Studio dell'avanzamento del processo di austempering attraverso l'analisi meccanica e microstrutturale dell'ausferrite

La ghisa sferoidale ADI 1050 è stata temprata in momenti diversi durante il processo di austempering ed i campioni così ottenuti sono stati deformati mediante prove di trazione a temperatura ambiente. A seconda del tempo al quale il materiale è stato temprato, la microstruttura dei campioni ADI, osservata mediante metallografia ottica convenzionale, ha presentato martensite + ferrite + austenite metastabile per tempi di austempering ridotti, quando la reazione di austempering non era ancora esaurita. Per tempi più elevati, la microstruttura è risultata essere completamente ferritica + austenitica, il che rappresenta la struttura ausferritica ottimale. I campioni testati in trazione hanno presentato un andamento dei carichi massimi Rm e degli allungamenti a rottura eR coerenti con la microstruttura osservata, manifestando però per tempi di austempering molto elevati una significativa riduzione di duttilità, attribuibile alla precipitazione della fase infragilente epsilon', come riportato in letteratura. Il tempo più idoneo per interrompere la reazione è infatti quello in cui la trasformazione di austempering si è esaurita, prima però che la precipitazione epsilon' avvenga. Purtroppo gli andamenti dei dati Rm e eR hanno presentato un'ampia dispersione, cosicché non è stato possibile individuare univocamente un intervallo critico di tempi per ottenere l'ausferrite ottimale. Dunque, le curve di trazione sono state interpolate prima con equazioni costitutive empiriche e poi con equazioni aventi parametri fisici direttamente correlabili alla microstruttura del materiale, parametri quali la densità dislocativa ed il libero cammino medio (lambda) delle dislocazioni, con l'obiettivo di determinare in maniera precisa l'intervallo di tempo opportuno per interrompere il processo industriale di austempering e quindi ottenere la microstruttura ausferritica ottimale. Le equazioni empiriche hanno fallito in questo obiettivo, mentre le equazioni con parametri fisici hanno avuto successo. In particolare, il parametro lambda ottenuto mediante modellizzazione delle curve di flusso plastico con l'equazione di Estrin ha presentato un andamento regolare con un ridotta diffusione, tanto che è stato possibile trovare un ampio massimo in corrispondenza di uno specifico intervallo di tempo di austempering. Questo massimo è stato associato alle condizioni di ausferrite ottimale ed il corrispondente intervallo di tempo alla finestra critica per cui interrompere il processo di austempering