• corrosion
• duplex
• superduplex
• tensile test
• welding

Il presente elaborato di tesi analizza le performance meccaniche e le proprietà di resistenza alla corrosione di due importanti leghe di acciai: il Duplex UNS S31803 e il Super Duplex UNS S32760. Nei primi capitoli, si esamina approfonditamente la microstruttura di queste leghe e come essa varia in relazione alla sua permanenza in diversi intervalli di temperatura, nonché l'effetto degli elementi di lega e delle fasi secondarie potenzialmente dannose presenti in questi materiali.
Successivamente, ci concentriamo sulla tecnica di saldatura impiegata e sugli impatti che essa ha sulla microstruttura del materiale sottoposto a questo processo. La saldatura è stata eseguita utilizzando la tecnologia TIG, con gas di apporto quali Argon (completamente puro) e una miscela di Argon e Azoto (2%). Alcuni campioni sono stati sottoposti a un trattamento termico di solubilizzazione a 1120°C per un'ora in atmosfera di Argon a 6 bar.
Con l’obiettivo di determinare la combinazione migliore fra gas di apporto e trattamento termico che ottimizzi la qualità del giunto saldato in base alla specifica applicazione, i campioni sono stati sottoposti a vari test, tra cui prove di trazione, test di corrosione in cella elettrolitica e prove di microdurezza. Inoltre, sono stati preparati per l'analisi micrografica ottica, consentendo la valutazione delle proporzioni tra le fasi ferritica e austenitica.
Le considerazioni finali possono essere così riassunte:
• Il trattamento termico di solubilizzazione (PWHT) effettuato a 1120°C per 1 ora in atmosfera di Argon a 6 bar ha garantito due effetti benefici: in primo luogo ha migliorato drasticamente la resistenza alla corrosione, riportandola quasi al valore iniziale del materiale base non saldato, in entrambi gli acciai analizzati. In secondo luogo ha incrementato circa del doppio l’allungamento percentuale dei due acciai in esame.
• Dalle prove di trazione è emerso che i valori di Rm e Rp0,2 dei giunti in acciaio Duplex saldati non sono diminuiti rispetto ai valori mostrati nei certificati del materiale base (Appendice 1). Invece nel caso degli acciai Super Duplex i valori sono diminuiti di circa 200 MPa rispetto a quelli misurati dal fornitore.
• La percentuale di ferrite media dopo saldatura è maggiore nei Super Duplex rispetto ai Duplex e questo influisce sulle proprietà meccaniche e di resistenza alla corrosione dei giunti.
• I valori misurati di microdurezza non variano fra le tre zone ovvero materiale base, ZTA e cordone di saldatura in nessuno degli otto provini esaminati.
• La miscela di gas Argon (98%) e Azoto (2%) aiuta a mantenere la desiderata proporzione fra fase austenitica e ferritica del 50% nel caso degli acciai Super Duplex. Nonostante questo non sono stati osservati particolari benefici sulle proprietà meccaniche del materiale. Invece nel caso delle correnti medie di passivazione (e conseguentemente della velocità di corrosione) il risultato è stato interessante nel caso degli acciai Super Duplex che hanno praticamente dimezzato la corrente media di passivazione.
• Le performance sia meccaniche sia di resistenza alla corrosione sono inferiori nel caso degli acciai Super Duplex rispetto a quelle degli acciai Duplex. Nel caso delle performance meccaniche del provino saldato potrebbero essere dovute alla precipitazione di fasi secondarie deleterie, che non possono essere rilevate dalle tecnologie sperimentali impiegate nella mia tesi. L’aspetto non comprensibile, basandoci sui metodi sperimentali qui applicati, è il motivo della maggiore corrente media di passivazione rilevata nel materiale base Super Duplex rispetto alla controparte Duplex.

This thesis paper analyses the mechanical performance and corrosion resistance properties of two important steel alloys: the Duplex UNS S31803 and the Super Duplex UNS S32760. In the first chapters, we take an in-depth look at the microstructure of these alloys and how it varies with its permanence in different temperature ranges, as well as the effect of alloying elements and potentially damaging secondary phases present in these materials. Next, we focus on the welding technique employed and the impacts it has on the microstructure of the material undergoing this process. Welding was performed using TIG technology, with filler gases such as Argon (completely pure) and a mixture of Argon and Nitrogen (2%). Some samples were subjected to solubilization heat treatment at 1120°C for one hour in a 6-bar Argon atmosphere. With the aim of determining the best combination of filler gas and heat treatment that optimizes the quality of the weld joint according to the specific application, the samples were subjected to various tests, including tensile tests, corrosion tests in an electrolytic cell, and microhardness tests. In addition, they were prepared for optical micrographic analysis, allowing evaluation of the proportions between ferritic and austenitic phases. The final considerations can be summarized as follows: • The solution heat treatment (PWHT) carried out at 1120°C for 1 hour in a 6-bar Argon atmosphere provided two beneficial effects: first, it drastically improved the corrosion resistance, returning it almost to the initial value of the unwelded base material, in both steels analysed. Secondly, it increased the percent elongation of the two steels under investigation by about twice as much. • The tensile tests showed that the tensile strength and yield strength values of the welded Duplex steel joints did not decrease from the values shown in the certificates of the base material (Appendix 1). In contrast, in the case of Super Duplex steels, the values decreased by about 200 MPa from those measured by the supplier. • The percentage of average ferrite after welding is higher in Super Duplexes than in Duplexes, and this affects the mechanical and corrosion resistance properties of the joints. • The measured values of microhardness do not vary among the three zones i.e., base material, HAZ and weld seam in any of the eight specimens tested. • The mixture of Argon gas (98%) and Nitrogen (%) helps maintain the desired ratio of austenitic to ferritic phase of 50 percent in the case of Super Duplex steels. Despite this, no particular benefits were observed on the mechanical properties of the material. In contrast, in the case of average passivation currents (and consequently corrosion rate), the result was interesting in the case of Super Duplex steels, which practically halved the average passivation current. • Both mechanical and corrosion resistance performances are lower in the case of Super Duplex steels than in the case of Duplex steels. In the case of the mechanical performance of the welded specimen could be due to the precipitation of deleterious secondary phases, which cannot be detected by the experimental technologies used in my thesis. The aspect that cannot be understood, based on the experimental methods applied here, is the reason for the higher average passivation current detected in the Super Duplex base material compared to the Duplex counterpart.