Appunti di Tecnologia dei Materiali da Costruzione - Prof. G. Maizza

PROCESSO TERMOMECCANICO CONTINUO MODERNO (TMCP)

Lingotti colati in continuo nelle forme e nelle misure prossime ai prodotti commerciali finiti (piastre, fogli, nastri, barre profilate, tondi, tubi,..). La laminazione è di finitura. Eventualmente segue laminazione a freddo.

Pregi dei laminati:

• Facile fabbricazione (formabilità e saldabilità)
• Resistenza meccanica combinata a tenacità a frattura rafforzamento per affinamento del grano ferritico
• Estetica apprezzabile dei prodotti finali

Il laminato, inoltre, è compatibile con rivestimenti superficiali.

Laminazione a caldo (AR)

Effettuata a temperature di circa 1300 °C su bramme, con conseguenti riduzioni di spessore dell'ordine di 50-250 mm attraverso una serie di riduzioni. Nel processo di laminazione, le scaglie d'ossido superficiali possono contenere inclusioni potenzialmente pericolose: sono necessari potenti getti d'acqua (misti a soluzioni acide deboli) per

1. Ricristallizzazione: quando il materiale entra nello stadio di laminazione, i grani subiscono una forte deformazione, con aumento di energia (indotta dai processi meccanici) al bordo di grano. È un processo spontaneo dato da due condizioni: alta temperatura (0,4T) e cospicua deformazione plastica (data dall'azione dei rulli). Da un punto di vista di controllo dei processi, si distinguono:
   • Statica (SRX)
   • Dinamica
2. I grani modificano il loro orientamento mentre iniziano a formarsi nuovi nuclei al bordo dei grani deformati. Allo stato ricristallizzato il materiale è al suo massimo stato di duttilità. La ricristallizzazione statica è influenzata da:
   1. Temperatura di ricristallizzazione.
   2. Grado di incrudimento minimo iniziale della

ricristallizzazione: a maggiore grado di incrudimento corrisponde una minore temperatura di ricristallizzazione per dare inizio alla nucleazione di nuovi grani.

c. Dimensione del grano iniziale. à2. Recovery azione sulle tensioni residue (e non sulla microstruttura). I cristalli deformati mantengono la loro identità, mentre la densità e la distribuzione delle dislocazioni diminuisce in misura proporzionale alla temperatura. È il primo stadio dopo l’incrudimento: durante il recovery la resistenza è al suo valore massimo, mentre la duttilità è al minimo.

In funzione del grado di incrudimento e della temperatura raggiunta, i grani possono subire poi ricristallizzazione, durante la quale si verifica un drastico calo delle tensioni residue.

Al di sopra della temperatura di ricristallizzazione si ha ingrossamento del grano a spese dei grani più piccoli. Si verifica un’inversione tra duttilità e resistenze del materiale. à3.

Ingrossamento del grano: l'elevato disordine atomico dei bordi di grano genera una grande quantità di energia libera. Dopo la ricristallizzazione, diminuendo la quantità al bordo di grano, la dimensione del grano continua a crescere. L'ingrossamento del grano si verifica spontaneamente nei materiali quando esposti ad alte T° per tempi lunghi.

Le conseguenze della laminazione a caldo AR sono:

1. Rottura della struttura colonnare dei lingotti di colata
2. Eliminazione di eventuali fenomeni di segregazione interdendridica (alte T°)
3. Schiacciamento e saldatura delle soffiature (= porosità)
4. Frantumazione di inclusioni non metalliche (P ed S), con allungamento lungo la direzione di laminazione.

L'energia misurata tramite prova Charpy (resilienza) è maggiore nella direzione longitudinale e cala all'aumentare della % di zolfo. La duttilità (riserva plastica) aumenta all'aumentare di tale livello di energia.

grano austenitico

Dato un acciaio legato con disciolti i tre elementi neldiagramma e un acciaio comune al carbonio, si mettono aconfronto durante la laminazione.

Per l'acciaio semplice al C, all'aumento la temperaturasegue un ingrossamento del grano austenitico.

Per gli acciai legati, l'ingrossamento del grano è controllatofino alle temperature di:

• - 1000 °C in presenza di Vanadio
• - 1100 °C in presenza di Alluminio
• - 1200 °C in presenza di Niobio
• - Oltre, in presenza di Titanio (molto costoso)

Laminazione controllata (TMCP + AC)

L'obiettivo è ottenere il grano più fine possibile. Contrariamente a quanto fatto tradizionalmente (fin qui esposto),la ricristallizzazione fatta avvenire a bassa temperatura restituisce un grano ferritico ancora più fine rispetto allaricristallizzazione ad alta temperatura. La laminazione controllata permette di ottenere profili più facilmentesaldabili e che combinino resistenza e