Mechanical and electrochemical characterization of innovative ferritic stainless steels

The following thesis has been developed with the purpose of analysing and determining the mechanical and electrochemical characteristics of two stainless steels, created by Nippon Steel& Sumikin Steinless Steel Corporation: NSSC FW1 and NSSC FW2. The peculiarity of these two stainless steels lies with their chemical composition. In fact, the addition of a small percentage of tin allows FW1 and FW2 to achieve mechanical and electrochemical properties similar to AISI 441 and to AISI 304. This change of chemical composition should lead to a costs' reduction and a saving on the quantity of chromium and nickel. Tests have been carried out to prove if the behaviours of NSSC FW series were similar to the ones specified by the producer. To characterize NSSC FW1 and NSSC FW2, from a mechanical point of view, some tests have been conducted: tensile one both on based metals and on welded metals, bending one on welded metals, metallographic analysis and microhardness test on welded bead. After that, the results have been compared with the ones of others stainless steels. As concern the electrochemical field, NSSC FW1 and NSSC FW2 have been compared with other stainless steels through potentiodynamic tests, which have allowed to compute the values of the transpassivation potential and to establish their resistance to pitting corrosion. Therefore, taking into account the obtained results, NSSC FW1 and NSSC FW2 are mechanically similar to an AISI 441, with the only difference that they cannot be welded with high heat input; instead, in the electrochemical field, they seem to only partially respect the nominal characteristics. Therefore, both NSSC FW1 and NSSC FW2 could be used as alternatives to AISI 441, but to AISI 304, however considering a welding with lower heat input, if necessary.

Il seguente lavoro di tesi si prefigge di studiare e determinare le caratteristiche meccaniche ed elettrochimiche di due acciai inossidabili ferritici, sviluppati da Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corporation: NSSC FW1 e NSSC FW2. La peculiarità di questi acciai è attribuibile alla loro composizione chimica. Infatti, con lo scopo di ridurre i costi, l’aggiunta di una piccola percentuale di stagno permetterebbe di ottenere delle proprietà meccaniche ed elettrochimiche per FW1 e FW2, simili a quelle di un AISI 441 e di un AISI 304, con un risparmio sulla quantità di cromo e di nickel. Sono stati svolti dei test per determinare se i comportamenti dei diversi acciai fossero simili a quelli indicati dal produttore. Per caratterizzare NSSC FW1 e NSSC FW2 dal punto di vista meccanico, sono state svolte delle prove di trazione sia su metalli base sia su metalli saldati, prove di piega su metalli saldati, analisi metallografiche e prove di microdurezza. I risultati sono stati poi confrontati con quelli di altri acciai inossidabili. In ambito elettrochimico, NSSC FW1 e NSSC FW2 sono stati nuovamente confrontati con altri tipi di acciai inossidabili attraverso delle prove potenziodinamiche, che hanno permesso di calcolarne il valore del potenziale di transpassivazione e di stabilirne la resistenza alla corrosione da pitting. I risultati ottenuti indicano che i metalli base NSSC FW1 e NSSC FW2 hanno proprietà meccaniche simili ad altri acciai inox ferritici, in particolare all’AISI 441, mentre sono risultati poco saldabili usando elevati apporti termici. Infine, per quanto riguarda le proprietà elettrochimiche, hanno evidenziato entrambi un comportamento simile a un AISI 441, rispettando solo in parte le caratteristiche nominali. Quindi, sia NSSC FW1 che NSSC FW2 potrebbero essere utilizzati come alternative all’AISI 441, ma non come alternative all’AISI 304, considerando comunque una saldatura con minore apporto termico, qualora fosse necessaria.