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Ghisa duttile

Fig.1. Noduli di grate in una ghisa duttile

Una ghisa duttile (detta anche ghisa sferoidale o ghisaa grate sferoidale o ghisa nodulare - in inglese ducti-le iron) è una ghisa in cui la grate, anziché sotto formadi lamelle, si presenta in noduli a forma di sferoidi. I no-duli si trovano in una matrice metallica la cui strutturaè funzione della composizione chimica del tipo speci-

co di ghisa, della velocità di raffreddamento al momentodella solidicazione e degli eventuali trattamenti termicisuccessivi.

Fig.2. Interazione tra cricca e grate

La forma sferoidale dellagrate produceunaminorecon-centrazione di tensione rispetto a quella lamellare; inoltrela forma sferica è quella che a parità di volume presen-ta la minore supercie e la matrice risulta perciò menodanneggiata riuscendo così a sfruttarne meglio le caratte-ristiche.Inoltre nella ghisa sferoidale i noduli di grate esercitanoun’azione di arresto per le cricche (gura 2b), a differen-

za della grate lamellare che offre una via preferenzialeper la loro propagazione (gura 2a).La ghisa sferoidale presenta un notevole miglioramen-to di tutte le caratteristiche meccaniche ed inoltre unaproprietà che è sconosciuta alla ghisa “normale": laduttilità.

1 Composizione chimica delle ghi-se duttili

La composizione di una ghisa duttile non è molto diversada quella di una ghisa grigia. Un attento controllo dellacomposizione è tuttavia necessario perché possano esseresoddisfatti precisi requisiti strutturali:

• assenza di carburi;

• corretta forma e distribuzione della grate;

• struttura della matrice desiderata.

Una tipica composizione chimica di base di una ghisaduttile non legata è la seguente:La presenza di carburi determina un signicativo incre-mento della durezza accompagnato da un deterioramentodi tutte le altre proprietà meccaniche e da una riduzionedella lavorabilità.La formazione di carburi può essere evitata assicurandoun alto potere gratizzante del bagno fuso espresso attra-verso il contenuto di carbonio equivalente (CE). Esistonodiverse formule per esprimere CE, utilizzate per stimarele strutture di solidicazione del getto.Utilizzando l’espressione CE = C% + 1/3(Si% +P%), unvalore di CE intorno a 4,3 è sufficiente a garantire as-senza di carburi ed una buona qualità degli sferoidi digrate. Valori troppo bassi di CE riducono il potenzialedi gratizzazione e possono dar luogo ad eccessivo riti-ro durante la solidicazione, valori troppo alti produconodegenerazione dei noduli di grate.

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https://it.wikipedia.org/wiki/Carbonio_equivalentehttps://it.wikipedia.org/wiki/Durezzahttps://it.wikipedia.org/wiki/Ghisa_lamellarehttps://it.wikipedia.org/wiki/Duttilit%C3%A0https://it.wikipedia.org/wiki/Ghisa_lamellarehttps://it.wikipedia.org/wiki/Ghisahttps://it.wikipedia.org/wiki/Sferoidehttps://it.wikipedia.org/wiki/Fibra_di_carboniohttps://it.wikipedia.org/wiki/Grafitehttps://it.wikipedia.org/wiki/Ghisa

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2 2 STRUTTURA DELLE GHISE DUTTILI

Figura 3 Normogramma per il calcolo del carbonioequivalente

Altre espressioni per CE sono talvolta utilizzate e in gu-ra 3 è riportato un esempio di normogramma per la sceltacorretta delle percentuali di carbonio e silicio.Il magnesio è il più efficace e sperimentato nodulizzante,anche se, quando è aggiunto allo stato puro, presenta in-convenienti come brusche reazioni ed esplosioni gassose.Per il suo alto potere termogeno è quindi impiegato in le-ghe con nichel, rame, litio, ferro-silicio.Altri elementi aggiunti per avere la sferoidizzazione del-la grate sono il cerio, il calcio, il litio, il sodio ed ilbario; però solo magnesio e cerio hanno assunto impor-tanza commerciale. Quest’ultimo quasi mai è impiegatoda solo dato il suo migliore effetto se unito al magnesio.Dato che lozolfoè unodeglielementi a più elevatopotereantigratizzante, è necessario eliminarlo o ridurlo il piùpossibile; una desolforazione spinta è indispensabile an-che perché lo zolfo, combinandosi col magnesio, potreb-be neutralizzare l’effetto sferoidizzante di quest’ultimo.È ovviamente da evitare o limitare la presenza di elemen-ti promotori di carburi quali cromo, vanadio e boro. Ilmagnesio può avere un effetto di stabilizzazione dei car-buri di questi elementi, soprattutto in getti di grossa se-zione dove la segregazione promuove la formazione dicarburi intercellulari.Una corretta forma e distribuzione della grate è essen-ziale a conferire alle ghise le migliori proprietà meccani-che.La distribuzione e la morfologia possono essere valuta-te metallogracamente, con metodi qualitativi, attraver-so l’uso di una semplice tavola di comparazione, oppurequantitativamente con tecniche magnetiche o medianteultrasuoni.La forma dei noduli può essere valutata in accordo allostandard ASTM A247 che denisce sette morfologie di

base della grate.La nodularità (percentuale di grate presente in forma dinoduli tipo I o II) viene valutata contando le particelle digrate di ciascun tipo. Generalmente si raccomanda unanodularità maggiore del 90%, anche se una nodularità su-periore all'80% è talvolta ritenuta accettabile.Assicurata la corretta morfologia della grate, le pro-prietà delle ghise duttili sono controllate attraverso lastruttura della matrice metallica.

2 Struttura delle ghise duttili

• Ghise duttili ferritiche : sono costituite da noduli digrate in una matrice completamente ferritica, checonferisce alla ghisa una buona duttilità e resistenzaall'impatto, resistenza a trazione e carico di snerva-mento equivalenti a quelli di un acciaio non legato.Le ghise duttili ferritiche possono essere prodottedirettamente in fonderia, ma per conferire duttilitàe tenacità al getto si esegue in genere un trattamentodi ricottura.

• Ghise duttili ferritico-perlitiche : hanno una ma-trice mista costituita da ferrite e perlite. Questa è laforma più frequentecon laquale sipresentano leghi-se duttili, e si ottiene direttamente alla solidicazio-ne del getto. Hanno proprietà intermedie tra quelleferritiche e quelle perlitiche, con buona lavorabilitàe bassi costi di produzione.

• Ghise duttili perlitiche : la matrice è quasi com-pletamente perlitica, con piccole quantità di ferri-te presente intorno ai noduli di grate. Sono dota-te di elevata resistenza a trazione, buona resistenzaall'usura e moderata duttilità. A parità di resistenzahanno lavorabilità superiore a quella degli acciai. Sieseguea volteun trattamentodinormalizzazionedelgetto uscito dalla fonderia per migliorare la matriceperlitica.

Le tre tipologie di ghise duttili ora viste costituisconole ghise duttili “convenzionali”, sono in genere non le-

gate e la struttura della matrice è ottenuta direttamentein fonderia (il trattamento di ricottura sulle ghise duttiliferritiche si esegue per migliorarne la duttilità e non permodicarne la struttura). Le ghise duttili possono ancheessere legate e/o trattate termicamente per estenderne ilcampo di proprietà e di applicazioni.

• Ghise duttili martensitiche : utilizzando sufficientiquantità di elementi di lega che prevengono la for-mazione della perlite, e applicando al getto un trat-tamento di tempra, si ottiene una matrice costitui-ta da martensite che conferisce elevata resistenza edurezza, ma duttilità e tenacità molto basse.

• Ghise duttili austenitiche : in queste ghisel'austenite è resa stabile a temperatura ambiente

https://it.wikipedia.org/wiki/Austenitehttps://it.wikipedia.org/wiki/Tenacit%C3%A0https://it.wikipedia.org/wiki/Durezzahttps://it.wikipedia.org/wiki/Resistenza_meccanicahttps://it.wikipedia.org/wiki/Martensitehttps://it.wikipedia.org/wiki/Temprahttps://it.wikipedia.org/wiki/Fonderiahttps://it.wikipedia.org/wiki/Fonderiahttps://it.wikipedia.org/wiki/Normalizzazione_(metallurgia)https://it.wikipedia.org/wiki/Duttilit%C3%A0https://it.wikipedia.org/wiki/Usura_(metallurgia)https://it.wikipedia.org/wiki/Perlite_(metallurgia)https://it.wikipedia.org/wiki/Ricotturahttps://it.wikipedia.org/wiki/Tenacit%C3%A0https://it.wikipedia.org/wiki/Acciaiohttps://it.wikipedia.org/wiki/Tensione_di_snervamentohttps://it.wikipedia.org/wiki/Tensione_di_snervamentohttps://it.wikipedia.org/wiki/Trazione_(fisica)https://it.wikipedia.org/wiki/Resilienza_(ingegneria)https://it.wikipedia.org/wiki/Resilienza_(ingegneria)https://it.wikipedia.org/wiki/Duttilit%C3%A0https://it.wikipedia.org/wiki/Ferrite_(siderurgia)https://it.wikipedia.org/wiki/Standard_ASTM_A247https://it.wikipedia.org/wiki/Ultrasuonihttps://it.wikipedia.org/wiki/Magnesiohttps://it.wikipedia.org/wiki/Borohttps://it.wikipedia.org/wiki/Vanadiohttps://it.wikipedia.org/wiki/Cromohttps://it.wikipedia.org/wiki/Zolfohttps://it.wikipedia.org/wiki/Desolforazionehttps://it.wikipedia.org/wiki/Zolfohttps://it.wikipedia.org/wiki/Ceriohttps://it.wikipedia.org/wiki/Bariohttps://it.wikipedia.org/wiki/Sodiohttps://it.wikipedia.org/wiki/Calcio_(elemento)https://it.wikipedia.org/wiki/Ceriohttps://it.wikipedia.org/wiki/Ferrohttps://it.wikipedia.org/wiki/Litiohttps://it.wikipedia.org/wiki/Ramehttps://it.wikipedia.org/wiki/Nichelhttps://it.wikipedia.org/wiki/Magnesiohttps://it.wikipedia.org/wiki/Siliciohttps://it.wikipedia.org/wiki/Carboniohttps://it.wikipedia.org/wiki/Normogramma

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grazie alla presenza del nickel come elementodi lega in percentuali tra il 18 ed il 36%. Lamatrice austenitica conferisce ottima resistenzaalla corrosione ed ossidazione, buona resistenza estabilità dimensionale alle alte temperature.

• Ghise duttili austemperate (ADI) : le ghise ADI(Austempered Ductile Iron) sono le ultime nate nel-la famiglia delle ghise duttili, sono prodotte median-te trattamento termico di austempering delle ghi-se duttili convenzionali. La loro matrice è costitui-ta da una combinazione di ferrite aciculare ed au-stenite satura di carbonio. Le proprietà delle ghiseADI possono essere fatte variare signicativamen-te in funzione della composizione della ghisa e deiparametri del trattamento.

La forte inuenza sulle proprietà meccaniche esercitata

dalla forma della grate e dalla struttura della matriceproduce signicative correlazioni tra le proprietà mecca-niche.Per ciascunaghisa duttile la resistenzaa trazione e l’allun-gamento possono essere correlate mediante un’equazionedel tipo:(tensile strength ksi)2 x (elongation%) ÷1000 = Qdove Q è una costante.Valorialti della costante Q sono indicedi elevata resisten-za e/o allungamento, quindi denotano una ghisa dotata dielevate proprietà. Per questo Q è denito come indice diqualità di una ghisa duttile e indicato come QI (QualityIndex).Valori alti di QI possono essere ottenuti nelle ghise duttilicon elevata nodularità, alto numero di noduli, basso con-tenuto di carburi, basso contenuto di fosforo (< 0,03%)ed assenza di porosità.

3 Designazione

Secondo la norma UNI EN 1563 la ghisa sferoidalenell'Unione Europea viene indicata con la sigla GJS se-guita da un numero che indica la resistenza minima a tra-zione (R )in MPa e da un secondo numero che indical'allungamento minimo percentuale (A%). I due numerisono separati da un trattino - es. GJS-400-15.La designazione può presentare anche due ulteriorisimboli alfanumerici:

• LT - bassa temperatura: es. GJS-350-22-LT• RT - temperatura ambiente: es. EN-GJS-350-22-

RT

Precedentemente le ISO R1083 indicavano la ghisa sfe-roidale con due numeri separati da trattino: il primo indi-cava la resistenza minima a trazione in MPa e il secondol'allungamento minimo percentuale - es. 400-18.

In Italia invece, prima dell'entrata in vigore delle nor-me comunitarie, la ghisa sferoidale veniva indicata (UNI4544) con la sigla GS seguita dal valore della resistenzaminima a trazione in MPa - es. GS 400Di seguito vengono descritte le designazione della ghisa

sfeoridale secondo altre normative:• La norma tedesca DIN 1693-1 designa la ghisa sfe-

roidale con il simbolo alfanumerico GGG seguitodal dalla resistenza minima a trazione in 10−1 MPa- es. GGG 40.

• La norma giapponese JIS G5502 designa la ghisasferoidale con il simbolo alfanumerico FCD segui-ta da due numeri separati da trattino: il primo in-dica la resistenza minima a trazione in MPa e il se-condo l'allungamentominimo percentuale - es. FCD400-18.

• La norma francese NF A32-201 designa la ghisasferoidale con il simbolo alfanumerico FGS segui-ta da due numeri separati da trattino: il primo in-dica la resistenza minima a trazione in MPa e il se-condo l'allungamento minimo percentuale - es. FGS400-18.

• La norma cinese GB 1348 designa la ghisa sferoi-dale con il simbolo alfanumerico QT seguita dadue numeri separati da trattino: il primo indica laresistenza minima a trazione in MPa e il secondol'allungamentominimo percentuale- es.QT400-18.

•

la norma britannica BS 2789 designa la ghisa sfe-roidale mediante un simbolo alfanumerico SNG se-guito da due numeri: il primo indica la resistenzaminima a trazione espressa in ksi (britannico) il se-condo l'allungamento minimo percentuale: es. SNG27/12.

Negli Stati Uniti un esempio di designazione della stessaghisa è:

• 60-40-18 secondo la norma ASTM A536 dove ilprimo numero indica la resistenza minima a trazio-ne espressa in ksi, il secondo la tensione di snerva-mento R ₀.₂ in ksi e il terzo l'allungamento minimopercentuale;

• D4018 secondo la SAE J 434B dove il primo nume-ro dopo la D è la tensione di snervamento in ksi e ilsecondo l'allungamento minimo percentuale.

4 Voci correlate

• Ghisa• Ghisa lamellare• ghisa bianca• altoforno

https://it.wikipedia.org/wiki/Altofornohttps://it.wikipedia.org/wiki/Ghisa_biancahttps://it.wikipedia.org/wiki/Ghisa_lamellarehttps://it.wikipedia.org/wiki/Ghisahttps://it.wikipedia.org/wiki/Psi_(unit%C3%A0_di_misura)https://it.wikipedia.org/wiki/Psi_(unit%C3%A0_di_misura)https://it.wikipedia.org/wiki/Pascal_(unit%C3%A0_di_misura)https://it.wikipedia.org/wiki/Pascal_(unit%C3%A0_di_misura)https://it.wikipedia.org/wiki/Fosforohttps://it.wikipedia.org/wiki/Tempra#Tempra_bainitica_.28austempering.29https://it.wikipedia.org/wiki/Ossidazionehttps://it.wikipedia.org/wiki/Corrosione

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4 7 COLLEGAMENTI ESTERNI

5 Bibliograa

• (EN) Roy Elliot: “Cast Iron”, Butterwort & Co. ,England (1988).

• Walter Nicodemi: “Metallurgia”, Masson S.p.A.,Italia (1985).

• (EN) L.R. Jenkins, R.D. Forrest: “Ductile Iron”,in Metals Handbook – 9th Edition, 4, pp. 33–55,(1990).

• (EN) Casting in “ASM Handbook”, ASM Interna-tional, (1995).

• (EN) K.D.Millis: “Spheroidal graphite cast iron-its development and future”, Brit. Foundryman,n.65(1972), p. 34.

• (EN) S. Wojciechowsk: “New trend in the develop-ment mechanical engineering materials”. Journal ofMaterials Processing Technology, n.106 (2000), pp.230–235.

6 Altri progetti

• Wikimedia Commons contiene immagini oaltri le su Ghisa duttile

7 Collegamenti esterni

• (EN) Ductile Iron Sociey, ductile.org.• (EN) Cast Irons, msm.cam.ac.uk.• (EN) Specications for Ductile Iron,

key-to-steel.com.

http://www.key-to-steel.com/Articles/Art93.htmhttp://www.msm.cam.ac.uk/phase-trans/2001/adi/cast.iron.htmlhttp://www.ductile.org/https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Ductile_iron?uselang=ithttps://commons.wikimedia.org/wiki/?uselang=it

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8 Fonti per testo e immagini; autori; licenze

8.1 Testo• Ghisa duttile Fonte: https://it.wikipedia.org/wiki/Ghisa_duttile?oldid=77758193 Contributori: Ary29, SpeDIt, Semar, YurikBot, Adfc,

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8.2 Immagini• File:Blast_furnace_nocaption.svg Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/95/Blast_furnace_nocaption.svgLicenza:

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tributori: This version created by Pumbaa, using a proper partial circle and SVG geometry features. (Former versions used to be slightwarped.) Artista originale: SVG version was created by User:Grunt and cleaned up by 3247, based on the earlier PNG version, created byReidab.

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8.3 Licenza dell'opera• Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0

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