Effetti della laminazione in fase ferritica sul fenomeno del fluting

This thesis investigates the warm-rolling effect of a low-carbon steel (LC) on the fluting. It is a defect on the surface of sheets, which consist of the appearance Luders bands and stretcher strains during the plastic flow of the cold molding component after hot rolling. Fluting is due to the strain aging, which consists in the lock of dislocation by the segregation of the interstitial atoms, i.e. carbon and nitrogen, and the Cottrell’s atmosphere formation. This phenomenon inhibits the plastic deformation and generates a yield point elongation, specific of low carbon steels affected by this defect. This thesis has the purpose of eliminating the occurrence of fluting by using the warm-rolling thanks to which more dislocations can be introduced into the metal matrix, with the result to get a more work-hardened steel and to reduce the yield point elongation. The experimentation has been composed, at first, by the warm rolling to obtain the samples, and, subsequently, by getting results from the tensile test, bending test and metallographic analysis to characterize the material. Thanks to this procedure the properties of the steel and the effects of the parameters of the process has been determined and the best rolling condition for a surface without fluting has been identified. This work represents one of the rare studies of this phenomenon applied to “real life” industry. In particular, the project came about during the collaboration with Acciaieria Arvedi S.p.A. (a leader in the sector of welded tubes, precision tapes and coils) who are interested in the development of new business solutions with the scope of optimizing the production process.

Il seguente lavoro di tesi si occupa di studiare gli effetti del warm-rolling (laminazione in campo intercritico) di un acciaio a ridotto contenuto di carbonio (LC, ovvero “low-carbon”) sul fluting. Quest’ultimo è un difetto superficiale dei laminati che si manifesta, in seguito alla laminazione tradizionale, in fase di deformazione a freddo sotto forma di una superficie segmentata, affetta dalle così dette bande di Luders in direzione trasversale al flusso plastico. Il fluting è legato al fenomeno di invecchiamento, in quanto è generato dal blocco delle dislocazioni da parte degli elementi interstiziali, che, formando le atmosfere di Cottrell, impediscono il corretto flusso plastico del materiale durante la formatura del componente e generano una fase di snervamento discontinuo a sforzo costante tipico degli acciai low-carbon affetti da questo difetto. Lo studio effettuato ha come scopo quello di eliminare l’insorgenza del fluting sfruttando la laminazione a semicaldo capace di limitare, grazie ad un maggior incrudimento, il campo di snervamento instabile del materiale. La fase sperimentale è stata caratterizzata da una prima fase di laminazione in campo intercritico e da una successiva fase di caratterizzazione del materiale tramite prova di trazione, prova di piega e analisi metallografica; successivamente sono stati determinati gli effetti dei parametri di processo sulle proprietà del materiale, allo scopo di identificare la condizione di laminazione ottimale che garantisse una superficie esente da fluting. Questo lavoro, che rappresenta uno dei rari casi studio del fenomeno applicati alla realtà industriale, si è svolto in collaborazione con la Acciaieria Arvedi S.p.a. (leader nel settore di tubi saldati, nastri di precisione e coils) che mostra interesse per lo sviluppo di nuove soluzioni di impianto allo scopo di ottimizzare il processo di produzione.