CARATTERIZZAZIONE MICROSTRUTTURALE E PROPRIETA' MECCANICHE DI SALDATURE DI LEGHE DI NICHEL DISSIMILI: INCONEL 718 - INCONEL 625

Le superleghe a base di nichel rappresentano una classe di materiali largamente impiegata nei settori aerospaziale, energetico e motorsport grazie all'elevata resistenza meccanica, alla stabilità microstrutturale e alla capacità di mantenere elevate prestazioni anche ad alte temperature e in ambienti particolarmente aggressivi. Tra queste, le leghe Inconel 718 e Inconel 625 trovano ampio impiego nella realizzazione di componenti critici. La saldatura di tali materiali, tuttavia, rappresenta una significativa sfida metallurgica a causa delle differenti composizioni chimiche, dei fenomeni di segregazione durante la solidificazione e delle trasformazioni microstrutturali indotte dal ciclo termico di saldatura. Per questo motivo, ai giunti saldati vengono generalmente applicati trattamenti termici post - saldatura, finalizzati a ottimizzare la microstruttura sviluppatasi durante la solidificazione e a massimizzare le proprietà meccaniche del giunto. Il presente lavoro di tesi, svolto presso V System S.r.l., è stato dedicato alla caratterizzazione di giunti saldati dissimili Inconel 718 – Inconel 625 realizzati mediante processo TIG (Gas Tungsten Arc Welding). L'attività sperimentale è stata finalizzata a valutare l'influenza del materiale d'apporto e dei trattamenti termici post - saldatura, verificandone il contributo all'ottimizzazione delle proprietà finali del giunto. A tale scopo sono stati impiegati due differenti filler commerciali, ERNiCrMo - 4 ed ERNiCrMo - 10, mentre i giunti sono stati analizzati nelle condizioni as - weld, Direct Aging (DA) e Solution Treatment and Aging (STA). La caratterizzazione sperimentale è stata eseguita mediante prove di trazione, misure di microdurezza Vickers, analisi macro e micrografiche e analisi SEM - EDS, con l'obiettivo di correlare l'evoluzione della microstruttura, la distribuzione degli elementi di lega e il comportamento meccanico dei giunti nelle diverse condizioni investigate. L'insieme dei risultati ha evidenziato che il trattamento termico post - saldatura rappresenta il parametro che influenza maggiormente il comportamento del giunto, mentre la scelta del materiale d'apporto esercita un effetto più limitato, principalmente riconducibile alla composizione della zona fusa e ad alcune differenze morfologiche della microstruttura. Le analisi svolte hanno inoltre mostrato come le variazioni delle proprietà meccaniche non siano direttamente correlate alla composizione chimica globale del giunto, che rimane sostanzialmente invariata dopo i trattamenti termici, bensì all'evoluzione microstrutturale indotta dagli stessi. In particolare, è stato possibile correlare il ruolo dell'alluminio e del niobio alla formazione delle fasi di rinforzo γ' e γ'', responsabili dell'incremento di durezza e resistenza meccanica dell'Inconel 718, mentre il cromo mantiene prevalentemente la funzione di elemento di rafforzamento per soluzione solida e di incremento della resistenza alla corrosione e all'ossidazione. Il confronto tra i trattamenti termici ha inoltre evidenziato che il Direct Aging costituisce la soluzione che garantisce il miglior compromesso tra caratteristiche microstrutturali e proprietà meccaniche del giunto. Sebbene il trattamento Solution Treatment and Aging sia teoricamente finalizzato a massimizzare l'effetto dell'indurimento per precipitazione, i risultati sperimentali ottenuti suggeriscono che, nel caso dei giunti saldati tra leghe dissimili analizzati, il beneficio della solubilizzazione sia in parte compensato dagli effetti della crescita del grano e dalla marcata eterogeneità chimica della zona fusa.