Caratterizzazione metallografica di campioni metallici da produzione industriale

Abstract

L'azienda Mectron, specializzata nella produzione e vendita di forniture odontoiatriche, ha richiesto una consulenza all'Università di Genova per valutare se le lavorazioni svolte su frese di loro produzione abbiano consentito l'ottenimento di un materiale resistente alle condizioni di lavoro e migliorativo da un punto di vista meccanico rispetto alle precedenti produzioni. Le frese sono strumenti odontoiatrici costituiti da acciaio inossidabile martensitico ricoperto da uno strato di nitruro di titanio e sono utilizzate per la perforazione ossea. L'obiettivo di questo studio riguarda la valutazione degli effetti delle lavorazioni condotte sulle proprietà meccaniche dei campioni che ci sono stati forniti ed il confronto con le proprietà meccaniche di campioni precedentemente ottenuti. Le frese sono state sottoposte ad una caratterizzazione metallografica consistente nell'osservazione al microscopio ottico ed elettronico sia della microstruttura interna sia della loro superficie. Inoltre, sono state svolte delle prove di durezza per valutare la variazione di questa proprietà a seconda delle lavorazioni subite. Tutti i campioni manifestano una resistenza meccanica adeguata alla loro applicazione, per cui risultano efficienti nelle condizioni di lavoro. I risultati ottenuti indicano che i trattamenti termici e meccanici svolti sui campioni non hanno indotto modifiche sulle proprietà meccaniche e sulla microstruttura dell'acciaio inossidabile martensitico. Confrontando i campioni attuali con altri di produzioni precedenti, si è osservato un miglioramento delle proprietà meccaniche. Quindi, l'Azienda ha prodotto degli strumenti odontoiatrici che, come verificato mediante caratterizzazione metallografica, possono essere applicati durante l'intervento chirurgico. Inoltre, le nostre analisi confermano l'avvenuta ottimizzazione dei parametri di lavorazione delle frese, essendo i manufatti più resistenti da un punto di vista meccanico rispetto alla precedente produzione.

The Mectron company, specialized in the production and sale of dental supplies, request a consultation to the University of Genoa to assess whether the work carried out on dental drills allowed the production of a material resistant to working conditions, improved from a mechanical stand point when compared with the previous production. Drills are dental instruments made of martensitic stainless steel covered with a layer of titanium nitride and they are used for bone drilling. The objective of this study concerns the evaluation of possible improvements in the mechanical properties of the dental instruments which Mectron supplied us and the comparison with the mechanical properties of earlier samples. The drills were subjected to metallographic characterization consisting of optical and electronic microscope observations of both the internal microstructure and the surface of the samples. In addition, hardness tests were carried out in order to evaluate the variation of this property depending on the processing conditions. All the samples show a mechanical resistance adequate to their application, so they are efficient in working conditions. Our results show that the heat and mechanical treatments of the samples did not cause modifications of the mechanical properties and of the microstructure of martensitic stainless steel. An improvement of mechanical properties was observed if compared with previous production. Therefore, the company has produced dental instruments which, as verified by metallographic characterization, can be applied during the surgical operation. In addition, our analysis confirm the optimization of the production parameters of the drills, being the samples more resistance from a mechanical stand point if compared with the earlier production.