Comportamento a fatica di un acciaio sinterizzato per applicazioni automotive

L’attività di tesi ha riguardato lo studio e la caratterizzazione meccanica e microstrutturale di due acciai sinterizzati realizzati con polveri non contenenti nichel: l’Astaloy 85Mo 0.25C ed il CrA 0.25C. Le polveri sono state fornite da Höganäs AB. L’obbiettivo è stato valutare la possibilità di utilizzare questi acciai sinterizzati per la produzione del manicotto scorrevole di 3°-4° marcia di un cambio manuale, in sostituzione dell’acciaio forgiato 17NiCrMo7 attualmente utilizzato da Stellantis. Le motivazioni sono diverse: - Minor costo di acquisto del materiale (il costo del Ni è quadruplicato negli ultimi 8 anni e subisce tutt’ora fluttuazioni importanti) - Minor costo del processo produttivo - Minor impatto ambientale e sulla salute legato all’assenza del nichel in lega Al fine di migliorare la resistenza a fatica del materiale sono stati valutati gli effetti sul comportamento meccanico del materiale sia dei parametri del processo di sinterizzazione sia del successivo trattamento termico. La caratterizzazione meccanica ha compreso prove di durezza, trazione e fatica a flessione rotante secondo il metodo Staircase, mentre la caratterizzazione microstrutturale è stata eseguita sia in microscopia ottica sia elettronica in scansione; quest’ultima è stata utilizzata anche per l’analisi delle superfici di frattura. I dati ottenuti dalla sperimentazione sono stati quindi utilizzati per sviluppare un modello empirico predittivo della vita a fatica degli acciai sinterizzati studiati, che mette in relazione resistenza a fatica a 5 milioni di cicli, durezza del materiale, area delle porosità fino a 0,55mm dalla superficie, roundness delle porosità e modulo di elasticità longitudinale. Il modello è stato affinato durante la ricerca ottenendo risultati molto promettenti con uno scarto massimo tra valore di resistenza a fatica atteso e quello calcolato dell’13%.