GHISA
La ghisa (detta anche fino all’Ottocento ferraccio per la minore qualità e la peggiore lavorabilità rispetto all’acciaio dolce) è una lega ferro-carbonio (o lega ferrosa) con tenore di carbonio relativamente alto (2,06% < C < 6,67% che è il limite di saturazione) ottenuta per riduzione o comunque trattamento a caldo dei minerali di ferro.
Le leghe ferrose con tenore di carbonio 0,08% < C < 2,06% sono gli acciai.
La ghisa fonde a circa 1150 °C con tenore di carbonio 4,3% (punto eutettico). All’aumentare o al diminuire del tenore di carbonio la temperatura di fusione aumenta.
- Produzione
La produzione della ghisa avviene generalmente per riduzione degli ossidi di ferro mediante combustione di carbon coke a contatto con gli stessi, in apparecchiature chiamate altiforni. Il minerale viene disposto a strati alternati con carbon coke a basso tenore di zolfo; il ferro contenuto nel minerale, quando raggiunge lo stato fuso, cola verso il basso raccogliendosi in appositi contenitori.
A partire dagli anni novanta del novecento è disponibile industrialmente il processo Corex che può sostituire l’altoforno introducendo numerosi vantaggi (tra cui l’eliminazione della cokeria).
L’impiego principale della ghisa è quello intermedio nella produzione di acciaio, che si ottiene per decarburazione della ghisa in apparecchiature dette convertitori in cui viene insufflato ossigeno (o aria): questo, combinandosi con il carbonio, ne riduce il tasso nel metallo fuso e viene evacuato come anidride carbonica.
Rispetto all’acciaio dolce (C < 1,5%), la ghisa presenta maggiore durezza e quindi resistenza all’abrasione, e minore resilienza e quindi maggiore fragilità, inoltre ha un coefficiente di dilatazione termica più basso (0,000010 contro 0,000012), questa caratteristica, aggiunta all’effetto lubrificante del carbonio presente nella lega sotto forma di grafite, la rende adatta per accoppiamenti ove vi siano variazioni di temperatura. La presenza del carbonio in elevata quantità nella ghisa ha, inoltre, una notevole attività antiruggine, così che spesso i manufatti in ghisa, e specialmente gli arredi urbani (panchine, fontanelle, chiusini), sono verniciati non al fine di una particolare protezione, ma solo per motivi estetici.
La struttura cristallina (microstruttura) discontinua della ghisa costituisce uno smorzatore delle vibrazioni meccaniche.
A differenza dell’acciaio, che può essere modellato in prevalenza solo per forgiatura (a temperatura di fusione si liquefa, ma resta notevolmente viscoso, quindi può essere fuso solo in forme semplici), la ghisa, per le caratteristiche di grande fluidità alla temperatura di fusione, è usata, in larga misura, anche nella produzione di getti di fusione. Questi consistono nel realizzare la forma negativa di ciò che si vuole ottenere e con la successiva colata della ghisa liquida nello stampo che, andando a occupare la parte vuota, assume la forma desiderata. Le fusioni in ghisa con materiali di qualità, a motivo di tale notevole fluidità, permettono la realizzazione di forme complesse e dettagli minuti. Il raffreddamento dei getti influenza la struttura della ghisa, che risulta bianca o grigia a seconda che il raffreddamento sia stato rapido o graduale.
In passato la fusione della ghisa avveniva esclusivamente in terra; poi si è passati alla fusione in conchiglia; oggi si è arrivati alla colata continua, da cui si ricava la ghisa che è denominata anche ghisa idraulica. Le barre a colata continua, grazie alla loro estrema compattezza ed assoluta assenza di soffiature, si presentano qualitativamente ottime. Il procedimento di colata continua permette di ottenere una barra di profilo costante, accuratamente fusa, ed inoltre le caratteristiche meccaniche risultano nettamente superiori, a parità di lega, a quelle di una tradizionale fusione in terra. Questo tipo di ghisa, come dice il nome, si può usare nella produzione di valvole e componenti idraulici senza il rischio di riscontrare trafilamenti del fluido idraulico a causa delle soffiature.
