Steels for plastic moulding : comparison of the wear behavior

This thesis is included in a project of cooperation between Politecnico di Milano-Polo Territoriale di Lecco-Metallurgy Laboratory, and Lucchini RS S.p.A. (Lovere, BS), society specialized in planning, industrialization and marketing of high technology steel products, destined to many industrial sectors. The purpose of this research was to characterize the wear behavior and resistance of a group of steels produced by Lucchini RS. Those materials are medium-to-high hardness mould steels, for plastic materials injection; they are 2738, 2002, 2003, 2005, 2007 grades from Keylos® family, and the recently developed Eskylos® 2002. The wear behavior was investigated by “Pin on Disk” wear test. The study was focused on the worn track dimensions, wear rate and pressure evolution, along the entire test, in function of the sliding distance. The results of wear tests were compared with parameters considered of major interest for wear resistance: hardness, microstructure and fracture toughness. Being Eskylos® 2002 just recently developed, it has been necessary to determine its fracture toughness, by means of a fracture toughness test; whereas the values for the other considered materials are well known, because of previous experimental works.

Questo lavoro di tesi si sviluppa come progetto di collaborazione tra il Politecnico di Milano-Polo Territoriale di Lecco-Laboratorio di Metallurgia, e la società Lucchini RS S.p.A. (Lovere BS), specializzata in progettazione, industrializzazione e commercializzazione di prodotti in acciaio ad alta tecnologia, destinati a diversi settori dell’industria. L’obiettivo di questa ricerca è stata la caratterizzazione del comportamento e della resistenza ad usura di un gruppo di acciai prodotti dalla Lucchini. Questi materiali sono acciai per stampi destinati a iniezione plastica, di durezza medio-alta: le categorie 2738, 2002, 2003, 2005, 2007 della famiglia di acciai Keylos®, e la categoria Eskylos® 2002, recentemente sviluppata. L’usura è stata investigata utillizzando il cosiddetto “Pin on Disk” test. Lo studio del comportamento a usura si è focalizzato sull’evoluzione, in funzione della distanza percorsa, delle dimensioni della traccia di usura, del wear rate e della pressione. I risultati dei test sono stati confrontati con parametri considerati di grande importanza per la resistenza ad usura: la durezza, la microstruttura e la tenacità a frattura. Essendo l’acciaio Eskylos® 2002 stato sviluppato di recente, è stato necessario eseguire un test di tenacità a frattura; per gli altri materiali i valori di tenacità erano già noti da precedenti lavori.