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La fusione del minerale di ferro in una fornace lo rende più forte e più malleabile. I metallurgisti versano il metallo fuso negli stampi e lo lasciano raffreddare e solidificare, producendo ghisa. La temperatura del forno ed i materiali aggiunti, o "leganti", al ferro fuso determinano le esatte caratteristiche del prodotto finito. Il ferro duttile e quello malleabile sono entrambi formati dalla fusione del minerale, ma ci sono molte differenze tra questi due tipi di metallo.
Senso
Puoi martellare un materiale malleabile in una forma diversa senza causarne la rottura o la rottura. Un materiale duttile può essere allungato in un filamento lungo e sottile, come un filo. Quando si parla di ferro, questi termini sono in qualche modo fuorvianti. Entrambi i tipi di ferro rispondono bene al martellamento, inoltre possono essere allungati in filamenti; ma nel caso del ferro duttile ciò si verifica in misura maggiore.
Sviluppo
Le prime forme di ghisa, note come "grigia" e "bianca", si sono rivelate molto fragili e soggette a fessurazioni sotto compressione. La ghisa malleabile, un miglioramento significativo, era più facile da modellare e meno fragile. Fino al 1943, la forma dominante di ghisa rimase, quando Keith Dwight Millis del laboratorio di ricerca della International Nickel Co. negli Stati Uniti sviluppò la ghisa duttile, un metallo ancora più forte e flessibile.
Produzione
Per produrre ferro malleabile, i lavoratori della fonderia fondono il minerale di ferro e lo raffreddano rapidamente versandolo negli stampi. Li riscaldano a circa 926,5 gradi Celsius per un massimo di 100 ore, prima di lasciarli raffreddare lentamente. Durante questo processo di tempra o "ricottura", i lavoratori aggiungono minerale di ematite. La produzione di ghisa sferoidale è più semplice. Quando i lavoratori della fonderia fondono il minerale di ferro, aggiungono cerio, sodio o magnesio. La lega risultante viene fusa in stampi che vengono poi lasciati raffreddare.
Composizione
Il processo di inanellamento del ferro malleabile provoca la formazione di piccole particelle di carbonio di forma irregolare. Danno al metallo più resistenza e flessibilità rispetto alla ghisa di periodi precedenti. Nella ghisa sferoidale, i materiali aggiunti durante la fusione aiutano a formare sfere di carbonio più regolari. Questa composizione sferoidale conferisce al metallo meno difetti interni, rendendolo più resistente e permettendogli di essere curvato, attorcigliato e allungato con più successo che malleabile.
Modanatura
Quando la ghisa malleabile viene colata e modellata, si ritrae notevolmente mentre si raffredda. I metalmeccanici della fonderia devono coprire lo stampo con il minerale fuso, noto come "alimentatore", per ottenere la forma desiderata. Il ferro duttile si ritrae molto meno del ferro malleabile quando si solidifica nello stampo. Questa assenza di ritiro rende la ghisa sferoidale meno probabilità di formare difetti interni e punti deboli causati dal processo di fusione rispetto alla ghisa malleabile.
proprietà
I metallurgisti possono estrarre un campione di prova di 5 cm di ghisa sferoidale, dal 18 al 30% più lungo della lunghezza originale. D'altra parte, la ghisa malleabile è solo il 10% più lunga. Il ferro duttile ha un "limite elastico" più elevato rispetto al ferro malleabile, il che significa che può sopportare carichi e temperature più elevate. Tuttavia, secondo la fonderia americana Kirkpatrick, la ghisa malleabile è la scelta migliore quando si tratta di stampare parti sottili o fogli.
Costo
Il ferro duttile utilizza meno alimentatore di metallo. Inoltre richiede meno riscaldamento rispetto al ferro malleabile e quindi utilizza meno energia. Queste considerazioni dimostrano che è molto più economico per i produttori produrre ghisa sferoidale anziché malleabile.
Utilizza
Entrambi i tipi di ferro sono resistenti, durevoli e adatti per la lavorazione in nuove forme. La ghisa sferoidale viene utilizzata per produrre tubi e parti di automobili, come alberi a gomiti, assali per camion e mozzi delle ruote. La ghisa malleabile è abbastanza adatta per situazioni in cui deve essere appiattita e martellata. I metallurgici generalmente lo usano per articoli in "ferro battuto", come supporti e cancelli.