acciai di nuova generazione

acciai di nuova generazione

acciài di nuòva generazióne. – Categoria degli acciai avanzati a elevata resistenza (AHSS, Advanced high strength steel), caratterizzati da una resistenza a trazione maggiore di 500 MPa e da microstrutture multifasiche complesse contenenti bainite (miscela estremamente fine di ferrite e cementite), martensite e austenite residua. Appartengono, tra gli altri, a tale categoria gli acciai TRIP (Transformation induced plasticity) e TWIP (Twinning induced plasticity). I primi sono caratterizzati dal fatto che le loro proprietà di plasticità si modificano durante il processo di deformazione plastica: rispetto agli altri acciai AHSS, mostrano infatti un ulteriore aumento della deformazione a rottura, e quindi della duttilità, a parità di resistenza a trazione. Sono caratterizzati da una struttura complessa, costituita essenzialmente da una matrice ferritica contenente almeno il 5-10% di austenite residua, non trasformata e metastabile. Questa, durante il processo di deformazione plastica per la formatura, può trasformarsi in martensite per deformazione plastica (effetto TRIP). Ne conseguono elevati valori della resistenza a trazione e della deformazione plastica. Oltre al manganese (1,5-2,1%) questi acciai presentano contenuti inusuali di silicio (1,5-1,7%). Entrambi gli elementi aumentano la stabilità dell’austenite residua, ritardando la precipitazione dei carburi durante la trasformazione bainitica; il manganese inoltre promuove la trasformazione dell’austenite in martensite per deformazione plastica. Le caratteristiche di elevata resistenza e deformabilità rendono gli acciai TRIP idonei all'applicazione in campo automobilistico, soprattutto in componenti deputati ad assicurare condizioni di sicurezza. Gli acciai TWIP sono invece materiali estremamente resistenti con plasticità indotta caratterizzati da un elevato tenore di manganese (17-24%) e tenori di carbonio fino allo 0,7%, oltre che da microstruttura completamente austenitica anche a temperatura ambiente. Durante la deformazione plastica ha luogo nei grani un processo di geminazione (twinning), cioè di creazione di difetti originati dalla modifica della sequenza di sovrapposizione dei piani a maggiore densità atomica, con formazione di due cristalli speculari rispetto al piano di geminazione. La formazione dei geminati determina un effetto analogo a quello di un affinamento della dimensione dei grani cristallini, ostacolando il moto delle dislocazioni con un meccanismo come quello dei bordi grano. Gli acciai TWIP sono quindi caratterizzati da valori elevati della resistenza a trazione (anche superiori a 1600 MPa) e della duttilità (la deformazione a rottura può arrivare anche al 60%), e mostrano inoltre una elevata tenacità all’impatto, anche per temperature molto basse e per alte velocità di deformazione (condizioni che per molti acciai possono implicare una transizione da una rottura di tipo duttile a una di tipo fragile, con forte riduzione dell’energia necessaria alla rottura del metallo). Questa caratteristica rende i TWIP molto interessanti per numerose applicazioni, in particolare nel settore dei trasporti, considerato che le elevate resistenze meccaniche consentono una forte riduzione delle sezioni resistenti dei manufatti, con conseguente alleggerimento dei medesimi. Inoltre, l’alta resistenza alle sollecitazioni dinamiche permette un netto incremento della capacità dei manufatti di assorbire energia durante gli urti, favorendo un aumento della sicurezza.