Cosa differenzia l'acciaio fuso dalla ghisa e perché dovrebbe interessarvi? Conoscere questi materiali è essenziale per scegliere quello giusto per il vostro progetto. In questo articolo verranno analizzate le proprietà, i vantaggi e le applicazioni più comuni dell'acciaio fuso e della ghisa. Ne analizzeremo i punti di forza e di debolezza, aiutandovi a prendere decisioni informate per le vostre esigenze di progettazione. Immergetevi per scoprire come questi materiali versatili possono influenzare la vostra prossima costruzione.
Sia l'acciaio che il ferro sono leghe ferro-carbonio che contengono una piccola quantità di elementi di lega e impurità. In base al diverso contenuto di carbonio, possono essere suddivisi in:
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La ghisa è una lega di ferro e carbonio con un contenuto di carbonio superiore a 2%. Il carbonio nella ghisa è spesso presente sotto forma di grafite e talvolta sotto forma di carburi.
Oltre al carbonio, la ghisa contiene anche da 1% a 3% di silicio, oltre a manganese, fosforo, zolfo e altri elementi.
La ghisa in lega contiene anche elementi come nichel, cromo, molibdeno, alluminio, rame, boro e vanadio.
Il carbonio e il silicio sono i principali elementi che influenzano la microstruttura e le proprietà della ghisa.
La ghisa può essere suddivisa in:
1. Ghisa grigia:
Con un elevato contenuto di carbonio (da 2,7% a 4,0%), il carbonio esiste principalmente sotto forma di grafite sfaldata e la superficie di frattura è grigia. Ha un basso punto di fusione (da 1145°C a 1250°C), un piccolo ritiro di solidificazione, un'elevata resistenza alla compressione e un'elevata resistenza alla corrosione. forza e durezza simile all'acciaio al carbonio e un buon assorbimento degli urti.
Viene utilizzato per produrre componenti strutturali come basamenti di macchine utensili, cilindri e scatole.
2. Ghisa bianca:
Con un basso contenuto di carbonio e silicio, il carbonio è presente principalmente sotto forma di carburi e la superficie di frattura è di colore bianco-argento.
Durante la solidificazione, presenta un forte ritiro ed è soggetto a buchi e crepe da ritiro. Ha un'elevata durezza e fragilità e non può sopportare carichi d'urto. Viene utilizzato soprattutto come pezzo grezzo per la ghisa malleabile e per la produzione di pezzi resistenti all'usura.
3. Ghisa malleabile:
Ottenuto da ricottura Nella ghisa bianca, la grafite è distribuita in una forma a grappolo, comunemente chiamata ghisa duttile. La sua microstruttura e le sue proprietà sono uniformi, resistenti all'usura e dotate di buona plasticità e tenacità.
Viene utilizzato per produrre parti con forme complesse e in grado di sopportare forti carichi dinamici.
4. Ghisa duttile:
Si ottiene sferoidizzando l'acqua di ferro della ghisa grigia. La grafite precipitata ha una forma sferica, comunemente chiamata ghisa nodulare.
Ha una maggiore resistenza, una migliore tenacità e plasticità rispetto alla ghisa grigia ordinaria. Viene utilizzata per la produzione di parti di motori a combustione interna, componenti di automobili, macchine agricole, ecc.
5. Ferro di grafite compattato:
Ottenuta compattando e sferoidizzando l'acqua di ghisa grigia, la grafite precipitata ha una forma simile a un verme.
Le sue proprietà meccaniche sono simili a quelle della ghisa sferoidale e le sue proprietà di colata si collocano tra la ghisa grigia e la ghisa sferoidale. Viene utilizzata per la produzione di parti di automobili.
6. Ghisa in lega:
Ghisa ordinaria con l'aggiunta di una quantità adeguata di elementi di lega (come silicio, manganese, fosforo, nichel, cromo, molibdeno, rame, alluminio, boro, vanadio, stagno, ecc.
Gli elementi di lega modificano la struttura della matrice della ghisa, che presenta quindi caratteristiche corrispondenti, come la resistenza al calore, all'usura, alla corrosione, alle basse temperature o l'assenza di magnetismo.
Viene utilizzato per la produzione di componenti per macchinari minerari, chimici, strumenti e contatori.
Acciaio utilizzato per la colata. Si tratta di una lega per colata che può essere suddivisa in tre tipi: acciaio fuso al carbonio, acciaio fuso a bassa lega e acciaio fuso speciale.
1. Acciaio fuso al carbonio:
Acciaio da colata in cui il carbonio è il principale elemento di lega e contiene una piccola quantità di altri elementi. L'acciaio fuso a basso tenore di carbonio contiene meno di 0,2% di carbonio, l'acciaio fuso a medio tenore di carbonio contiene da 0,2% a 0,5% di carbonio e l'acciaio fuso ad alto tenore di carbonio contiene più di 0,5% di carbonio.
All'aumentare del contenuto di carbonio, aumentano la resistenza e la durezza dell'acciaio fuso al carbonio. L'acciaio fuso al carbonio ha un'elevata resistenza, plasticità e tenacità e un costo inferiore.
Viene utilizzato nei macchinari pesanti per produrre parti che sopportano grandi carichi, come i telai dei laminatoi, pressa idraulica e nei veicoli ferroviari per la produzione di parti soggette a grandi forze e impatti, come i cuscini a dondolo, i telai laterali, le ruote e gli accoppiatori.
2. Acciaio fuso a bassa lega:
Acciaio da colata contenente elementi di lega come manganese, cromo e rame. La quantità totale di elementi di lega è generalmente inferiore al 5%, che ha una maggiore tenacità agli urti e può ottenere migliori proprietà meccaniche attraverso il trattamento termico.
L'acciaio fuso a bassa lega ha prestazioni migliori rispetto all'acciaio al carbonio, riduce il peso dei pezzi e ne prolunga la durata.
3. Acciaio speciale fuso:
Acciaio fuso in lega, raffinato per soddisfare esigenze speciali. Ne esistono molte varietà, solitamente contenenti uno o più elementi di lega ad alto contenuto per ottenere determinate proprietà speciali.
Ad esempio, l'acciaio ad alto tenore di manganese, che contiene da 11% a 14%, è in grado di resistere all'usura da impatto ed è utilizzato soprattutto per le parti resistenti all'usura di macchinari minerari e ingegneristici; vari acciai inossidabili a base di cromo o cromo-nichel, utilizzati per le parti che lavorano in condizioni di corrosione o ad alta temperatura, oltre i 650°C, come corpi valvola, pompe, contenitori per l'industria chimica o involucri di turbine di centrali elettriche di grande capacità.
La norma ASTM D-5S per la ghisa nodulare austenitica richiede una contenuto di carbonio di inferiore a 2,0%.
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