La ghisa duttile, nota anche come ghisa sferoidale o nodulare, è un gruppo di leghe di ferro con una microstruttura unica che conferisce loro elevata resistenza, flessibilità, durata ed elasticità. Contiene oltre il 3% di carbonio e può essere piegata, torcente o deformata senza rompersi, grazie alla sua struttura a lamelle di grafite. La ghisa duttile ha proprietà meccaniche simili all'acciaio ed è molto più robusta della ghisa standard.
Le fusioni in ghisa duttile vengono create colando la ghisa duttile fusa in stampi, dove la ghisa si raffredda e si solidifica fino a formare le forme desiderate. Questo processo di fusione si traduce in oggetti metallici solidi con un'eccellente durata.
Cosa rende unica la ghisa duttile?
La ghisa sferoidale fu inventata nel 1943 come un miglioramento moderno rispetto alla ghisa tradizionale. A differenza della ghisa, in cui la grafite si presenta sotto forma di scaglie, la ghisa sferoidale presenta la grafite sotto forma di sferoidi, da cui il termine "grafite sferoidale". Questa struttura consente alla ghisa sferoidale di resistere a flessioni e urti senza fessurarsi, offrendo una resilienza molto maggiore rispetto alla ghisa tradizionale, soggetta a fragilità e fratture.
La ghisa sferoidale è prodotta principalmente da ghisa grezza, una ghisa ad elevata purezza con un contenuto di ferro superiore al 90%. La ghisa grezza è preferita perché presenta un basso contenuto di elementi residui o nocivi, una composizione chimica uniforme e favorisce condizioni ottimali per le scorie durante la produzione. Questo materiale di partenza è uno dei motivi principali per cui le fonderie di ghisa sferoidale preferiscono la ghisa grezza rispetto ad altre fonti come i rottami metallici.
Proprietà della ghisa duttile
Diversi gradi di ghisa sferoidale vengono creati manipolando la struttura della matrice attorno alla grafite durante la fusione o mediante un ulteriore trattamento termico. Queste piccole variazioni compositive sono progettate per ottenere microstrutture specifiche, che a loro volta determinano le proprietà di ciascun grado di ghisa sferoidale.
La ghisa duttile può essere considerata come un acciaio con sferoidi di grafite incorporati. Le caratteristiche della matrice metallica che circonda gli sferoidi di grafite influenzano significativamente le proprietà della ghisa duttile, mentre la grafite stessa contribuisce alla sua elasticità e flessibilità.
Esistono diversi tipi di matrici nella ghisa duttile, tra i più comuni troviamo:
- 1. Ferrite– Una matrice di ferro puro altamente duttile e flessibile, ma con bassa resistenza. La ferrite ha una scarsa resistenza all'usura, ma la sua elevata resistenza agli urti e la facilità di lavorazione la rendono un componente prezioso nelle ghise duttili.
- 2. Perlite– Composito di ferrite e carburo di ferro (Fe3C). È relativamente duro e moderatamente duttile, offrendo elevata resistenza, buona resistenza all'usura e moderata resistenza agli urti. La perlite offre anche una buona lavorabilità.
- 3. Perlite/Ferrite– Una struttura mista con perlite e ferrite, che è la matrice più comune nelle ghise sferoidale commerciali. Combina le caratteristiche di entrambe, offrendo un approccio equilibrato a resistenza, duttilità e lavorabilità.
La microstruttura unica di ogni metallo altera le sue proprietà fisiche:
Gradi comuni di ghisa duttile
Sebbene esistano numerose specifiche diverse per la ghisa duttile, le fonderie offrono solitamente 3 gradi comuni:
Vantaggi della ghisa duttile
La ghisa duttile offre numerosi vantaggi a progettisti e produttori:
- • Può essere facilmente fuso e lavorato, riducendo i costi di produzione.
- • Presenta un elevato rapporto resistenza/peso, consentendo di realizzare componenti resistenti ma leggeri.
- • La ghisa duttile offre un buon equilibrio tra tenacità, economicità e affidabilità.
- • La sua superiore colabilità e lavorabilità lo rendono adatto alla realizzazione di parti complesse.
Applicazioni della ghisa duttile
Grazie alla sua resistenza e duttilità, la ghisa sferoidale trova un'ampia gamma di applicazioni industriali. È comunemente utilizzata in tubazioni, componenti automobilistici, ingranaggi, alloggiamenti di pompe e basamenti di macchinari. La resistenza della ghisa sferoidale alle fratture la rende ideale per applicazioni di sicurezza, come dissuasori e protezioni antiurto. È inoltre ampiamente utilizzata nel settore eolico e in altri ambienti ad alto stress in cui durata e flessibilità sono essenziali.
Data di pubblicazione: 25 aprile 2024
