Ghisa grigia, ghisa duttile e ghisa malleabile sono tre tipi principali di materiali in ghisa. Differiscono significativamente nella microstruttura, nelle caratteristiche prestazionali e nei processi di produzione, principalmente a causa delle differenze nella morfologia della grafite. Ecco un confronto dettagliato:
1. Ghisa grigia
• Morfologia della grafite: Grafite lamellare (superficie di frattura grigia).
• Microstruttura: le scaglie di grafite sono disperse in una matrice di ferrite o perlite; la concentrazione dello stress si verifica facilmente sulle punte delle scaglie di grafite.
• Caratteristiche prestazionali:
º Vantaggi: buone prestazioni di fusione, resistenza all'usura, smorzamento delle vibrazioni (le scaglie di grafite assorbono le vibrazioni) e lavorabilità; basso costo.
º Svantaggi: bassa resistenza, scarsa plasticità (quasi nessuna duttilità), elevata fragilità; la resistenza alla trazione è molto inferiore alla resistenza alla compressione.
• Applicazioni: basamenti di macchine utensili, blocchi motore, dischi freno, alloggiamenti di valvole e altri componenti che richiedono smorzamento delle vibrazioni e resistenza all'usura.
2. Ghisa duttile (o ghisa nodulare)
• Morfologia della Grafite: Grafite sferoidale (ottenuta mediante trattamento sferoidale con magnesio o cerio, ecc.).
• Microstruttura: la grafite sferoidale ha un effetto di taglio minore sulla matrice, con conseguente utilizzo ad alta resistenza della matrice (ferrite, perlite o una miscela).
• Caratteristiche prestazionali:
º Vantaggi: elevata resistenza, buona plasticità e tenacità (l'allungamento può raggiungere il 10%-25%), resistenza alla trazione vicina a quella dell'acciaio, pur mantenendo proprietà di resistenza all'usura e di smorzamento delle vibrazioni.
º Svantaggi: requisiti elevati per il processo di fusione (richiede un trattamento sferoidizzante), costo più elevato rispetto alla ghisa grigia.
• Scenari applicativi: alberi a gomiti, ingranaggi, tubi, parti di telai automobilistici e altri componenti che devono resistere a carichi dinamici.
3. Ghisa malleabile
• Morfologia della grafite: Grafite nodulare (formata attraverso la ricottura della ghisa bianca).
• Microstruttura: la grafite è agglomerata, con un minore effetto di taglio sulla matrice rispetto alla grafite in scaglie, ma più debole della grafite sferoidale.
• Caratteristiche prestazionali:
º Vantaggi: maggiore tenacità e plasticità (allungamento tipico del 5%-15%), superiore alla ghisa grigia e può resistere a determinati impatti.
º Svantaggi: processo di produzione complesso (richiede una lunga ricottura), costi elevati e spessore della parete limitato.
• Classificazione:
º Ghisa malleabile Blackheart (matrice ferritica): buona tenacità, utilizzata per raccordi per tubi e parti automobilistiche.
º Ghisa malleabile Whiteheart (decarburata in superficie): buona saldabilità, utilizzata per parti a pareti sottili-.
º Ghisa malleabile perlitica: elevata resistenza, utilizzata per parti-resistenti all'usura.
• Scenari applicativi: raccordi per tubi, attrezzi agricoli, parti ferroviarie e altre parti a pareti sottili-con forme complesse che richiedono robustezza.
Raccomandazioni per la selezione
• Necessità di smorzamento delle vibrazioni e basso costo → Ghisa grigia.
• Necessità di resistenza e tenacità → Ghisa duttile (può sostituire alcune parti in acciaio).
• Parti-con pareti sottili con forme complesse che richiedono tenacità → Ghisa malleabile (particolarmente comune nei raccordi per tubi).
Sebbene questi tre materiali appartengano tutti alla famiglia della ghisa, le loro proprietà e applicazioni differiscono notevolmente a causa delle diverse forme di grafite. Grazie alle sue eccellenti prestazioni complessive, la ghisa sferoidale è diventata il materiale in ghisa più utilizzato nell'industria moderna.
