Caratteristiche della ghisa sferoidale

La ghisa sferoidale si differenzia dalle ghise grigie tradizionali per le sue notevoli proprietà meccaniche (elasticità, resistenza agli urti, allungamento, ecc.). Queste sono dovute alla forma sferoidale delle particelle di grafite. 

Definizione di ghisa

È possibile stabilire una classificazione dei prodotti ferrosi in base al contenuto di carbonio nel metallo di base: 

• ferro: da 0 a 0,1% di C, 
• acciaio: 0,1-1,7% C, 
• fusione: 1,7-5% C 

Al di sotto dell'1,7% di carbonio, la solidificazione genera austenite, un materiale monofasico in cui tutto il carbonio è in soluzione solida. Al di sopra dell'1,7% di carbonio, esso non può essere completamente disciolto nella struttura del ferro e quindi solidifica come una seconda fase, grafite (carbonio puro) o carburo di ferro (Fe3C). La ghisa è un materiale multifasico con una struttura complessa: i costituenti più comuni sono la ferrite (Feα) e la perlite (Feα + Fe3C). 
Altri elementi, presenti nella ghisa in proporzioni molto piccole, influenzano la struttura e le proprietà meccaniche e di fusione del metallo. Il silicio (solitamente dall'1 al 3%) svolge un ruolo particolare e rende di fatto la ghisa una lega ternaria: ferro, carbonio, silicio. 

Diversi tipi di ghisa 

Il termine "ghisa" comprende un'ampia varietà di leghe Fe-C-Si. È consuetudine classificarle in famiglie in base allo stato della grafite, con un'ulteriore differenziazione dovuta alla struttura della matrice metallica (ferrite, perlite, ecc.). 

Influenza della forma della grafite 

Nella ghisa grigia, la grafite è presente sotto forma di lamelle, da cui il suo nome metallurgico: ghisa a grafite lamellare. Ognuna di queste lamelle di grafite può, in presenza di concentrazioni di stress anomale in determinati punti, dare origine a una cricca. 
I metallurgisti hanno quindi cercato di ridurre o eliminare questi effetti manipolando le dimensioni o la disposizione di queste lamelle. 
La centrifugazione ha permesso di ottenere lamelle molto sottili che migliorano significativamente le proprietà meccaniche della ghisa. 
Un passo decisivo fu compiuto nel 1948, quando le ricerche portarono allo sviluppo della ghisa a grafite sferoidale , meglio nota come ghisa sferoidale . 
La grafite non è più disposta in lamelle, ma cristallizzata in forma sferica. Le linee di propagazione di potenziali fratture vengono così eliminate. 
La cristallizzazione della grafite sotto forma di sfere si ottiene mediante l'introduzione controllata di una piccola quantità di magnesio in una ghisa base precedentemente desolforata. 

Caratteristiche della ghisasferoidale

La ghisa sferoidale deve le sue notevoli caratteristiche meccaniche alla forma sferoidale della grafite in essa contenuta: 

• resistenza alla trazione, 
• resistenza agli urti, 
• limite elastico elevato 
• Allungamento significativo. 

Queste caratteristiche possono essere ulteriormente migliorate padroneggiando l'analisi chimica e il trattamento termico della matrice metallica. 
La ghisa sferoidale, tuttavia, conserva le tradizionali qualità meccaniche delle ghise, derivanti dal suo elevato contenuto di carbonio: 

• resistenza alla compressione, 
• attitudine alla modellazione 
• resistenza all'abrasione, 
• lavorabilità, 
• resistenza alla fatica. 

Riferimento normativo 

Tutti i tubi, i raccordi e gli accessori per tubazioni per l'approvvigionamento idrico Saint-Gobain PAM sono realizzati in ghisa sferoidale conforme alle norme EN 545 e ISO 2531. 

Proprietà della ghisa sferoidale

Nota : Previo accordo tra il produttore e il cliente, è possibile misurare il limite di snervamento convenzionale allo 0,2% (Rp0,2). Non deve essere inferiore a:

- 270 MPa quando A ≥ 12% per DN da 40 a 1000 o ≥ 10% per DN > 1000;

- 300 MPa in tutti gli altri casi.

La durezza Brinell non deve superare 230 HB per i tubi e 250 HB per raccordi e accessori. Per i componenti saldati, è consentita una durezza Brinell superiore nella zona termicamente alterata.