Studio dell’interfaccia fra acciaio tradizionale e AISI H13 fabbricato per via additiva = Study of the interface between traditional steel and additively manufactured AISI H13

La tecnologia di produzione additiva nel campo metallurgico sono al momento principalmente associate alla produzione di componenti in materiali metallici leggeri in leghe di alluminio o superleghe di nichel. Di questa famiglia di tecnologie quella interessata al presente studio è l’Electron Beam Melting (EBM), tecnica che, oltre i vantaggi generali del risparmio di materiale e della libertà del design, permette anche di trattare materiale in condizione di vuoto e con temperature di preriscaldo elevate. Queste peculiarità consentono di ridurre gli stess residui indotti nel materiale permetteremo la fabbricazione dei componenti anche in materiali sensibili alla formazione di cricche. Il presente lavoro di tesi si impone lo studio di componenti prodotti AISI H13 su un supporto in acciaio tradizionale (AISI 304) prodotti attraverso EBM. L'acciaio AISI H13 grazie alla combinazione di elevata tenacità, resistenza alla fatica, resistenza all'usura, e durezza a caldo è utilizzato nelle applicazioni per utensili per lavorazione a caldo, nella produzione di stampi per forgiatura ed estrusione, e nella fabbricazione di inserti per lavorazioni ad asportazione di truciolo. In questa tesi, è stato analizzato in modo esplorativo lo stato dell’arte delle tecniche additive incentrandosi sulla tecnica utilizzata per produrre i campioni; in seguito, si è studiata l’influenza che i vari elementi chimici hanno sugli acciai, sia strutturalmente che meccanicamente, approfondendo la tendenza alla precipitazione di carburi; infine sono state descritte le tecniche utilizzate durante la sperimentazione in laboratorio e i materiali trattati. In questo lavoro i campioni sono stati caratterizzati attraverso metodi di microscopia ottica e microscopia elettronica, e prove di microdurezza Vickers. Attraverso la microscopia ottica, a seguito di un attacco chimico, si è potuto studiare l’integrità strutturale dei campioni identificando i parametri ottimali per il processo di stampa e le caratteristiche microstrutturali presenti. Si evidenziano poi l’influenza che i parametri di processo della tecnologia hanno sul prodotto finito. Attraverso le prove di indentazione si è descritto il profilo di durezza nell’intorno dell’interfaccia dei campioni, e nelle singole caratteristiche microstrutturali al fine di identificare le diverse strutture cristalline presenti. Per mezzo delle analisi di microscopia elettronica, utilizzando i detector degli elettroni secondari (SE) e detector EDS (energy dispersive x-ray spectrometry), si è stabilito il gradiente di diffusione avvenuto tra i materiali a contatto in diversi stati metallurgici, nello stato stampato, e nei vari passaggi di un trattamento termico standardizzato. Infine, è stata studiata la natura chimica dei composti precipitati durante la stampa ed a seguito del trattamento termico. Eventuali ricerche, a spunto della presente, possono essere incentrate sulla produzione di prototipi per utensili da taglio attraverso questa tecnica sia dal punto di vista prototipale che nell’ambito produttivo sfruttando la velocità di produzione concessa da questa tecnologia.