La ghisa sferoidale, nota anche come ghisa nodulare o sferoidale, 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, attorcigliata o deformata senza rompersi, grazie alla sua struttura a scaglie di grafite. La ghisa sferoidale è simile all'acciaio per le sue proprietà meccaniche ed è molto più robusta della ghisa comune.
I getti in ghisa sferoidale si ottengono versando ghisa sferoidale fusa in stampi, dove si raffredda e si solidifica assumendo la forma desiderata. Questo processo di fusione produce oggetti metallici solidi di eccellente durata.
Cosa rende unica la ghisa sferoidale?
La ghisa sferoidale è stata inventata nel 1943 come evoluzione moderna della tradizionale ghisa grigia. A differenza della ghisa grigia, in cui la grafite si presenta sotto forma di scaglie, la ghisa sferoidale ha la grafite in forma di sferoidi, da cui il termine "grafite sferoidale". Questa struttura permette alla ghisa sferoidale di resistere a flessioni e urti senza incrinarsi, offrendo una resistenza di gran lunga superiore rispetto alla ghisa grigia tradizionale, soggetta a fragilità e fratture.
La ghisa sferoidale è prodotta principalmente a partire da ghisa grigia, un ferro ad elevata purezza con un contenuto di ferro superiore al 90%. La ghisa grigia è preferita perché presenta un basso contenuto di elementi residui o nocivi, una composizione chimica costante e favorisce condizioni ottimali delle scorie durante la produzione. Questa caratteristica è uno dei motivi principali per cui le fonderie di ghisa sferoidale preferiscono la ghisa grigia ad altre fonti, come ad esempio i rottami metallici.
Proprietà della ghisa duttile
Le diverse qualità di ghisa sferoidale si ottengono manipolando la struttura della matrice attorno alla grafite durante la fusione o mediante ulteriori trattamenti termici. Queste piccole variazioni di composizione sono progettate per ottenere microstrutture specifiche, che a loro volta determinano le proprietà di ciascuna qualità di ghisa sferoidale.
La ghisa sferoidale può essere considerata come acciaio con sferoidi di grafite incorporati. Le caratteristiche della matrice metallica che circonda gli sferoidi di grafite influenzano significativamente le proprietà della ghisa sferoidale, mentre la grafite stessa contribuisce alla sua elasticità e flessibilità.
Nella ghisa sferoidale esistono diversi tipi di matrici, tra cui le più comuni sono le seguenti:
- 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 sferoidriche.
- 2. Perlite– Un composito di ferrite e carburo di ferro (Fe3C). È relativamente duro con una duttilità moderata, che offre 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 qualità commerciali di ghisa sferoidale. Combina le caratteristiche di entrambe, offrendo un approccio equilibrato in termini di resistenza, duttilità e lavorabilità.
La microstruttura unica di ciascun metallo ne modifica le proprietà fisiche:
Gradi comuni di ghisa sferoidale
Sebbene esistano numerose specifiche diverse per la ghisa sferoidale, le fonderie offrono generalmente 3 gradi comuni:
Vantaggi della ghisa duttile
La ghisa sferoidale offre numerosi vantaggi a progettisti e produttori:
- • Può essere facilmente fuso e lavorato, riducendo i costi di produzione.
- • Presenta un elevato rapporto resistenza-peso, che consente di realizzare componenti durevoli ma al contempo leggeri.
- • La ghisa sferoidale offre un buon equilibrio tra tenacità, economicità e affidabilità.
- • La sua eccellente colabilità e lavorabilità lo rendono adatto alla realizzazione di componenti complessi.
Applicazioni della ghisa duttile
Grazie alla sua resistenza e duttilità, la ghisa sferoidale trova un'ampia gamma di applicazioni industriali. Viene comunemente utilizzata per la produzione di tubazioni, componenti automobilistici, ingranaggi, carter di pompe e basamenti per macchinari. La resistenza alle fratture la rende ideale per applicazioni di sicurezza, come dissuasori e protezioni antiurto. È inoltre ampiamente impiegata nell'industria eolica e in altri ambienti ad alto stress dove durabilità e flessibilità sono essenziali.
Data di pubblicazione: 25 aprile 2024
