L'influenza delle condizioni di lubro-refrigerazione sulla resistenza a fatica del Ti6Al4V forgiato e trattato termicamente

Nel presente lavoro di tesi si è valutata l’influenza delle condizioni di lubro-refrigerazione e surface integrity sulla vita a fatica di provini in lega di titanio Ti6Al4V forgiato e trattato termicamente. Inizialmente le barre di materiale sono state sottoposte ad una serie di trattamenti termici (ricristallizzazione e ricottura) per poter passare dalla microstruttura iniziale di tipo equiassica, ad una microstruttura di tipo Widmanstätten, ovvero lamellare. Successivamente, i provini sono stati torniti differenziando due tipologie a seconda del fluido lubrorefrigerante utilizzato: per la prima è stato utilizzato il metodo tradizionale con un’emulsione di oli sintetici ed acqua, “flood”, per la seconda, invece, è stato impiegato dell’azoto liquido, “cryo”. Sono state condotte delle prove a fatica a flessione rotante a quattro punti, ed è risultato che i provini “cryo” hanno una resistenza alla fatica maggiore del 5% rispetto a quelli “flood”. Per legare le caratteristiche dell’integrità superficiale, dovuta alle differenti condizioni di lubro-refrigerazione, con la vita a fatica dei provini, si analizzano tre differenti caratteristiche: spd layer, tensioni residue e micro-durezza. Come prima analisi si misura lo spessore dell’spd layer, presente sulla superficie del provino, causato dalla lavorazione di tornitura, il quale risulta essere maggiore nei provini lavorati con tornitura criogenica Successivamente, è stata svolta un’analisi delle tensioni residue assiali dalla superficie verso l’interno del provino. Per la misurazione delle tensioni residue viene utilizzato il metodo XRD. Per rimuovere lo strato di materiale tra una misurazione e la successiva è stata impiegata l’elettrolucidatura. Il provino ottenuto mediante tornitura criogenica presenta una maggiore tensione residua di compressione superficiale. Inoltre, le tensioni presenti nel provino “cryo” tendono ad annullarsi meno rapidamente rispetto a quelle presenti nel provino tornito tradizionalmente. Infine, viene svolta un’analisi della micro-durezza al nanoindentatore, con il fine di rilevare un cambiamento delle proprietà meccaniche del materiale nella zona limitrofa alla superficie del provino. In entrambi i casi si è riscontrato un aumento della durezza nei primi 50 µm e tale incremento è risultato essere maggiore nei provini “cryo”.