancoraggio, movimenti di scorrimento relativo di piccola ampiezza tra le superfici dei singoli fili a contatto tra loro. Questo fenomeno provoca sul componente il danneggiamento denominato fretting-fatigue, che rappresenta una delle cause principali di rottura dei fili dei conduttori e, in condizioni eccezionali, dell’intera fune. Scopo dell’attività di failure analysis qui descritta è identificare la morfologia nonchè comprendere la natura e le cause dei fenomeni coinvolti nel cedimento di un conduttore di tipo AAAC (in lega di alluminio 6101), composto da 61 fili (su quattro strati concentrici) appartenente ad una linea ad alta tensione a fascio binato senza ammortizzatori di vibrazione né distanziatori. Per lo svolgimento dell’attività è stata seguita una tipica procedura di failure analysis, prendendo in considerazione sia il conduttore danneggiatosi in esercizio che un conduttore nuovo delle medesime caratteristiche. L’analisi visiva e l’esame frattografico hanno evidenziato le tipiche caratteristiche morfologiche del fenomeno di fretting-fatigue; le prove di trazione e le analisi chimiche eseguite sia sul conduttore nuovo che su quello esercito hanno escluso la presenza di difetti o anomalie nel materiale. L’insieme degli esami effettuati ha permesso di identificare nei fenomeni di vibrazione eolica la causa scatenante del danneggiamento. Per evitare il ripetersi del fenomeno, si è consigliato l’attrezzamento della linea con distanziatori e ammortizzatori: tali accorgimenti hanno risolto in modo definitivo il problema lamentato. Marco Boniardi, Giorgio Diana, Chiara Tagliabue ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/553 Fri, 02 Nov 2007 00:00:00 +0000 PREPARATION AND MAGNETIC CHARACTERIZATION OF (FE78B14SI8)-NB-Y BULK METALLIC GLASS https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/554 In the present work, the glass formation of Fe78B14Si8 alloy with small additions of Nb and Y has been investigated. Ribbons were prepared by planar-flow casting. Small ingots (up to 5 mm in diameter) were obtained by injection casting technique into a cylindrical Cu mold. Thermal and structural properties were measured using differential scanning calorimetry (DSC) and X-Ray diffraction (XRD), respectively. The microstructure has been observed by Scanning Electron Microscopy (SEM). Quasi-static hysteresis loops have been measured using a vibrating sample magnetometer (VSM). Rapid solidification leads to a fully amorphous structure for all compositions. A fully amorphous structure has been obtained in samples prepared by copper mold casting, when adding Nb and Y. The role of Nb and Y addition on glass formation is discussed on the basis of melting behavior, analyzed by HT-DSC. Magnetic properties are correlated with the observed microstructures. R. Piccin, P. Tiberto, M. Baricco, N. Lecis, M. Vedani ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/554 Fri, 02 Nov 2007 00:00:00 +0000 SINTESI E PROPRIETÀ MECCANICHE DI LEGHE AMORFE A BASE Mg. https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/556 Le leghe amorfe a base Mg hanno suscitato un crescente interesse a causa della elevata resistenza alla corrosione e degli alti carichi di snervamento, proprietà migliorate rispetto alle corrispettive leghe cristalline. In questa ottica vengono analizzati sistemi ternari del tipo Mg-TM-RE (con TM = metallo di transizione quale Cu, Ni; RE = Y e terra rara quale Gd, Nd) a causa dell'ampio intervallo di amorfizzazione che mostrano queste composizioni. Obiettivo di questo lavoro è la sintesi e la caratterizzazione di leghe amorfe con differenti composizioni all'interno di sistemi semplici (Mg-Cu e Mg-Cu-Y) ponendo particolare attenzione alle proprietà meccaniche. Campioni amorfi di Mg87Cu13, Mg85Cu15, Mg80Cu20, Mg75Cu25, Mg65Cu25Y10 sono stati ottenuti in forma di nastro tramite melt spinning. La loro struttura è stata controllata utilizzando la diffrazione di raggi X. La stabilità della fase amorfa è stata studiata tramite calorimetria DSC, mettendo in risalto la presenza per alcune composizioni binarie di una temperatura di transizione vetrosa. La composizione Mg65Cu25Y10 è risultata eutettica ad una analisi metallografica (con temperatura di fusione di 463°C). Sono state inoltre effettuate sintesi di leghe multicomponenti (Mg51Ni11Cu13Zn4Y5Ag7Gd9 e Mg60Ni9Cu9Zn5Y6Ag5Gd6) per cui è stata verificata la migliorata tendenza alla amorfizzazione rispetto ai sistemi semplici e l'aumento della stabilità della fase amorfa. Sui campioni amorfi sono state effettuate delle misure di durezza Vickers ottenendo 2.94 GPa per la lega Mg65Cu25Y10 e valori simili per le leghe multicomponenti (3.10 GPa per le lega Mg51Ni11Cu13Zn4Y5Ag7Gd9 e 2.84 GPa per le lega Mg60Ni9Cu9Zn5Y6Ag5Gd6). P. Rizzi, M. Satta, M. Palumbo, M. Baricco ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/556 Fri, 02 Nov 2007 00:00:00 +0000 SISTEMI DI INSUFLAGGIO GAS IN SIVIERA ACCIAIO: RELAZIONI TRA PROCESSO PRODUTTIVO E ESITO IN ESERCIZIO https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/557 I tappi porosi hanno assunto un ruolo determinante nella produzione dell’acciaio di qualità, la loro funzione principale è il mescolamento del fuso in siviera con il fine di ottenere un bagno a composizione omogenea, la funzione di mescolamento del fuso viene espletata attraverso l’immissione in siviera di gas a regime turbolento. I sistemi di insuflaggio gas sono complessi composti da una carpenteria metallica in cui viene colata una gettata refrattaria nella quale per mezzo di diverse tecniche vengono creati i sistemi soffianti. Dal punto di vista refrattario le gettate che compongono i tappi porosi sono materiali ad alto tenore in allumina (Al2O3&gt; 90 %) e le materie prime più diffusamente utilizzate sono le allumine tabulari, le allumine calcinate, i corindoni bianchi e gli spinelli (classe MgO-Al2O3) non stechiometrici. Michele Martino, Stefano Audino, Roberto Peri ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/557 Fri, 02 Nov 2007 00:00:00 +0000 ANALISI TEORICHE E SPERIMENTALI SULLA SOLIDIFICAZIONE DI COMPOSITI A MATRICE DI LEGA DI ALLUMINIO https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/547 Nel presente lavoro si vogliono descrivere i risultati ottenibili mediante l’utilizzo di modelli numerici alle differenze finite (FDM), atti ad analizzare i processi di solidificazione e raffreddamento di getti realizzati in compositi a matrice di alluminio. Sono state studiate una convenzionale lega A360 da fonderia e due corrispondenti compositi rinforzati con il 10% e con il 20% in volume di particelle ceramiche di SiC. I modelli dei getti realizzati con le diverse tipologie di materiali e con differenti sistemi di colata, sono stati utilizzati in un primo tempo per confrontare i risultati ottenuti analiticamente e quelli riscontrabili dall’analisi microstrutturale ottenuti sperimentalmente. Ciò ha permesso la valutazione della congruenza dei modelli stessi. Sono quindi stati realizzati ulteriori modelli per lo studio di specifiche condizioni di solidificazione, tali da produrre getti con volute proprietà microstrutturali, in particolare in termini di dimensioni dei rami dendritici secondari (SDAS) e di dispersione delle particelle ceramiche all’interno della matrice metallica dei compositi. S. Arnaboldi, P. Bassani, M. Pini, A. Tuissi, M. Vedani, G. Vimercati ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/547 Tue, 02 Oct 2007 00:00:00 +0000 CARATTERIZZAZIONE MICROCHIMICA DELL’ INTERFACCIA FIBRA-MATRICE NEL COMPOSITO TI6AL4V-SICf https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/548 Il materiale composito costituito da una matrice Ti6Al4V, rinforzato con fibre lunghe di SiC (tipo SCS-6), è stato caratterizzato sia allo stato di fabbricazione che dopo trattamenti termici in vuoto. Attraverso la microanalisi EDS e la spettroscopia di fotoemissione (XPS) e Auger (AES), è stata determinata la concentrazione dei principali elementi, operando su sezioni metallografiche. Le analisi sono state eseguite in varie posizioni: tra le interfaccie di fibra, nel rivestimento in carbonio e nella matrice. I dati sperimentali nella zona di reazione sono stati discussi e confrontati con andamenti teorici. R. Donnini, S. Kaciulis, A. Mezzi, R. Montanari, M.E. Tata, C. Testani ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/548 Tue, 02 Oct 2007 00:00:00 +0000 FENOMENI DI FRETTING-FATIGUE SU UN CONDUTTORE ELETTRICO https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/549 I conduttori elettrici aerei per linee di alta tensione sono funi metalliche costituite da più fili avvolti ad elica in strati successivi attorno a un filo/anima centrale. La vita in servizio di questi componenti spesso è drasticamente ridotta dalle vibrazioni eoliche che generano, nella vicinanza dei morsetti di sospensione e dei dispositivi di ancoraggio, movimenti di scorrimento relativo di piccola ampiezza tra le superfici dei singoli fili a contatto tra loro. Questo fenomeno provoca sul componente il danneggiamento denominato fretting-fatigue, che rappresenta una delle cause principali di rottura dei fili dei conduttori e, in condizioni eccezionali, dell’intera fune. Scopo dell’attività di failure analysis qui descritta è identificare la morfologia nonchè comprendere la natura e le cause dei fenomeni coinvolti nel cedimento di un conduttore di tipo AAAC (in lega di alluminio 6101), composto da 61 fili (su quattro strati concentrici) appartenente ad una linea ad alta tensione a fascio binato senza ammortizzatori di vibrazione né distanziatori. Per lo svolgimento dell’attività è stata seguita una tipica procedura di failure analysis, prendendo in considerazione sia il conduttore danneggiatosi in esercizio che un conduttore nuovo delle medesime caratteristiche. L’analisi visiva e l’esame frattografico hanno evidenziato le tipiche caratteristiche morfologiche del fenomeno di fretting-fatigue; le prove di trazione e le analisi chimiche eseguite sia sul conduttore nuovo che su quello esercito hanno escluso la presenza di difetti o anomalie nel materiale. L’insieme degli esami effettuati ha permesso di identificare nei fenomeni di vibrazione eolica la causa scatenante del danneggiamento. Per evitare il ripetersi del fenomeno, si è consigliato l’attrezzamento della linea con distanziatori e ammortizzatori: tali accorgimenti hanno risolto in modo definitivo il problema lamentato. Marco Boniardi, Giorgio Diana, Chiara Tagliabue ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/549 Tue, 02 Oct 2007 00:00:00 +0000 DEPOSIZIONE AUTOCATALITICA DI COMPOSITI A MATRICE NI-P https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/550 Nel presente lavoro è stata studiata la deposizione autocatalitica di compositi Ni-P-B4C, Ni-P-CNT e Ni-PAl2O3 attraverso l’impiego di un elettrolita a base di sodio ipofosfito in cui sono state disperse particelle nanometriche di B4C, CNT e Al2O3. La dimensione delle particelle di Al2O3 e B4C è compresa rispettivamente tra 50-70 nm e 25-30 nm. I nanotubi di carbonio presentano un diametro compreso tra 10-30 nm. Per ciascun tipo di composito, sono state effettuate prove con concentrazioni comprese tra 0 e 4 g/l. Sono stati studiati gli effetti della concentrazione di particelle all’interno del bagno sulla velocità di deposizione, sulle caratteristiche meccaniche e sulle proprietà tribologiche dei depositi. E. Pompei, L. Magagnin, P.L. Cavallotti ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/550 Tue, 02 Oct 2007 00:00:00 +0000 RECYCLING OF LF-WHITE SLAG https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/551 Over the last few years technologies of the plants dedicated to recycle of ladle slag have been improved. The type of recycling evaluated in the present study mainly consists in the reuse of the ladle slag and refractory, injecting them into the Electric Arc Furnace. The recycling of ladle slag can permit to achieve interesting advantageous results: decreasing the amount of dumped material, the cost of EAF fluxes and improve the slag foaminess. P.L. Cavallotti, C. Mapelli, F. Memoli, M. Pustorino ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/551 Tue, 02 Oct 2007 00:00:00 +0000 SCIENTIFIC AND APPLIED ASPECTS OF FERROMAGNETIC SHAPE MEMORY ALLOYS https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/555 The underlying mechanisms responsible for the giant magnetic or mechanical field-induced-strains in the Ni- Mn-Ga ferromagnetic shape memory alloys are briefly discussed. The fundamental aspect is illustrated by experimental data related to the lattice instability and composition dependence of magnetization alongside literature results. An implementation of Ni-Mn-Ga single crystal as a strain sensor is described. V.A. Chernenko, S. Besseghini, F. Stortiero, T. Cavallini ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/555 Tue, 02 Oct 2007 00:00:00 +0000 STUDIO DELLE VARIAZIONI MICROSTRUTTURALI DURANTE LA DEFORMAZIONE A CALDO DELLA LEGA Al-4.5%Zn-1.8%Mg https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/542 La lavorabilità a caldo a 500°C di una lega Al-4.5%Zn-1.8%Mg, è stata studiata utilizzando prove di torsione condotte secondo una nuova procedura (a velocità crescente di deformazione) che prevedeva una variazione lineare della velocità angolare ø secondo la legge ø =Kè in cui è era l’angolo di rotazione. In particolare sono state condotte prove con valori di K variabili fra 0.05 e 2 s-1. A titolo di confronto sono state quindi condotte prove di torsione con velocità di deformazione costante. Le curve tensione equivalente - deformazione equivalente per le prove condotte a velocità crescente erano caratterizzate da un aumento monotonico della tensione con la deformazione, senza che si arrivasse ad un regime di saturazione. Le curve ottenute con velocità di deformazione costante a 500°C erano caratterizzate invece da un aumento della tensione fino ad un valore di picco seguito da una modesta diminuzione della tensione di flusso che raggiungeva successivamente il valore stazionario, comportamento tipico dei materiali che non esibiscono ricristallizzazione dinamica. Comunque questa semplice analisi qualitativa della forma delle curve tensione-deformazione non poteva essere considerata un prova conclusiva per escludere l’instaurarsi della ricristallizzazione dinamica. La microstruttura dei campioni deformati è stata analizzata tramite le usuali tecniche di microscopia ottica ed elettronica in scansione SEM/EBSD. M. El Mehtedi, S. Spigarelli, E. Evangelista ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/542 Sun, 02 Sep 2007 00:00:00 +0000 COMPORTAMENTO SUPERPLASTICO DELLA LEGA DI MAGNESIO AZ31 PRODOTTA MEDIANTE “TWIN ROLL CASTING” https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/543 Le leghe di Magnesio hanno grandi potenzialità come materiali strutturali, soprattutto per applicazioni nel settore dei trasporti, per il loro basso peso specifico. La scarsa deformabilità a temperatura ambiente ne limita, tuttavia, l’impiego a componenti ottenuti prevalentemente per fusione. Studi recenti hanno evidenziato la possibilità di avere superplasticità in alcune leghe di magnesio, che sarebbero quindi utilizzabili in processi di formatura, per la produzione di componenti near-net-shape di forma complessa. È noto, tuttavia, che il comportamento superplastico è tipicamente rilevabile solo in materiali a microstruttura controllata (grano fine e stabile nel corso della deformazione), quando deformati a temperature e con velocità di deformazione opportune. In questo lavoro sono presentati i risultati di prove di trazione in regime di superplasticità, effettuate sulla lega di magnesio AZ31, prodotta mediante Twin Roll Casting (un processo di colata continua diretta all’interno di due cilindri controrotanti e raffreddati ad acqua) e successivamente laminata a caldo. Il materiale così trattato ha presentato un comportamento superplastico a temperature comprese tra 400 e 420 °C, con un valore massimo dell’allungamento a rottura del 370% a 400 °C e con velocità di deformazione di 1·10-3 s-1. Tali valori sono correlabili alla favorevole microstruttura a grani fini ed equiassici, che favorisce la deformazione controllata dal meccanismo di scorrimento a bordo grano (GBS), come confermato da analisi metallografiche e frattografiche condotte sui campioni deformati. L. Ceschini, L. Balloni, I. Boromei, M. El Mehtedi, A. Morri ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/543 Sun, 02 Sep 2007 00:00:00 +0000 CARATTERIZZAZIONE MECCANICO-STRUTTURALE DI GIUNZIONI FRICTION STIR TRA LE LEGHE AA5754 H32 E AA2024 T3 https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/544 Nella memoria sono presentati i risultati relativi alla caratterizzazione meccanica e microstrutturale di giunti, tra differenti leghe di alluminio, realizzati con tecnologia Friction Stir Welding. I materiali interessati dal processo di giunzione sono due leghe di alluminio (AA2024 T3 e A5754 H32), entrambe in forma di laminati di spessore pari a 3mm. La caratterizzazione strutturale è consistita sia nell’esecuzione di indagini radiografiche, sia nell’analisi macro e microstrutturale dei cordoni; tali esami hanno permesso di analizzare le zone significative delle giunzioni e verificare l’assenza di difetti. Al fine di determinare la duttilità dei giunti, sono state effettuate prove di microdurezza Vickers HV0,2, a diversi livelli sullo spessore delle piastre. La caratterizzazione meccanica è proseguita con i test di trazione eseguiti a temperatura ambiente su provini ricavati trasversalmente al giunto. Le superfici di frattura ottenute dalle precedenti prove sono state caratterizzate utilizzando uno stereoscopio. M. Ponte, E. Lertora, C. Gambaro ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/544 Sun, 02 Sep 2007 00:00:00 +0000 CINETICA DI INVECCHIAMENTO DI LEGHE DI ALLUMINIO ULTRAFINI https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/545 Due leghe di alluminio appartenenti al sistema Al-Mg-Si, nella composizione di riferimento e con aggiunta di Sc, sono state sottoposte, dopo solubilizzazione, a deformazioni plastiche severe tramite tecnica ECAP, in modo da ottenere un significativo affinamento del grano. L'aggiunta di Sc non ha influenzato il meccanismo di formazione di grani ultrafini. Tramite analisi calorimetriche e osservazioni con microscopio elettronico a trasmissione è stata studiata la cinetica di precipitazione e l'evoluzione microstrutturale nei due materiali, in funzione della composizione chimica e della deformazione accumulata. L'aggiunta di Sc non modifica in maniera sostanziale le cinetiche di precipitazione, mentre è in grado di inibire fenomeni di ricristallizzazione che, nella lega di riferimento, si manifestano tra i 315°C e i 360°C in funzione della deformazione accumulata. G. Angella, P. Bassani, A. Tuissi, D. Ripamonti, M. Vedani ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/545 Sun, 02 Sep 2007 00:00:00 +0000 EFFETTO DELLA POROSITA' SULL'USURA PER STRISCIAMENTOROTOLAMENTO DEL FERRO SINTERIZZATO https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/546 Nel presente lavoro è stato studiato l’effetto della porosità sul comportamento ad usura per strisciamentorotolamento a secco di ferro sinterizzato. Si è scelto di studiare questo materiale per evidenziare solamente il ruolo della porosità, ed evitare la complicazione data dall’uso di materiali con microstrutture complesse. Le prove sono state condotte in configurazione disco contro disco, utilizzando campioni con porosità totale compresa tra il 9.7 e 17.8%. La velocità di rotazione del disco campione è stata di 400 giri al minuto, quella del disco antagonista (del medesimo materiale) di 360 giri al minuto e il carico applicato di 30 N. L’evoluzione dei meccanismi di usura è stata indagata mediante osservazioni al microscopio ottico ed elettronico dei frammenti e delle tracce di usura, misure di diffrattometria di raggi X dei frammenti di usura e osservazione metallografica, completata da prove di microdurezza, di sezioni ottenute perpendicolarmente alla traccia di usura. I risultati evidenziano come l’usura (severa) proceda per delaminazione con un contributo di ossidazione superficiale; la formazione di uno strato di densificazione superficiale influenza il processo tribologico ed in particolare il meccanismo di formazione dei frammenti di usura. Nonostante la densificazione, i pori presenti nei sinterizzati riducono la loro resistenza all’usura per rotolamentostrisciamento perché introducono regioni deboli dove la delaminazione è particolarmente facilitata. G. Straffelini, A. Molinari ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/546 Sun, 02 Sep 2007 00:00:00 +0000 EFFECT OF N2 PARTIAL PRESSURE ON THE GROWTH OF CHROMIUM NITRIDE COATINGS https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/519 Chromium nitride films has been prepared by reactive magnetron sputtering using a mixture of Ar and N2 gas. Keeping constant the total pressure during the film deposition the ratio of N2 to Ar has been varied from 0.3 to 5.0 to promote the growth of CrN films with different microstructure. The structural chemical characterization of grown films were performed by means of x-ray diffraction and scanning electron microscopy, auger electron spectroscopy and x-ray photoemission spectroscopy. Even if no clear correlation between material hardness and coating microstructure was observed with nanoindentation, the tribological characterization of the films, evidenced a strong dependence of the wear rate of the material by the process conditions. In particular we observed an improved wear resistance for coatings with a compressive residual stress. F. Capotondi, L. Rettighieri, A. Ballestrazzi, L. Calabri, P. Ferrarini, C. Menozzi, S. Valeri ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/519 Mon, 30 Jul 2007 00:00:00 +0000 INFLUENZA DELLA SALDATURA LASER SUL COMPORTAMENTO A MEMORIA DI FORMA A DUE VIE DI UNA LEGA NiTi https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/520 Nel presente lavoro è riportato lo studio del comportamento funzionale di un giunto saldato in lega NiTi a memoria di forma. In particolare, sono stati analizzati gli effetti della saldatura laser Nd:YAG sul comportamento a memoria di forma a due vie (Two Way Shape Memory Effect, TWSME) di una lega Ni- 51 at.% Ti, attraverso un confronto sistematico con i risultati relativi al materiale non saldato. Il TWSME è stato indotto nel materiale attraverso un opportuna procedura di training, che consiste nella ripetizione di cicli termomeccanici; successivamente, sono stati misurati i cicli di isteresi (temperatura-deformazione) caratteristici del TWSME. Sono stati valutati, inoltre, gli effetti del numero di cicli di training e delle deformazioni plastiche, che si generano nel materiale durante il processo di training, sul comportamento a memoria di forma del materiale. I risultati mostrano come il comportamento funzionale, e in particolare il TWSME, sia parzialmente preservato nel materiale saldato che, comunque, presenta valori di deformazioni plastiche maggiori rispetto al materiale base. A. Falvo, F. Furgiuele, C. Maletta, R. Lucente ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/520 Mon, 30 Jul 2007 00:00:00 +0000 MATERIALI METALLICI PER LA PRODUZIONE DI MONETE PIÙ SICURE https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/521 La crescente diffusione di monete contraffatte, sia nello scambio interpersonale che attraverso le macchine automatiche di distribuzione, richiede l’applicazione di più stretti criteri di sicurezza. Partendo dal principio di funzionamento dei validatori di monete, meccanici ed elettronici, questo lavoro esamina le vie attraverso le quali possono esser prodotte monete più sicure. Tra queste una delle più promettenti consiste nell’utilizzare metalli con caratteristiche resistivo-magnetiche non comuni. I procedimenti proposti hanno il vantaggio di richiedere attrezzature industriali (laminatoi, forni per trattamenti termici ecc.) e conoscenze scientifiche non facilmente accessibili ai contraffattori. Inoltre non sarà necessario adottare nuovi validatori di monete ma semplicemente calibrare diversamente quelli attualmente in uso. R. Montanari, N. Ielpo ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/521 Mon, 30 Jul 2007 00:00:00 +0000 SINTESI E SIMULTANEA DENSIFICAZIONE DI INTERMETALLICI MEDIANTE SINTERIZZAZIONE IN CORRENTE PULSATA https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/539 Sono state evidenziate alcune delle più recenti applicazioni in campo metallurgico della sinterizzazione attivata mediante corrente elettrica pulsata, SCP, meglio nota con l’acronimo inglese SPS (“Spark Plasma Sintering”). In particolare l’attenzione è stata focalizzata sull’impiego di tale tecnica per la sintesi e simultanea densificazione dei sistemi intermetallici NiTi e NbAl3 a partire da polveri dei metalli elementari. Nel caso della lega equiatomica NiTi, è stato dimostrato che, attraverso un processo ad un solo stadio, la tecnica SCP consente l’ottenimento di un prodotto finale già caratterizzato da un elevato grado di purezza (5.8-7.2 mol% di NiTi2) ed una elevata densità relativa (99%), più rapidamente (20 min) rispetto ai tempi richiesti dai processi convenzionali della metallurgia delle polveri. Sono state inoltre analizzate le potenzialità della combinazione di tecniche di attivazione meccanica con il processo SCP. Attraverso una opportuna analisi dell’effetto dei principali parametri operativi di entrambe le tecniche è stato possibile l’ottenimento di un prodotto NbAl3 puro e caratterizzato da densità molto elevate (97.5 ± 2.5% rispetto a quella teorica). Roberto Orrù, Roberta Licheri, Antonio Mario Locci, Clara Musa, Alberto Cincotti, Giacomo Cao ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/539 Mon, 02 Jul 2007 00:00:00 +0000 VALUTAZIONE DELLA RESISTENZA ALLA CRICCABILITA’ A CALDO DI BRONZI PER APPLICAZIONI ARTISTICHE https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/540 In questo studio vengono presentati i risultati di una campagna di prove condotte al fine di valutare la resistenza alla formazione di cricche a caldo in leghe di rame da fonderia per applicazioni artistiche. Queste prove si inseriscono all’interno di una estesa ricerca, volta all’ottimizzazione delle proprietà estetiche e funzionali di queste leghe. L’attività di ricerca (inquadrata all’interno del progetto EUREKA PROJECT E! 2210-Eurocare), ha avuto come scopo lo sviluppo di leghe a base rame per applicazioni artistiche con basso contenuto di Pb e con adeguate caratteristiche tecnologiche, in termini di colabilità, saldabilità, e livello di finitura superficiale. La presenza di Pb in lega permette di ottimizzare molte di queste caratteristiche, mentre la sua pericolosità si fa particolarmente sentire nei confronti degli operatori addetti alle fasi di finitura superficiale dei getti. I test di resistenza al fenomeno della criccabilità a caldo (“hot tearing”) sono stati eseguiti su di una selezione di quattro leghe innovative, il cui comportamento è stato confrontato con quello della lega tradizionalmente utilizzata nelle fonderie artistiche, il bronzo Cu85/Sn5/Zn5/Pb5. Lo studio della suscettibilità delle varie leghe al fenomeno dell’hot tearing è stato preceduto da una valutazione del tipo di test da utilizzare. La scelta del test è caduta su una configurazione del tipo “dog-bone”, in ragione della maggior praticità e funzionalità di questo dispositivo rispetto ad altri. È stata quindi eseguita una caratterizzazione macro e micro strutturale delle zone di frattura per le varie leghe oggetto dell’indagine, che ha consentito di far emergere le potenzialità applicative dei bronzi innovativi per fonderia artistica a basso contenuto di piombo. M. Merlin, G. L. Garagnani, G. Venturi Pagani Cesa ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/540 Mon, 02 Jul 2007 00:00:00 +0000 STUDIO COMPARATIVO DELL’AFFINAMENTO MICROSTRUTTURALE DURANTE TORSIONE-COMPRESSIONE E DOPO EQUAL-CHANNEL ANGULAR PRESSING https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/541 Tecniche di deformazione plastica severa, quali twist extrusion, deformazione ciclica, corrugate roll-bonding ed equal-channel angular pressing, applicate ai materiali metallici sono ormai giunte ad un livello di applicazione industriale. Si è ormai diffusa un’ampia letteratura che riguarda ogni aspetto di carattere microstrutturale e meccanico sulle differenti tecniche di deformazione plastica severa di interesse industriale applicate a materiali metallici ferrosi e non ferrosi (leghe di alluminio, titanio, magnesio). Questo studio ha l’obiettivo di esplorare le similitudini e le potenzialità di una tecnica di deformazione quale la torsionecompressione, la quale coinvolge costi ben più ridotti e probabilmente una più immediata fattibilità industriale, rispetto ad una delle tante altre tecniche già disponibili, nello specifico l’ECAP. Il confronto tra la torsione-compressione e l’ECAP è stato limitato ad una deformazione vera pari ad å=1 ed una deformazione uguale per la torsione-compressione, con =510-3s-1 in torsione, seguita dalla deformazione in compressione di =510-3s-1. Per tale studio è stata utilizzata una lega AA6103 Al-Mg-Si dopo ricottura. Le indagini microstrutturali sono state eseguite mediante microscopia elettronica in trasmissione e in luce polarizzata al microscopio ottico. M. Cabibbo, M. El-Mehtedi, C. Scalabroni, L. Balloni, E. Evangelista ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/541 Mon, 02 Jul 2007 00:00:00 +0000 ACTIVE CONTOUR SEGMENTATION FOR THE IDENTIFICATION OF METALLOGRAPHIC AND MORPHOLOGICAL ELEMENTS OF INTEREST IN DUCTILE CAST IRON https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/513 Ductile cast irons are characterized by a wide range of mechanical properties that depend on graphite elements morphology and microstructure properties. Both chemical composition and manufacturing conditions control matrix microstructure, and ferritic, pearlitic, ferritic-pearlitic, martensitic, bainitic, austenitic and austempered ductile irons can be obtained. Considering crack propagation resistance of ductile cast irons, their peculiar behaviour is due to the graphite elements shape, that is approximately spheroidal. Due to their morphology, graphite elements can act as crack arresters: as a consequence ductile cast irons are characterized by high ductility and toughness values and can be used for loading conditions that could be considered as critical for other cast irons types (e.g. fatigue loading conditions). Up to some years ago, microstructure analysis was mainly performed by means of semi-quantitative procedures applied to metallographically prepared specimens, with the characteristics evaluation that was mainly based on the operator expertise. Only recently there has been an increasing interest in numerical procedures of image analysis for quantitative evaluation of materials. In this work the problem of the estimation of the morphological parameters of elements such as graphite nodules, domains of chemical etching and metallic matrix has been taken up by a variational approach of image segmentation by active contours. Considering ductile irons, images obtained by means of a light optical microscope (LOM) on metallographically prepared specimens show both graphite elements (spheroids, nodules, lamaellas etc.) and microstructure elements (ferrite grains, pearlite lamaellas, etc.) and some artefacts due the preparing procedure that should be distinguished by more interesting elements. An automatic identification procedure is here proposed to distinguish the nodules from the metallic matrix and to evaluate the nodules shape parameters of interest and the composition of the metallic matrix (ferrite/pearlite volume fraction). F. Iacoviello, A. De Santis, D. Iacoviello, O. Di Bartolomeo ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/513 Sat, 30 Jun 2007 00:00:00 +0000 LOW DROSS GENERATION WITH OXY-FUEL SYSTEM https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/514 Yield increase in aluminum melting operation is the most challenging goal to achieve. It has been proven that conventional oxy-fuel system can promote significant productivity increase and reduction in specific energy consumption. However, dross formation has been always a concern not only with oxy-fuel burner but also with airfuel burners. Praxair developed two new generation oxy-fuel burners for the aluminum industry, the Circular Motion Flame Burner and the Variable Oxidant Burner. The burners developed each one for specific furnace method of operation achieved reduction in dross formation by more than 25%, reduction in specific fuel consumption by up to 50%, 30% higher specific melt rate compared to traditional oxy-fuel process, increase in specific melt rate by a factor of two, and quality improvement. The Circular Motion Flame Burner, suitable for short heat cycles and continuous furnaces, promotes a nonstationary flame and very uniform heat transfer pattern to the process. The Variable Oxidant Burner suitable for short melting cycles and long holding cycles can be operated at the minimized fuel consumption by varying the oxygen concentration in the oxidant according to the phase throughout the heat cycle. Both burners designed for deep staging promote low peak flame temperature and consequently ultra low NOx emission rate. A. D’Ettorre, R. Giudici, A. Tasca, J. Visus, V.G. Benavides, W.T. Kobayashi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/514 Sat, 30 Jun 2007 00:00:00 +0000 MODELLING AND EXPERIMENTS OF SOLIDIFICATION OF AISI 304 https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/515 In the first part of this paper the solidification of AISI 304 is simulated by means of the multicomponent phase selection theory to predict which phase forms first when the molten alloy is solidified either ä or ã. The eventual ä– ã transition that may occur in AISI 304-type steels has influence on cracking tendency being increased at high solidification velocities. It has been shown that alloys solidified as primary ferrite are more resistant to cracking than those solidified as primary austenite. In the second part of the paper solidification experiments have been performed at high cooling rates by using copper mould casting technique. By means of this technique, it has been possible to reproduce microstructures usually obtained in industrial processes such as welding. Finally, in the last part of the paper multicomponent diffusion theory has been used in order to treat the moving boundary problem in solidification and describe microsegregation phenomena. D. Baldissin, M. Palumbo, L. Battezzati ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/515 Sat, 30 Jun 2007 00:00:00 +0000 PROPOSAL OF A CLASSIFICATION OF DEFECTS OF HIGH-PRESSURE DIECAST PRODUCTS https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/516 The paper gives an introduction to the one of the current actions of the WG “Quality of High Pressure DieCast (HPDC) products” within the TC “High pressure diecasting” of the Italian Association of Metallurgy, The preparation and dissemination of common tools to allow foundries to define a proper, comparable, quality standard is in fact one of the current targets of this WG. The basic tool, to which this paper refers, is a common terminology and classification of defects of HPDC products. An initial survey of literature and industrially adopted classifications of defect in components cast in metallic dies, revealed that the geometry and origin-based approaches are often mixed giving rise to a wide range of hybrid classifications. The proposed classification of defects of HPDC products, discussed within the WG with the contribution of several foundries, is a multi-level, hybrid-type classification. In the first level defects are grouped on the basis of their position (surface/internal and geometry defects) according to the typical control operations during which they can be detected and to the effects of defects on the functionality of the parts. The second level of the classification groups defect in classes according to their general metallurgical origin. The proposed classification doss not specify defect/cause correlations, but gives starting points to the identification of their specific causes. In order to better specify these features the analogies between the origin of internal/surface defects are highlighted by corresponding names for Level II classes: gas-related, shrinkagerelated, filling-related, thermal contraction defects and undesired phases. In addition the class of metal/die interaction defects is proposed for surface defects. The specific defects identified are those included in the third level of the classification. In the present paper an introduction to the general classes of defects defined in Level II is proposed. The action of the WG concerning defect classification of HPDC parts will be completed with the compilation of the official document including the proposed classification and multi-language terminology equivalences. E. Gariboldi, F. Bonollo, M. Rosso ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/516 Sat, 30 Jun 2007 00:00:00 +0000 SILAFONT-36, THE LOW IRON DUCTILE DIE CASTING ALLOY DEVELOPMENT AND APPLICATIONS https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/517 Silafont®-36 (AlSi9MgMn) was the first successful application of a low iron die-casting alloy for the automotive market. Key elements concerning the alloy development beside silicon and the modifying strontium are manganese, which avoids sticking to the die and forms globulitic intermetallic phases that provide high ductility, and magnesium, which determines the yield strength and ultimate tensile strength of the alloy. Optimum limits for manganese providing high ductility and good ejection behaviour were studied. Mechanical properties as a function of magnesium were shown with focus on very low magnesium content, which resulted in an alloy without any long-term aging behaviour. This paper presents the main features of the alloy, providing an overview on the new casting applications for the automotive sector. Anna Zovi, Federico Casarotto ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/517 Sat, 30 Jun 2007 00:00:00 +0000 THE INFLUENCE OF THERMAL BRIDGES ON REFRACTORY LININGS https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/518 In this study we analyze the influence of thermal bridges caused by the presence of anchoring systems. The engineering, especially heat transfer calculation, allow the preventive definition of the most suitable insulating linings. Thanks to the thermography, it is possible to determine which are the parameters that actually influence the heat transfer process, thus to work with not only theoretical values but also actual ones. Corrective actions together with general considerations are illustrated in this study, supported by drawings, pictures and thermo graphics scans. G. Forni, P. Recalcati, M. Nestani ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/518 Sat, 30 Jun 2007 00:00:00 +0000 BRONZE ARCHAEOLOGICAL FINDS FROM THE VILLANOVAN NECROPOLIS OF ORTO GRANARA (BO): STUDY OF MANUFACTURING TECHNOLOGIES AND EVALUATION OF THE CONSERVATION STATE https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/508 The following study focuses on a number of Villanovan bronze artefacts of different typologies, coming from a necropolis discovered in 1998 on the site of Orto Granara (Castel S.Pietro Terme – Bologna – Italy). The period of use of the necropolis spanned from the end of the 8th to the first half of the 7th century B. C. Among the metallic finds retrieved during the excavation, a set of samples has been chosen in order to conduct a set of archaeometallurgical analyses aimed at defining their nature (both in the sense of their chemical composition and their microstructure) and evaluating their state of conservation. Samples have been analysed through optical microscopy (OM), stereomicroscopy (SM) and Extended Pressure Scanning Electron Microscope (EP-SEM) in VP-mode with EDS microprobe for the localised evaluation of the composition. The corrosion products were studied by infrared spectroscopy (FTIR) and the alloy composition by Flame Atomic Absorption Spectroscopy (FAAS). The results thoroughly confirmed the knowledge of Villanovan and Etruscan metal technology that has been defined by analyses conducted in recent years. C. Chiavari, M. Degli Esposti, G.L. Garagnani, C. Martini, D. Prandstraller, T. Trocchi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/508 Wed, 30 May 2007 00:00:00 +0000 EFFETTI DEL TAGLIO LASER SULLE PROPRIETÀ MECCANICHE DI LAMIERE IN ALLUMINIO https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/509 La continua ricerca e l’impiego di tecnologie sempre più avanzate nel campo aeronautico ha portato all’adozione di metodologie laser per il taglio di pannelli in alluminio per le strutture esterne di aerei in alternativa alla già consolidata tecnica della tranciatura tramite punzonatrice meccanica. In mancanza di specifici riferimenti di questa tecnologia nelle norme e in bibliografia è stata valutata l’effettiva interscambiabilità delle due tecniche in termini di mantenimento delle proprietà meccaniche. Si è pertanto effettuata l’analisi delle proprietà meccaniche statiche (trazione, bearing, microdurezza) di pannelli in lega di alluminio 6061 T6, comunemente impiegati nel settore aeronautico in special modo per i velivoli ultraleggeri. Da tali lastre sono stati ricavati, sia con il taglio laser che con la punzonatrice, i provini necessari ai test meccanici in modo da poter avere un confronto diretto tra le due tecniche. Si è inoltre valutato il comportamento a fatica assiale con R=-1 di provini in lamiera 6082 T6 tagliati al laser e ottenuti tramite tranciatura con punzonatrice. I risultati hanno evidenziato che il taglio laser può essere impiegato per la creazione di profilati metallici per l’impiego in aeromobili avendo però l’accortezza di programmare opportunamente il percorso del raggio laser durante il taglio evitando di iniziare dalle zone critiche della figura da realizzare. G. Scavino, S. Guelfo, F. D’Aiuto, M. Rosso ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/509 Wed, 30 May 2007 00:00:00 +0000 PROGRESS IN DUCTILE ALUMINIUM HIGH PRESSURE DIE CASTING ALLOYS FOR THE AUTOMOTIVE INDUSTRY https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/510 Today the die casting process is used to cast parts with high quality requirements such as engine cradles, cross members and nodes for space frame construction. This has presented the challenge to design alloys with superior mechanical properties. For crash relevant parts requiring high ductility (elongation &gt; 12 %) one option to meet these properties is by heat treating a low iron Al-Si alloy to a T4 or T7 temper. However heat treatment can lead to part distortion and blistering resulting in higher costs for the producer. The second option is Al-Mg alloys type which fulfill these requirements in the as-cast state but the alloys are not easy to cast. Research was started using the easy to cast Al-Si alloy system targeting a high elongation (&gt; 12 %) and yield-strength (&gt; 120 MPa) already in temper F and not showing any long term aging behavior. This paper will discuss the technical progress which began in the early 1990ies, gaining in importance with the first series space frame Aluminum car, continuing with structural parts applied in the as-cast state and approaching a future with an increasing amount of light weight components replacing steel and heat treated Aluminum designs. R. Franke, D. Dragulin, A. Zovi, F. Casarotto ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/510 Wed, 30 May 2007 00:00:00 +0000 RESISTENZA ALL’INFRAGILIMENTO DA IDROGENO DI ACCIAI PER TUBAZIONI DEFORMATI PLASTICAMENTE https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/511 Il lavoro presenta uno studio sull’effetto dell’incrudimento e della deformazione plastica a freddo abbinata a difetti meccanici sulla resistenza alla corrosione sotto sforzo di acciai HSLA per condotte interrate. Le prove sono state effettuate su lamiere prelevate da tubi in acciaio API 5L grado X65 in cui sono stati indotti, per deformazione plastica a freddo, dei difetti di forma semplice e con diverso grado di incrudimento. Il grado di incrudimento è stato variato adottando una diversa riduzione dello spessore del provino durante l’indentazione. La distribuzione della deformazione plastica e il conseguente incrudimento indotto nel materiale è stata evidenziata mediante mappature di microdurezza Vickers rilevate nello spessore della lamiera in corrispondenza del difetto. I provini con i difetti sono stati sottoposti a prove di corrosione sotto sforzo per flessione lenta sotto protezione catodica in soluzione simulante il terreno. La presenza di infragilimento da idrogeno è stata valutata attraverso l’analisi della curva di flessione e l’esame frattografico del provino. I risultati sono discussi in relazione alle mappature di microdurezza ed al campo di deformazioni plastiche stimato mediante simulazione numerica agli elementi finiti. Attraverso questa analisi è stato possibile correlare la severità dei fenomeni di infragilimento al grado di incrudimento raggiunto ed alle caratteristiche del campo di deformazione plastica. M. Cabrini, S. Lorenzi, P. Marcassoli, T. Pastore ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/511 Wed, 30 May 2007 00:00:00 +0000 THERMODYNAMIC MODELLING TO SUPPORT PRODUCTION OF HIGH NITROGEN STEELS BY DIFFERENT PROCESSES https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/512 High Nitrogen Stainless Steel (HNSS) have a high potential for several applications due to their attractive properties: by varying the range of composition of the steel, metallurgists are exploying these materials for many important applications. Actually, there are some processing routes available: the most part of the world production of HNSS is made by electric plus AOD for low-medium content of N and by PESR for high content of nitrogen The main criticality that can be encountered during the solidification of high nitrogen steels is the formation of gas bubbles due to supersaturation of nitrogen in the melt, that induces porosity in the final macrostructure. Therefore, tools for prediction of solidification behaviour of HNSS under different casting conditions, are required to prevent defectiveness due to pores in the final products. In the present work, a simple microsegregation model interfaced with Thermocalc has been implemented, which allows to predict the conditions for gas nucleation during solidification. This model has been validated by comparison with experimental results of solidification of different HNSS grades in conditions variable from vacuum to high pressure, and represents an useful tool to support HNSS industrial production. F. Ruffini, O. Tassa, A. Carosi, F. Arcobello, B. Giambi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/512 Wed, 30 May 2007 00:00:00 +0000 ACCIAI SOTTOPOSTI A TRATTAMENTI DUPLEX: RESISTENZA AGLI IMPATTI CICLICI E ALLA FATICA https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/503 L’impiego dei rivestimenti PVD interessa sempre un maggior numero di componenti in acciaio, non solo per garantirne un miglioramento nell’affidabilità in termini di resistenza ad usura, ma anche per assicurare miglioramenti in termini di resistenza locale ai carichi applicati, nonché incrementi di resistenza in presenza di sollecitazioni cicliche. In tale ottica si sono di recente sviluppati trattamenti “Duplex” che uniscono i vantaggi dei più tradizionali trattamenti termochimici di indurimento superficiale alla deposizione di film sottili in materiale ceramico PVD. Nel presente lavoro verranno illustrati i risultati ottenuti con prove di impatto ciclico (Impact test) su campioni di acciaio da bonifica in entrambe le condizioni bonificato o nitrurato, rivestiti con la metodica PVD. I risultati ottenuti in termini di tipo ed entità del danneggiamento hanno fornito un ulteriore parametro di valutazione in aggiunta al limite di fatica, ricavato sperimentalmente da prove di flessione rotante, in grado di suggerire l’impiego delle diverse combinazioni substrato/rivestimento in funzione delle richieste dettate dall’utilizzo. La caratterizzazione è stata completata, inoltre, da analisi microstrutturali (SEM) e di stato tensionale residuo (Rx). N. Lecis, L. Signorelli, G. M. La Vecchia ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/503 Mon, 30 Apr 2007 00:00:00 +0000 CONFRONTO TRA CARATTERISTICHE DI ACCIAI DA POLVERI NOMINALMENTE EQUIVALENTI SINTERIZZATE ALLA TEMPERATURA DI 1125°C https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/504 Polveri metalliche prodotte da differenti aziende con un dato processo ed aventi uguali composizione chimica (1,75% Ni, 1,5% Cu, 0,5% Mo) si suppone che debbano essere equivalenti. Per verificare la validità dell’affermazione di equivalenza, sono state esaminate quattro polveri su base atomizzata parzialmente alligate mediante diffusion-bonding, secondo due linee di indagine. In questo rapporto si presentano i risultati del confronto fatto considerando il tenore di carbonio come variabile imposta. Le caratteristiche controllate sono state le variazioni dimensionali, il tenore di carbonio, la durezza, distribuzione di microdurezza, durezza universale, analisi frattale, geometria dei pori, proprietà microstrutturali, distribuzione del tenore locale di nichel e carico di rottura a flessione. I risultati sperimentali indicano che la equivalenza dichiarata non è adeguatamente confermata. Le analisi di microdurezza, di distribuzione della microstruttura e il tenore locale di nichel sembrano essere metodi validi per valutare l’effettiva equivalenza di polveri presentate come tali. I metodi di confronto utilizzati e descritti nello studio possono essere utili anche per i produttori di polveri interessati a migliorare l’idoneità dei loro prodotti a processi di sinterizzazione. I produttori di particolari sinterizzati possono seguire le tecniche proposte per rilevare differenze apprezzabili di prestazioni fra polveri che vengono presentate come equivalenti e giustificare o meno differenze di costo. G.F. Bocchini, M.G. Ienco, G. Pellati, M.R. Pinasco, A. Baggioli, R. Gerosa, B. Rivolta ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/504 Mon, 30 Apr 2007 00:00:00 +0000 NITRURAZIONE E POST-OSSIDAZIONE SU ACCIAI SPECIALI DA COSTRUZIONE: CORROSIONE, USURA E FATICA https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/505 Gli acciai nitrurati sono spesso sottoposti al trattamento di post-ossidazione per migliorare la loro resistenza alla corrosione; tuttavia non è noto quale sia l’effetto di questo post-trattamento sulle proprietà meccaniche dei componenti così trattati, in particolare sulla resistenza a fatica. Il presente lavoro mostra i risultati di una serie di prove di corrosione, di fatica e di usura su un acciaio 42CrMo4 nitrurato e successivamente post-ossidato in differenti atmosfere. Le condizioni di prova analizzate sono state le seguenti: 1. nitrurazione controllata in gas (550° C per 6.5 ore) 2. come 1 seguito da un trattamento di post-ossidazione in H2O (525°C per 3 ore) 3. come 1 seguito da un trattamento di post-ossidazione in CO2 (525°C per 3 ore) 4. come 1 seguito da un trattamento di post-ossidazione in NOx (525°C per 3 ore) Le quattro condizioni sperimentali indicate sono state inizialmente analizzate secondo i metodi di studio classici dei trattamenti termochimici superficiali (esami metallografici, diffrazione a raggi x, prove di microdurezza). Successivamente è stata valutata la resistenza alla corrosione degli strati nitrurati e nitrurati-ossidati mediante curve potenziodinamiche in soluzione neutra contenente 35 g/L di NaCl a temperatura ambiente. Le prove di fatica sono state eseguite in flessione rotante determinando il limite di fatica dei campioni mediante il metodo stair case breve (metodo di Dixon). Il comportamento ad usura è stato studiato mediante una macchina di prova in configurazione pin-on-ring in condizione di strisciamento a secco (antagonista: WC-9%Co): tale prova ha permesso di determinare sia la perdita di peso in funzione della distanza “strisciata” sia il coefficiente di attrito. I provini post-ossidati, grazie alla presenza di nitruri di ferro (tipo Fe3N and Fe4N) e magnetite sulla parte più esterna dello strato indurito, mostrano un miglior comportamento a corrosione e ad usura rispetto ai provini solo nitrurati. La resistenza a fatica risulta essere identica per tutte le condizioni sperimentali analizzate, confermando che la post-ossidazione non peggiora il comportamento meccanico dei componenti così trattati. S. Barella, M. Boniardi, F. D’Errico, A. Sironi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/505 Mon, 30 Apr 2007 00:00:00 +0000 SIMULAZIONE NUMERICA ED EVIDENZA SPERIMENTALE DELLA ACCELERATA FORMAZIONE DI COLLI DURANTE LE FASI INIZIALI DELLA SINTERIZZAZIONE ASSISTITA DA MICROONDE DI POLVERI METALLICHE https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/506 Abbinando ai risultati sperimentali la simulazione numerica della distribuzione del campo elettromagnetico durante la sinterizzazione di compatti di polveri metalliche e di compositi contenenti particelle metalliche, è stato possibile dimostrare l'esistenza di un'accelerata formazione di colli durante le fasi iniziali della sinterizzazione a microonde. I principali fenomeni coinvolti risultano essere la concentrazione del campo elettromagnetico nelle zone tra le particelle conduttive, e l'assorbimento diretto di microonde entro la skin depth delle particelle metalliche. Questa concentrazione locale del campo elettrico, in particolare, che ha luogo esattamente nelle zone di formazione dei colli, può raggiungere intensità tali da superare la rigidità dielettrica del mezzo (aria, legante o matrice vetrosa), favorendo quindi fenomeni di scarica, come archi elettrici o formazione locale di plasma, i quali sono in grado di attivare, durante la sinterizzazione, meccanismi di trasporto di materia più efficienti. Sono stati simulati numericamente e provati sperimentalmente tre differenti casi, con lo scopo di studiare l'effetto di dimensione e forma delle particelle metalliche: sinterizzazione di sfere micrometriche di acciaio ed ottone, sinterizzazione di sfere millimetriche di metalli puri e di ottone, sinterizzazione di compositi a matrice vetrosa rinforzati con fibre metalliche. C. Leonelli, G. Poli, P. Veronesi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/506 Mon, 30 Apr 2007 00:00:00 +0000 STUDI DI OTTIMIZZAZIONE DEI TRATTAMENTI TERMICI SU UNA LEGA AL-SI PER USO AUTOMOBILISTICO https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/507 Oggetto di questo lavoro è lo studio di trattamenti termici sulla lega 87S1 (nome commerciale), derivata dalla A357, appositamente modificata per migliorare la sua formabilità allo stato semi-solido. Tale lega è particolarmente idonea ad essere formata attraverso il processo Rheocast per la produzione di componenti soprattutto automobilistici. Per la lega presa in esame le caratteristiche meccaniche migliori sono state ad oggi ottenute con il trattamento brevettato dal produttore, un trattamento T6 con solubilizzazione multistadio seguito da un invecchiamento. La finalità del presente studio è quella di valutare la possibilità di effettuare un trattamento termico più economico di quello proposto senza gravose conseguenze per le proprietà meccaniche. La lega è stata sottoposta a trattamenti termici, prove meccaniche ed indagini microstrutturali di microscopia ottica ed elettronica in scansione. Sono stati studiati diversi trattamenti termici, T5 e T6 non multistadio di durate inferiore rispetto a quello brevettato, ottenendo, in alcuni casi, risultati promettenti in termini di proprietà di interesse ingegneristico. In particolare si è osservato come un semplice trattamento termico di solubilizzazione a 500°C per 4 ore fosse in grado di garantire un buon compromesso fra resistenza meccanica e duttilità a temperatura ambiente. L. Balloni, M. Cabibbo, E. Evangelista, C. Scalabroni, S. Spigarelli ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/507 Mon, 30 Apr 2007 00:00:00 +0000 CARATTERIZZAZIONE DELL’EVOLUZIONE MICROSTRUTTURALE DI UNA LEGA Ni-22Cr-12Co-9Mo A 700 E 800°C. https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/499 La lega Ni-22Cr-12Co-9Mo, nota anche come lega Inconel 617®, generalmente annoverata tra le superleghe rafforzate per soluzione solida e relativamente diffusa per impieghi ad elevata temperatura, é anche uno dei materiali candidati per alcuni componenti nei più ambiziosi progetti europei e statunitensi per futuri impianti di generazione di energia. La microstruttura della lega é stata indagata nella condizione solubilizzata, tipica della sua messa in esercizio, e dopo una serie di prove di creep e invecchiamenti a breve, medio e lungo termine (tra 10 e oltre 3·104 h) a 700 e 800°C. Diverse tecniche sperimentali sono state utilizzate per queste indagini: analisi in microscopia ottica, SEM, TEM, analisi DSC. Tra gli aspetti microstrutturali che caratterizzano il comportamento della lega nel campo di temperature indagato appare particolarmente rilevante la presenza di precipitati sia inter- che intragranulari. Si tratta di carburi, sia (Cr,Mo,Fe)23C6 che di altro tipo, ma anche di fase ä-Ni3Mo ed infine di fase y’-Ni3(Al,Ti). Essi svolgono un ruolo importante e la loro presenza, dimensione e quantità nelle diverse temperature e tempi di esposizione influenzano significativamente il comportamento meccanico della lega. L’instabilità microstrutturale osservata per la lega suggerisce di porre attenzione nell’utilizzo di dati di creep ottenuti con prove ad ‘alte’ temperature per prevedere il comportamento a minori temperature, onde evitare eccessive sovrastime della resistenze a creep. M. Cabibbo, E. Gariboldi, S. Spigarelli, D. Ripamonti ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/499 Fri, 30 Mar 2007 00:00:00 +0000 MONITORAGGIO DELLA CORROSIONE MICROBIOLOGICA INDOTTA SU ACCIAI INOSSIDABILI IN AMBIENTI CONTAMINATI DA BATTERI MANGANESE OSSIDANTI https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/500 Il manganese è un elemento necessario per la vita dei microrganismi. Molti enzimi hanno una specifica necessità di tale elemento sfruttandone, per esempio, la capacità redox. Da osservazioni effettuate su componenti di impianti industriali che operano in ambienti contaminati da batteri manganese ossidanti, è emersa la presenza in superficie di un biofilm di caratteristiche viscose e di colore scuro. Le analisi eseguite sui biofilm hanno evidenziato che tali depositi sono costituiti da ossidi e idrossidi di Mn. Una parte significante delle colonie batteriche identificate hanno mostrato la capacità di produrre MnO2 (1-2). La presenza di batteri manganese-ossidanti produce negli acciai inossidabili un tipico innalzamento del potenziale di corrosione. Questo spostamento verso valori più nobili, rende più aggressive le condizioni di corrosione a causa dell’avvicinamento del potenziale al potenziale di pitting dell’acciaio. Nel presente lavoro è stata monitorata la corrosione microbiologica di alcuni acciai inossidabili. I test sono stati condotti su acciai austenitici e austenoferritici, in campo e in acqua di fiume sintetica contaminata da batteri manganese ossidanti, utilizzando tecniche microbiologiche ed elettrochimiche N. Arlt, N. De Cristofaro, P. Gumpel, E. Mengaroni, G. Mortali, D. Schiller ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/500 Fri, 30 Mar 2007 00:00:00 +0000 RESISTENZA AD USURA DI ACCIAI INOSSIDABILI AUSTENITICI NITRURATI IN SCARICA IONICA https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/501 Il trattamento di nitrurazione in scarica ionica può modificare la durezza, la resistenza a usura e a corrosione degli acciai inossidabili austenitici. Le caratteristiche degli strati superficiali modificati dipendono dai parametri di processo, in particolare dalla temperatura di trattamento. Nel presente lavoro viene studiata la variazione della resistenza ad usura dell’acciaio inossidabile austenitico AISI 316L in funzione della temperatura di nitrurazione quando questa è variata nell’intervallo da 400 a 500 °C. I test di usura sono stati effettuati per mezzo di un tribometro in configurazione block-on-ring. I campioni nitrurati alle temperature più elevate mostrano un notevole incremento della resistenza all’usura rispetto al materiale tal quale grazie alla formazione di strati modificati contenenti nitruri dotati di elevata durezza. Tali campioni sono tuttavia notoriamente poco resistenti alla corrosione a causa dei fenomeni di sensibilizzazione causati dal trattamento. I campioni nitrurati a temperature più basse mostrano strati modificati composti essenzialmente da fase S, che presenta un’elevata resistenza alla corrosione. Tali campioni, fino a che lo strato modificato è integro, presentano una resistenza ad usura comparabile a quella dei campioni nitrurati a temperature più elevate. La nitrurazione in scarica ionica a bassa temperatura consente di incrementare la durezza superficiale, la resistenza a usura ed a corrosione degli acciai inossidabili austenitici. A. Fossati, F. Borgioli, E. Galvanetto, T. Bacci ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/501 Fri, 30 Mar 2007 00:00:00 +0000 STUDIO DELL’EFFETTO DI TRATTAMENTI TERMOMECCANICI SULLA MICROSTRUTTURA DI FILI NiTi A MEMORIA DI FORMA MEDIANTE MICROSCOPIA TEM https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/502 Il processo preparativo di componenti in lega NiTi a memoria di forma (SMA), per esempio fili, partendo da lingotto, richiede una lunga sequenza di trattamenti termomeccanici. E’ noto come lo stato di incrudimento del materiale, il processo di trafilatura e le numerose ricotture possano fortemente influenzare le dimensioni, la forma e la tessitura dei grani di NiTi, modificando la concentrazione di dislocazioni e di difettosità a bordo grano, inducendo la formazione di geminati o la precipitazione di numerosi composti stechiometrici e non. Le proprietà funzionali a memoria di forma di componenti in NiTi derivano dall’effettiva microstruttura della lega. Nel presente studio saranno indagati, mediante microscopia elettronica in trasmissione (TEM), gli effetti di alcuni trattamenti termomeccanici, a diversi stadi del processo, sulla microstruttura di fili NiTi. Saranno inoltre confrontate le microstrutture di fili cui sono state impartite le proprietà a memoria di forma secondo modalità differenti. Le informazioni sui cambiamenti microstrutturali e cristallografici associati a differenti strade di processo possono essere un utile aiuto nel miglioramento e nell’ottimizzazione delle proprietà funzionali del materiale, in vista delle sue possibili applicazioni in attuatori e altri sistemi intelligenti. A. Coda, L. L. Toia, G. Ischia, S. Gialanella ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/502 Fri, 30 Mar 2007 00:00:00 +0000 COMBINAZIONE DEI PROCESSI FASCIO LASER-ARCO ELETTRICO NELLA SALDATURA DI LAMIERE PLACCATE https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/494 Nel presente lavoro vengono riportati i risultati di prove di saldatura con utilizzo di un processo combinato arcoelettrico+ laser con tecnica a singola passata con l’utilizzo di un solo materiale di apporto. Tra le varie possibilità di accoppiamento arco elettrico-fascio laser, il procedimento qui descritto prevede la combinazione in serie dei due processi. Il materiale di prova è acciaio al carbonio placcato con acciaio inossidabile austenitico. Le prove sono state condotte con tecnica a passata unica e impiego di un solo materiale di apporto in forma di filo continuo. Sulla base dei risultati dei vari esami e prove (metallografia, microanalisi al SEM, prove di microdurezza e di trazione) è stata effettuata una valutazione della qualità dei giunti, con l’obiettivo di ricercare i parametri di saldatura adatti a realizzare una zona fusa esente da difetti e di composizione chimica accettabile. S. Missori, A. Sili ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/494 Fri, 02 Mar 2007 00:00:00 +0000 IL “DIRECT CASTING & ROLLING” PLANT DI ABS “LUNA”: SVILUPPI E RISULTATI, DALL’ AVVIAMENTO FINO ALL’ ANNO 2006 https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/495 Il processo “ECR® ” Endless Casting Rolling è l’ultima significativa innovazione nei Minimills per prodotti lunghi, sia per acciai speciali che per qualità commerciali. Il processo, basato sulla produzione ininterrotta da acciaio liquido a prodotto finito compresi i relativi trattamenti termici e i servizi di ispezione in linea, consente di ottenere notevoli risparmi sul costo di produzione, valutabili fino a 50 Euro/ton per acciai speciali (o fino a 20 Euro/ton per acciai commerciali). Il processo ECR® si basa sulla connessione diretta della colata continua ad alta velocità con l’impianto di laminazione, attraverso un forno a tunnel di equalizzazione in linea. Ciò consente la laminazione diretta “non-stop” del blumo proveniente dalla colata continua e di conseguenza la laminazione ininterrotta al laminatoio. I maggiori benefici del processo sono: • Maggiore capacita’ produttiva per linee di colata. • Migliore efficienza dell’impianto. • Migliore resa del materiale (messa al 1000). • Minor consumo energetico. • Alta qualità del prodotto finito con ottime caratteristiche di omogeneità, proprietà meccaniche/tecnologiche, tolleranza dimensionale e qualità superficiale. • Produzione di prodotti di alta qualità, trattati termicamente ed ispezionati in linea, evitando così ulteriori trattamenti fuori linea. • Riduzione della movimentazione dei semi-prodotti. • Minori costi finanziari legati all’immobilizzazione dei prodotti semifiniti, da un ciclo all’altro. ABS LUNA (Acciaierie Bertoli Safau, Udine-Italy) è il primo impianto ECR® per acciai speciali e non in funzione al mondo ed è in operazione in Italia dall’autunno 2000. La sua entrata in funzione ha segnato l’inizio di una nuova era nella produzione di prodotti lunghi. Dopo cinque anni, i risultati operativi dell’impianto ABS LUNA hanno confermato buona parte degli obiettivi prefissati e dei valori di parametri operativi stimati all’origine, nel caso di produzione di acciai speciali e quasi totalmente nel caso di acciai commerciali. Quest’articolo illustra in dettaglio le caratteristiche dell’impianto e presenta gli ultimi risultati ottenuti con i relativi aspetti. F. Alzetta ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/495 Fri, 02 Mar 2007 00:00:00 +0000 LE NUOVE TECNOLOGIE DI TENOVA PER IL MIGLIORAMENTO DELLE PERFORMANCES DEL FORNO AD ARCO E IL RISPETTO DELL’AMBIENTE https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/496 Nel corso degli ultimi anni Tenova ha sviluppato una serie di tecnologie per i forni ad arco allo scopo di migliorarne le performances sia in termini di produttività che di rispetto per l’ambiente. Queste tecnologie coinvolgono il processo all’EAF: la parte elettrica del processo attraverso il sistema di regolazione degli elettrodi, la parte chimica con un innovativo sistema di iniezione (KT™ injection system) ed un sistema di rilevamento on line della composizione dei fumi (Goodfellow EFSOP™), oltre alla tecnologia Consteel® per la carica in continuo del rottame. I maggiori benefici sono stati ottenuti applicando combinazioni di queste tecnologie appositamente ridisegnate secondo le specifiche esigenze del cliente. M. Corbella, C. Giavani ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/496 Fri, 02 Mar 2007 00:00:00 +0000 POMPE DI VUOTO PER IMPIANTI DI DEGASAGGIO D‘ACCIAIO https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/497 Da molti anni negli impianti di degasaggio degli acciai in vuoto sono impiegate due tipi di pompe, gli eiettori di vapore e le pompe meccaniche secche del tipo ROOTS. Gli eiettori di vapore sono trasportatori di gas ricco di polvere. Purtroppo l’esperienza industriale ha dimostrato che il trasporto di gas non filtrato produce dei depositi che diminuiscono la capacità aspirativa, obbliga a frequenti interventi di pulizia e allo smaltimento del residuo come rifiuto speciale pericoloso. La capacità aspirativa normalmente riscontrata più alta negli impianti ad eiettori di vapore, rispetto ad altre soluzioni poi di seguito illustrate, è dovuta al sovradimensionamento dell’impianto necessario a compensare la quantità di polvere contenuta nei gas e l’ostruzione dovuta ai depositi da essa generati. Le pompe meccaniche sono invece trasportatrici di volume di gas preventivamente filtrato e non sono influenzate dalle condizioni climatiche e dalla densità del gas, purché questo sia esente da polvere e sia sufficientemente freddo. A tal fine sono previsti dei sistemi molto efficienti d’abbattimento della polvere, come i cicloni, i filtri a maniche e gli scambiatori di calore. Le pompe meccaniche richiedono poco spazio e offrono la disponibilità istantanea del vuoto. Grazie alla filtrazione preventiva delle polveri contenute nei gas, esse mantengono le loro caratteristiche costanti nel tempo e hanno un costo operativo molto più basso rispetto agli altri sistemi di degasaggio. La potenza elettrica installata, i consumi d’energia e dei fluidi sono inferiori rispetto a quanto richiesto dalla tecnologia degli eiettori di vapore, come pure la manutenzione richiesta. W. Burgmann, S. Panza ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/497 Fri, 02 Mar 2007 00:00:00 +0000 WARM UP LUBE SYSTEM (WULS) RELATION BETWEEN A NEW APPROACH TO LUBRICATION DURING START-UP PHASES AND THE THERMAL SHOCK ON THE DIE SURFACE AND SCRAP REDUCTION https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/498 The continuous research for efficiency, associated with higher and higher quality standards in the different industrial production processes, has led, in the last few years, to further and more exhaustive analysis of the various machine cycle phases in the light alloy diecasting sector. The result of these studies was the development of new interdisciplinary technologies, which have firstly highlighted, and then solved “chronic” inefficiencies during the start-up phases. Today, the WULS system is able to optimize the Warm Up phase, being based on the die surface temperature value (thanks to the C.T.C. - acquisition module) and retroacting on the lubrication equipment. In this paper the authors present the WULS technology and highlight the existing relation between the Warm Up phase and the thermal shock generated on the die surface, emphasizing its high level of influence. It has been well shown by means of several tests in an Italian foundry that WULS technology, together with a specific warm-up phase lubricant, ensure: - decreasing thermal shock (approx. 66% of reduction in temperature drop) - reduction of scrap pieces during production starting (approx. - 50%). B. Molinas, D. Giantin, C. Raone, L. Baraldi, R. Boni ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/498 Fri, 02 Mar 2007 00:00:00 +0000 Determinazione mediante EBSD della tessitura cristallografica di acciai basso carbonio prodotti per laminazione a caldo https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/488 La diffrazione di elettroni retrodiffusi (EBSD) è basata sull’acquisizione di figure di diffrazione da campioni massivi in un microscopio elettronico a scansione (SEM). L’automazione di questo metodo ha permesso di mettere a punto una tecnica affidabile per la caratterizzazione quantitativa dei materiali cristallini. Questo studio vuole focalizzare l’attenzione sulle possibilità dell’analisi EBSD nell’affiancare in modo rapido ed esaustivo le tradizionali prove meccaniche, portando con l’indagine della tessitura ulteriori argomenti per la conoscenza dell’influenza delle variabili del processo produttivo (parametri termomeccanici e composizione chimica) sulle prestazioni meccaniche finali, soprattutto riguardanti la formabilità, del manufatto. L’analisi delle tessiture di 4 differenti gradi di acciaio, caratterizzati da un basso tenore di carbonio (0.04 %wt) e dalla presenza di elementi microalliganti quali Nb (0.024%wt), V (0.039 %wt), V-Nb (0.014 %wt, 0.021 %wt), prodotti in un impianto industriale per il colaggio in sottile con laminazione in linea, ha permesso di evidenziare in modo netto la presenza di un gradiente nello spessore per quanto riguarda l’orientazione dei grani cristallini. Tale fenomeno, tipico del processo di laminazione rende necessario determinare i contributi delle diverse zone sulla base delle componenti maggiormente presenti, verificandone l’apporto in senso positivo o negativo. La tessitura riscontrata non è particolarmente marcata e, come i parametri di anisotropia, non differisce da quella trovata per materiali e processi simili; tuttavia in funzione dei risultati ottenuti è possibile ottimizzare i diversi parametri in gioco al fine di migliorare le caratteristiche desiderate. C. Mapelli, R. Venturini, R. Riva ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/488 Tue, 30 Jan 2007 00:00:00 +0000 Acciaio sinterizzato trattato a vapore: caratteristiche e proprietà degli strati ossidati https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/489 Nella metallurgia delle polveri le finalità del trattamento a vapore possono essere diverse: dall’aumento della durezza, e conseguentemente della resistenza all’usura da strisciamento, all’aumento della massa volumica, all’impermeabilizzazione ai fluidi tramite occlusione della porosità intercomunicante. Il risultato tecnologico del trattamento di ossidazione a vapore dipende dai parametri di processo ma anche dalla natura e dalle caratteristiche del materiale trattato, in particolare dalla sua composizione e massa volumica. La ricerca qui presentata è volta alla caratterizzazione chimica, fisica, morfologica e strutturale dello strato ossidato ottenuto trattando a vapore, in condizioni industriali, un acciaio ferritico sinterizzato con aggiunta di MnS. Tra le diverse tecniche di indagine utilizzate particolare importanza ha avuto la microspettroscopia Raman di cui si è riscontrata l’efficacia per questa particolare applicazione. Lo strato ossidato sviluppatosi a seguito del trattamento di vaporizzazione, sia sulla superficie esterna sia all’interno delle porosità di tutto il componente, è risultato costituito prevalentemente da magnetite. Lo strato superficiale, nella sua parte più esterna, è costituito da ematite mescolata a porzioni variabili di magnetite. Negli strati ossidati interni alle porosità si è identificata la presenza di solfuro di ferro circondato da aree di magnetite contenenti piccole percentuali di zolfo e manganese. I risultati esposti in questo lavoro costituiscono un punto di partenza per la valutazione degli effetti del trattamento a vapore sulla resistenza alla corrosione. P. Piccardo, G. Pellati, M. R. Pinasco, E. Angelini, F. Rosalbino, G. F. Bocchini ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/489 Tue, 30 Jan 2007 00:00:00 +0000 Caratterizzazione microstrutturale e meccanica di leghe di rame da fonderia per applicazioni artistiche https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/490 In questa memoria vengono riportati alcuni risultati di un’ampia ricerca che, partendo da una descrizione dello stato dell’arte e da una approfondita caratterizzazione delle tradizionali leghe di rame utilizzate per fusioni artistiche (bronzo 85/5/5/5, ottone 65/35, bronzo 90/10), ha lo scopo di studiare leghe innovative con una composizione chimica adatta a conferire ad un’opera d’arte le proprietà richieste. La formulazione di questi nuovi bronzi è stata effettuata allo scopo di valutare gli effetti di diversi elementi alliganti sulle proprietà del materiale, avendo come obiettivi principali sia la riduzione del tenore di piombo in lega, che il miglioramento delle caratteristiche di colabilità, lavorabilità e resistenza alla corrosione. Le prove sperimentali presentate in questo lavoro sono state condotte su provini ricavati da piastre colate a cera persa ed hanno riguardato la caratterizzazione microstrutturale in microscopia ottica con l’analisi dei difetti di colata, eseguite al fine di determinare la qualità dei getti ottenuti. Per valutare la risposta delle diverse leghe alle sollecitazioni, ed avere indicazioni sul comportamento del materiale durante le operazioni di finitura del getto artistico (martellatura e/o cesellatura), sono state anche effettuate prove di tenacità all’impatto e misure di durezza. Ulteriori ricerche su colabilità, criccabilità a caldo e saldabilità di queste leghe sono in corso di completamento. G. L. Garagnani, F. Piasentini, G. Venturi Pagani Cesa ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/490 Tue, 30 Jan 2007 00:00:00 +0000 L’energia di attivazione nel processo di ricristallizzazione del bronzo: influenza del tenore di stagno https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/491 Nell’attuale produzione di leghe Cu-Sn semilavorate l’attività industriale è orientata essenzialmente su composizioni inferiori o uguali all’ 8 wt.%. Tra le problematiche connesse al ciclo di produzione sono particolarmente importanti quelle legate al processo di ricristallizzazione che, nonostante l’utilizzo di queste leghe fin dall’antichità, non è stato ancora sistematicamente studiato in modo approfondito. L’analisi calorimetrica ha permesso di seguire il processo di ricristallizzazione in tutte le sue fasi e, in particolare: - di misurare la temperatura di onset, di picco e di fine processo, per la ricristallizzazione primaria; - di ottenere i valori delle temperature di picco in funzione delle velocità di riscaldamento; dati necessari per calcolare l’energia di attivazione tramite il metodo di Kissinger modificato. Le composizioni prese in esame, in questa prima fase della ricerca, sono leghe al: 0.165 - 0.25 – 0.50 – 0.75 – 0.84 – 1 – 2 – 3 – 4 – 5 – 6 – 7 – 8 (Sn wt.%) e per tutte le leghe sono stati considerati due diversi gradi di incrudimento: riduzione di spessore del 50 e del 75%. N. Ammannati, M. G. Ienco, E. Martellucci, P. Piccardo ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/491 Tue, 30 Jan 2007 00:00:00 +0000 Plasticità e variazioni microstrutturali in rame ETP1 trafilato o laminato a freddo https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/492 Si è effettuato uno studio degli effetti della deformazione plastica del rame Cu-ETP1 per trafilatura e laminazione a freddo mediante osservazioni microstrutturali al TEM e al SEM, prove di trazione, durezza Vickers, resistività elettrica e diffrazione a raggi X. Si è osservato che la trafilatura a freddo determina l’allungamento progressivo dei grani secondo la direzione di lavorazione, mentre ai bordi di grano si formano grovigli di dislocazioni sempre più fitti ed aumentano i precipitati di ossido di rame; la deformazione è tale da provocare l’aumento della resistenza a rottura per trazione e della durezza. Un appropriato trattamento termico dopo la trafilatura consente la ricristallizzazione completa del materiale, indipendentemente dal diametro del filo, per cui scompaiono i grovigli di dislocazioni e la distribuzione di micro-ossiduli di rame ritorna ad essere omogenea. Anche durante la laminazione a freddo il materiale incrudisce ma esiste un ben definito limite alla comprimibilità del grano, normalmente alla direzione di laminazione, che dà luogo ad un valore di durezza costante a partire da una riduzione di spessore di ~80%. L’analisi per diffrazione a raggi X delle superfici laminate ha dimostrato che questo comportamento dipende dalla molteplicità del sistema di scorrimento. La conoscenza più approfondita degli effetti microstrutturali dei processi metallurgici ha consentito di perfezionare il processo di lavorazione per dotare il filo di una capacità stabile di deformabilità plastica e di un’elasticità residua minima dopo la ricottura. Entrambe le qualità si rivelano essenziali per la produzione di fili micro-capillari per avvolgimenti a spirale. A. Marucco, E. Signorelli, A. Greppi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/492 Tue, 30 Jan 2007 00:00:00 +0000 Sinterizzazione a microonde di polveri sferiche da lavorazioni industriali https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/493 E' stata studiata la sinterizzazione a microonde in aria di polveri sferiche generate nelle lavorazioni di metalli mediante elettroerosione a filo. L’obiettivo dell’indagine è verificare se, rispetto ai sistemi convenzionali, il riscaldamento indotto dalle microonde produce variazioni nella termochimica e nella cinetica dei fenomeni chimico-fisici allo stato solido che avvengono durante il processo di sinterizzazione. Le polveri utilizzate sono costituite principalmente da microsfere di Cu/Zn e di Fe/Cr/Ni. L'applicatore di microonde utilizzato è un sistema a modo singolo, collegato ad un magnetron operante a 2.45 GHz. La sinterizzazione a microonde è risultata maggiormente attivata rispetto a quella tradizionale. Infatti la massima densificazione si è avuta per temperature di 100-200°C inferiori a quelle riscontrate con riscaldamento convenzionale. Inoltre, la microstruttura dei sinterizzati a microonde è profondamente differente, con minore ossidazione e permanenza di inclusioni metalliche sferiche. Tali fenomeni sono giustificabili considerando la concentrazione del campo elettromagnetico in corrispondenza delle zone di formazione dei colli. P. Veronesi, S. Ferrari, G. Poli ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/493 Tue, 30 Jan 2007 00:00:00 +0000 Usura da strisciamento a secco della lega di magnesio AM60 contro acciaio rapido rivestito https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/628 Nel presente lavoro è stato studiato lo strisciamento a secco della lega Mg-6%Al-0.3%Mn (AM60) contro un acciaio rapido (di tipo AISI M2), rivestito con diversi film sottili di nitruri ad alta durezza (TiN, CrN e ZrN), prodotti commercialmente con tecnica PVD. L’intento è stato quello di simulare il processo di foratura della lega di magnesio con punte rivestite e capire quindi i meccanismi tribologici che impongono limiti al processo stesso, soprattutto in relazione alla formazione del tagliente di riporto. Sono state condotte prove nella configurazione blocco (l’acciaio rivestito) contro anello (la lega di magnesio), ad un carico di 200 N e ad una velocità di strisciamento di 0.8 m/s. Queste condizioni sono state scelte per simulare il comportameno tribologico del sistema, con riferimento a prove di foratura precedentemente condotte. I rivestimenti con nitruri non hanno comportato evidenti miglioramenti prestazionali in confronto alle punte in acciaio rapido non rivestito, ma i risultati ottenuti hanno permesso di proporre una metodologia di prova tribologica e delle linee guida per la selezione dei valori ottimali di avanzamento e velocità periferica per la foratura della lega di magnesio AM60. G. Straffelini, E. Gariboldi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/628 Thu, 03 Nov 2005 00:00:00 +0000 Variation in physico-chemical properties of iron oxide pellets using bentonite with calcium hydroxide as binder https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/629 Bentonite and calcium hydroxide are the widely used binding materials in iron ore pelletizing plants. This investigation deals with studying the effect of using a mixture of both binders on the green, dry, and indurated iron oxide pellet properties. The binder mixtures consist of 0.4% bentonite, and varying percentage of calcium hydroxide (ranges from 0.5 to 4%). The objective is studying the possibility of partially replacing the expensive bentonite with cheap lime hydrate in pelletizing iron oxide. The results show that, on using binder mixture composed of 0.4% bentonite and 0.5% calcium hydroxide, a deterioration of the physico-chemical properties of the mill scale pellets was observed. Whereas, by increasing the percentage of calcium hydroxide in the binder mixture beyond 0.5%, a substantial enhancement in these properties was achieved. Y. M. Z. Ahmed, F. M. Mohamed ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/629 Thu, 03 Nov 2005 00:00:00 +0000 Fatigue properties and machinability of ADI https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/625 Cost competitive machining of ADI after heat treatment has been a normal practice for about twenty years. In order to be successful with machining after austempering all the metallurgical processes, both in the liquid and solid states, must be carried out at the best level of available technologies, involving all necessary investments to ensure consistent and reproducible quality. A high nodule count and a narrow range of hardness are the first indexes to be monitored. This will ensure the safety of the casting design. Research programs on material properties and material design, together with the success of running applications, are increasingly indicative of the high potential of ADI as a benchmark material for engineering applications. Metallurgical processes applied to castings are based on the unique relationship of spheroidal grade and silicon. This relationship allows us to produce the intermediate structure in austempered cast irons, knows as “Ausferrite”. When compared with steels, ADI castings are less dense, less likely to crack and have excellent wear resistance. Being a multi-phase, high performance material, ADI’s process window is narrower than other conventional materials. For this reason, ADI processes require large investments in the foundry and heat treatment, with maximum integration between engineering design and machining operations. F. Zanardi ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/625 Mon, 03 Oct 2005 00:00:00 +0000 Recycling of manganese secondary raw material via cold-bond pelletizing process https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/626 Large quantities of fines were produced during the shipping, transportation, handling and storage of manganese ore sinter imported from different countries to Sinai Company for ferromanganese production. These fines are generally considered as valuable secondary raw materials. Hence, they have a potential to be recycled back to the submerged arc furnace after having been agglomerated. For agglomerates to be considered as feed materials for submerged arc furnace they must have sufficient room temperature strength. Cold-bonded pelletization process offers an economically attractive and environmentally viable method for achieving this. Ordinary Portland cement was used in this investigation for the purpose of producing a suitable coldbonded pellet from such fines. In this investigation, the effect of adding different percentages of Portland cement on the mechanical properties of both green and pellet dried at room temperature for 1, 3, 7, 14, and 28 days of normal curing were studied. The results revealed that, although the compressive strength of green pellets improved with the increase of the amount of cement added, retardation in pellet drop strength was reported. Whereas, the increase in both the cement content and time of drying leads to increase in the mechanical properties of pellets normally cured at room temperature. Pellets obtained with the addition of 9% cement shows reasonable mechanical properties to be charged in the submerged arc furnace. Ferromanganese alloy having a standard range composition was produced in a laboratory submerged arc furnace using such pellets. Y. M. Z. Ahmed, F. M. Mohamed ##submission.copyrightStatement## https://www.fracturae.com/index.php/aim/article/view/626 Mon, 03 Oct 2005 00:00:00 +0000 Solidification characteristics and mechanical properties of hypoeutectic aluminum-silicon alloy containing sulfur https://www.fracturae.com/in