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Ghisa

Che cos'è la ghisa?

La ghisa è una lega metallica costituita da ferro e carbonio, con un tenore di carbonio superiore al 2,06% e inferiore al 6,67% (che è il valore di saturazione).

Viene ottenuta per riduzione nell'altoforno dei minerali del ferro mediante carbon coke.

Il carbonio può essere contenuto nella ghisa in due forme diverse:

  • allo stato libero costituendo la grafite, sostanza presente in forma di lamelle o noduli, tenera e di colore nero.
  • combinato chimicamente con il ferro, formando la cementite (carburo di ferro, Fe3C), sostanza molto dura e di colore chiaro.

A seconda della tenore di grafite e di cementite, si hanno:

  • ghise bianche (prevalenza cementite);
  • ghise grigie (prevalenza grafite);
  • ghise trotate (presenza sia di cementite che di grafite).

Queste differenze sono osservabili esaminando al microscopio ottico un provino di ghisa rotto.

Proprietà delle ghise

Di seguito vengono elencate le principali proprietà meccaniche delle ghise:

  • Resistenza a trazione = 150 ÷ 400 N/mm2
  • Resistenza a compressione = 300 ÷ 900 N/mm2
  • Durezza Brinell = 100 ÷ 400 HB
  • Allungamento = praticamente nullo
  • Resilienza = praticamente nulla
  • Fragilità = elevata

I difetti maggiori delle ghise sono dovuti all'elevata fragilità e alla scarsa resistenza alla trazione. Nelle ghise bianche tali difetti sono dovuti al fatto che il carbonio è presente sotto forma di cementite (Fe3C) che è un composto estremamente fragile (ma duro).

Nelle ghise grigie tali difetti sono dovuti invece al fatto che il carbonio assume una disposizione lamellare; tali lamelle non offrono la stessa resistenza meccanica del ferro, interrompono la continuità del materiale e pertanto diminuiscono la sezione resistente del pezzo.

Per migliorare le proprietà meccaniche della ghisa è necessario che la grafite si disponga in forma di noduli; in tale modo la continuità del materiale viene notevolmente migliorata. La ghisa contenente grafite così disposta è detta ghisa a grafite sferoidale.

Ghisa lamellare e ghisa sferoidale

Ghisa lamellare e ghisa sferoidale.

Classificazione delle ghise

Le ghise possono essere classificate in vari modi.

In base all'aspetto possono essere classificate in:

  • ghise grigie;
  • ghise bianche.

In base al processo di fabbricazione possono essere classificate in:

  • ghise di I fusione: ottenute direttamente dall'altoforno;
  • ghise di II fusione: ottenute dalla rifusione della ghisa grigia con aggiunta di rottami di acciaio e ghisa.

Le ghise possono essere classificate anche in base caratteristiche meccaniche possedute.

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