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L’aggravarsi dei fenomeni legati all’inquinamento urbano e all’ aumento del consumo di petrolio e dei suoi derivati, verso la fine degli anni ’70, ha portato la ricerca nel campo automotive a sviluppare nuovi materiali, successivamente denominati Advanced High Strenght Steels, con lo scopo sia di ridurre le emissioni inquinanti degli autoveicoli e di garantire allo stesso tempo maggiori standard di sicurezza. Infatti, già dai primi anni ’70 molti progressi erano stati raggiunti con l’introduzione degli High Strenght Low Alloy (HSLA), facenti parte della classe degli High Strenght Steels (HSS), sviluppati con l’obiettivo di ottenere un compromesso tra tenacità e resistenza, mantenendo inalterate le caratteristiche di saldabilità (e quindi il basso tenore di C) con costi contenuti.
L’idea principale da cui derivano le proprietà superiori degli AHSS, rispetto agli acciai predecessori, è quella di sfruttare non solo gli elementi di lega per ottenere determinate proprietà (come, ad esempio, con il rafforzamento per soluzione solida), ma di realizzare, tramite idonei trattamenti termici, una microstruttura caratterizzata dalla presenza di più fasi.
Il progressivo sviluppo nel tempo degli acciai AHSS per applicazioni automobilistiche, ha portato alla suddivisione di questi materiali in tre generazioni [1].
Acciai AHSS di prima generazione (GEN1) si sono evoluti dagli acciai a bassa lega ad alta resistenza (HSLA) che comprendevano anche leghe multifase come gli acciai DP e TRIP, nonché acciai martensitici. Con l'aumento delle richieste di resistenza a causa di iniziative di alleggerimento dei veicoli e di miglioramento della sicurezza, la formabilità degli acciai GEN1 si è naturalmente abbassata a favore dei livelli di resistenza.
Gli acciai AHSS di seconda generazione (GEN2) (acciai TWIP, acciai inossidabili austenitici) hanno subito sostanziali aggiunte di leghe per migliorare l'equilibrio forza/duttilità, rispetto agli acciai GEN1. Tuttavia, questi materiali hanno goduto di un'applicazione limitata nell'industria automobilistica a causa dei costi elevati, dei problemi di saldabilità e di altre sfide di produzione.
Gli acciai AHSS Third Generation (GEN3) rappresentano un compromesso tra gli acciai GEN1 e GEN2. Consentendo una migliore geometria dei componenti e uno spessore ridotto del metallo, gli acciai di GEN3 faciliteranno la riduzione del peso della carrozzeria e porteranno a un miglioramento delle prestazioni in caso di incidente automobilistico.
In figura 1 è riportata la collocazione in termini di resistenza e di allungamento
a rottura delle varie AHSS. Per classificare gli acciai in base alla loro generazione di appartenenza, dal punto di vista delle proprietà meccaniche si utilizza il prodotto tensione di rottura (TS) per allungamento (TE). Gli acciai di Third Generation si allocano all’incirca tra i valori del prodotto TS x TE di 20000 e 60000.
Gli acciai AHSS di Third Generation hanno delle caratteristiche meccaniche schematizzabili in un range di valori. Per la tensione di snervamento S_y, tali valori possono essere racchiusi tra un minimo di 900 Mpa e 1700 Mpa, mentre per quanto riguarda le tensioni a rottura UTS questi valori vanno da valori di 1500 Mpa fino a 2000Mpa. Oltretutto le lamiere che vengono realizzate con questi materiali, hanno spessori compresi tra 1mm e 1.6mm.
Gli acciai AHSS attualmente in uso sono principalmente gli acciai basati sulla ferrite, e includono gli acciai bifasici (DP), gli acciai trifasici con la plasticità indotta da trasformazione (TRIP), gli acciai della fase complessa (CP) e gli acciai martensitici. Anche gli acciai austenitici selezionati stanno riscuotendo notevole interesse in particolare gli acciai TWIP (Twinning Induced Plasticity ).