Studio delle proprietà di un acciaio Superduplex ad alto tenore di azoto prodotto mediante manifattura additiva = Study on the properties of an high nitrogen content Superduplex stainless steel obtained trough additive manufacturing

Lo scopo della tesi è di illustrare, in una prima parte, le potenzialità degli acciai inossidabili Duplex e le variazioni microstrutturali possibili, con particolare attenzione all’effetto della velocità di raffreddamento. Inoltre, vengono esposti i punti salienti dello stato dell’arte della ricerca in materia di manifattura additiva per quanto riguarda leghe Duplex e SuperDuplex. In una seconda parte, sperimentale, si illustra un caso specifico attraverso la caratterizzazione dell’acciaio Superduplex UNS 32760 (noto anche come: AISI F55, ZERON 100) durante un ciclo produttivo completo di manifattura additiva: produzione delle polveri, produzione di campioni massivi tramite L-PBF, trattamento termico dei campioni massivi. Il problema principale della tecnica L-PBF applicata a leghe Duplex e SuperDuplex è la microstruttura finale ottenuta, generalmente totalmente ferritica. Poiché il tenore di Azoto all’interno delle polveri svolge un ruolo importante nel determinare la possibilità di ottenere una quota ottimale di austenite all’interno dell’acciaio (target: ~50%), si indaga la possibilità di ottenere quote sostanziali di austenite già a partire dalle polveri e dal componente massivo nello stato As-built. Si valuta l'ipotesi di eliminare un passaggio finale di trattamento in forno, o di ottimizzarlo per l’ottenimento del rapporto austenite:ferrite target (~1) evitando la formazione di fasi infragilenti ed intermetallici, ed ottenendo una microstruttura fine. Si analizzano gli effetti su microstruttura, densità, distribuzione granulometrica e morfologia delle polveri, in funzione dell’impiego di diversi gas di processo (Azoto e Argon) e loro combinazioni durante l’atomizzazione. Una miscela delle polveri atomizzate viene impiegata per la realizzazione di tre serie di provini cubici tramite L-PBF, impiegando parametri di processo convergenti nella direzione della massimizzazione della densità di Archimede. La loro caratterizzazione viene discussa in termini di rapporto Austenite:Ferrite, Microdurezza, densità di Archimede e difettologie di diversa natura. Infine, il trattamento termico di alcuni campioni ottimizzati viene caratterizzato attraverso le tecniche già impiegate per i campioni nello stato As-Built, comparando due diversi metodi di misura del rapporto tra fasi presenti, e mettendo in evidenza le differenze composizionali presenti tra di esse.