La ghisa è una lega metallica composta principalmente da ferro (Fe) e carbonio (C), che si distingue per la sua elevata resistenza alla compressione e la sua fragilità. A differenza dell’acciaio, che ha un contenuto di carbonio inferiore, la ghisa presenta un tenore di carbonio che varia dal 2% al 6%, il che le conferisce proprietà uniche.
Ma quali? Come riconoscerla? In quali settori è più utilizzata?
In questo articolo, scoprirai tutto ciò che c’è da sapere sulla ghisa:
- la sua composizione chimica
- le diverse tipologie
- i principali usi nei settori industriale, edilizio e domestico
Composizione della lega di ghisa
La ghisa è una lega metallica composta principalmente da ferro (Fe) e una quantità significativa di carbonio (C), che varia tra il 2,1% e il 4,5%.
Oltre al carbonio, contiene piccole quantità di altri elementi come il silicio (Si), che solitamente oscilla tra l’1% e il 3%, contribuendo alla sua fluidità durante la fusione.
Altri elementi comuni presenti in tracce sono lo zolfo (S), il fosforo (P) e il manganese (Mn), che influenzano le proprietà meccaniche della ghisa, come la resistenza, la durezza e la fragilità.
Ghisa (lega): caratteristiche e proprietà
| Composizione | Ferro e Carbonio |
| Aspetto | grigio scuro |
| Stato di aggregazione | solido |
| Densità | 7,9 g/cm3 |
| Temperatura di fusione | 1350 °C |
| Coeff. dilatazione termica lineare | 0,11 1,1 x 10-9 |
| Resistenza alla compressione | > 900 N/mm2 |
Ecco come ogni elemento, se presente nella lega, modifica le sue proprietà e i suoi utilizzi.
- Ferro (Fe): il ferro è l’elemento base della ghisa, costituendo la maggior parte della lega.
- Carbonio (C): il carbonio, presente tra il 2% e il 6%, è l’elemento chiave che differenzia la ghisa dall’acciaio.
- Silicio (Si): viene aggiunto tra l’1% e il 3% per migliorare la fluidità durante la fusione e favorire la formazione di grafite, riducendo la fragilità della ghisa.
- Manganese (Mn): utilizzato per ridurre le impurità presenti nel ferro, aumenta la resistenza e la durezza.
- Zolfo (S) e Fosforo (P): impurità che possono essere presenti in piccole quantità, aumentando la fragilità e riducendo la qualità della lega.
Leghe di ghisa: tipologie e caratteristiche
Le diverse leghe di ghisa si classificano in base alla struttura del carbonio all’interno del materiale, con influenze significative sulle proprietà meccaniche e sulla lavorabilità.
La ghisa può essere classificata in:
- ghisa grigia
- ghisa bianca
- ghisa malleabile
- ghisa sferoidale
Ghisa grigia
La ghisa grigia è la più comune e deve il suo nome alla presenza di grafite in forma di lamelle, che conferisce alla superficie rotta un aspetto grigio. È caratterizzata da una buona capacità di smorzamento delle vibrazioni e da un’ottima lavorabilità, ma è fragile e non adatta ad applicazioni che richiedono resistenza agli urti.
Caratteristiche principali:
- Elevata resistenza alla compressione
- Bassa resistenza alla trazione
- Ottima lavorabilità e fusione
- Scarsa resistenza all’urto
Applicazioni:
- Blocchi motore
- Cilindri idraulici
- Manufatti architettonici
Ghisa bianca
La ghisa bianca si caratterizza per la presenza del carbonio sotto forma di cementite, che la rende estremamente dura ma anche molto fragile. Viene utilizzata principalmente in applicazioni dove è richiesta una forte resistenza all’abrasione.
Caratteristiche principali:
- Elevata durezza
- Scarsa lavorabilità
- Resistenza all’usura
Applicazioni:
- Rivestimenti anti-usura
- Lame per macchine industriali
- Componenti di macchinari pesanti
Ghisa malleabile
La ghisa malleabile è prodotta tramite un processo di ricottura della ghisa bianca, che permette al carbonio di trasformarsi in noduli di grafite. Questo processo migliora notevolmente la duttilità e la capacità di assorbire energia della ghisa.
Caratteristiche principali:
- Elevata duttilità
- Buona resistenza all’urto
- Buona lavorabilità
Applicazioni:
- Ferramenta di costruzione
- Connettori elettrici
- Attrezzi agricoli
Ghisa sferoidale
La ghisa sferoidale (o ghisa duttile) contiene grafite sotto forma di noduli o sfere, conferendo maggiore duttilità e resistenza rispetto alla ghisa grigia. Grazie a queste proprietà, la ghisa sferoidale può essere utilizzata in applicazioni più impegnative dal punto di vista strutturale.
Caratteristiche principali:
- Elevata resistenza meccanica
- Buona resistenza all’usura e alla fatica
- Maggiore duttilità rispetto alla ghisa grigia
Applicazioni:
- Ingranaggi
- Tubi per acquedotti
- Componenti meccanici soggetti a carichi elevati
Proprietà della lega di ghisa
La ghisa presenta un insieme di proprietà meccaniche che la rendono adatta a diverse applicazioni industriali.
Resistenza e durezza
Grazie all’elevato contenuto di carbonio, la ghisa offre una resistenza superiore alla compressione, rendendola ideale per componenti soggetti a carichi pesanti. Tuttavia, la fragilità della ghisa, soprattutto di quella grigia e bianca, la rende inadatta a resistere a urti o trazioni.
Resistenza all’usura
La ghisa bianca e alcune versioni della ghisa sferoidale sono rinomate per la loro eccellente resistenza all’abrasione e all’usura, qualità essenziale in ambienti che richiedono una forte resistenza a superfici abrasive.
Resistenza alla corrosione
La ghisa ha una buona resistenza alla corrosione, soprattutto in ambienti non troppo acidi. Questo la rende adatta a condotte, valvole e raccordi per l’acqua.
Applicazioni principali della ghisa
La ghisa è ampiamente utilizzata in diversi settori grazie alla sua versatilità e alle sue proprietà meccaniche.
Ecco in cosa è usata maggiormente la ghisa:
- Industria meccanica (ingranaggi, cilindri e altre componenti per macchine industriali)
- Edilizia (tubazioni, griglie e elementi architettonici e decorativi)
- Industria automobilistica (blocchi motore e componenti del sistema frenante)
- Impiantistica (impianti idraulici, condotte e valvole per acqua e gas)
Sostenibilità e riciclabilità della ghisa
La ghisa è un materiale altamente riciclabile. Il suo riciclo consente di ridurre l’impatto ambientale legato all’estrazione del ferro e alla produzione di nuove leghe. La capacità di essere riutilizzata senza perdere le sue proprietà originali la rende una risorsa preziosa per un’economia circolare e sostenibile.
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In conclusione, la ghisa rappresenta una lega versatile e resistente, ampiamente utilizzata in settori industriali e strutturali grazie alle sue eccellenti proprietà meccaniche. La sua varietà di tipologie e la capacità di essere riciclata la rendono un materiale di valore anche nel contesto moderno.
