Improvement of deep drawability in micro-alloyed steels through sub-critical heat treatments

Deep Drawing (DD) is one of the sheet metals forming processes widely used in automobile, aerospace, electronics and allied industries to produce the hollow parts. For deep drawing, steel must have good formability which means the steel has the ability of plastic deformation without fracture and loss of stability. The use of low carbon steel represents one possible efficient alternative due to their light weight. But there are some limitations in their use: for instance, the sheets or plates of low carbon steels present anomalous and poor formability for plastic deformation processes. Such problems are mainly related to an unsuitable normal anisotropy coefficient, which might cause the “necking” and “earing” phenomena, especially during hot rolling. The study deals with the comparison of two low carbon steels with different chemical compositions. The experimental parameters considered include two different thermal treatments of the as-received specimen. Moreover, the study involves also the analysis through, SEM-EBSD investigation dedicated to establishing the texture modifications. The specimens were also studied through tensile tests and micro Vickers hardness test, to determine the influence of the rolling techniques on the mechanical properties of the product, focusing on the definition of the average anisotropy coefficient and hardness respectively. The results of the experimental trials allowed us to conclude that the first thermal treatment process of steel 1 induces an improved formability and increases ductility for deep drawing applications, due to higher percentage of N and Ti in steel 2 which decreased their isotropy.

Il profondo stampaggio o imbutitura è uno dei processi di formatura delle lamiere maggiormente utilizzato dalle industrie automobilistiche, aerospaziali, elettroniche e affini per produrre parti sagomate. Per essere lavorato correttamente, l'acciaio deve avere una buona formabilità, il che significa avera una capacità di deformazione plastica senza fratture e senza instabilità. L'uso degli acciai a basso tenore di carbonio rappresenta una alternativa efficiente grazie alla ridotta massa dei componenti ma ci sono tuttavia delle limitazioni al loro uso: per esempio, le lamiere o le piastre di acciaio a basso tenore di carbonio presentano una formabilità anomala e scarsa per i processi di deformazione plastica. Tali problemi sono principalmente legati a un coefficiente di anisotropia normale inadatto, che potrebbe causare fenomeni di "necking" e "earing", specialmente durante la laminazione a caldo. Questo lavoro di tesi riguarda il confronto tra due acciai a basso tenore di carbonio con diverse composizioni chimiche. I parametri sperimentali considerati includono due diversi trattamenti termici eseguiti su spezzoni di laminati finiti. Lo studio si è inoltre focalizzato sulla valutazione delle tessiture cristallografiche mediante tecnica EBSD. Le proprietà meccaniche dei campioni, sia nello stato "come-ricevuto" (as-received) sia dopo trattamento termico sono state determinate mediante prove di trazione e test di microdurezza Vickers, per determinare l'influenza delle tecniche di laminazione sulle proprietà meccaniche del prodotto, concentrandosi sulla definizione rispettivamente del coefficiente di anisotropia media e della durezza. I risultati degli studi sperimentali ci permesso di concludere che il primo processo di trattamento termico dell'acciaio 1 induce una migliore formabilità e aumenta la duttilità per le applicazioni di imbutitura profonda, mentre la maggiore percentuale di N e Ti nell'acciaio 2 che ne riducono l'isotropia anche a seguito di trattamento termico.