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Lo scioglimento del minerale di ferro in una fornace lo rende più forte e malleabile. I metallurgisti versano il metallo fuso in stampi e lo lasciano raffreddare e solidificare, producendo la ghisa. La temperatura del forno e i materiali aggiunti, o "leganti", al ferro fuso determinano le caratteristiche esatte del prodotto finito. Il ferro duttile e malleabile sono entrambi formati dalla fusione del minerale, ma ci sono molte differenze tra questi due tipi di metallo.
senso
Un materiale malleabile può essere martellato in una forma diversa senza fessurazioni o crepe. Un materiale duttile può essere allungato in un lungo filamento sottile come un filo. Quando si tratta di ferro, questi termini sono in qualche modo fuorvianti. Entrambi i tipi di ferro rispondono bene al martellamento, inoltre possono essere allungati nei filamenti; ma nel caso del ferro duttile ciò avviene in maggiore proporzione.
sviluppo
Le prime forme di ghisa, note come "grigio" e "bianco", si sono rivelate molto fragili e soggette a crepe in compressione. Il ferro malleabile, un miglioramento significativo, era più facile da modellare e meno fragile. Fino al 1943, rimase la forma dominante della ghisa, mentre Keith Dwight Millis del laboratorio di ricerca della American International Nickel Co. sviluppò il ferro duttile, un metallo ancora più forte e flessibile.
produzione
Per produrre il ferro malleabile, gli operai della fonderia sciolgono 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, i lavoratori aggiungono minerale ematite. La produzione di ghisa duttile è più semplice. Mentre gli operai fonditori sciolgono il minerale di ferro, aggiungono cerio, sodio o magnesio. La lega risultante viene colata in stampi che poi si appoggia a raffreddare.
composizione
Il processo di ricottura del ferro malleabile provoca la formazione di piccole particelle di carbonio di forma irregolare. Danno al metallo più forza e flessibilità della ghisa rispetto ai periodi precedenti. Nel ferro duttile, 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 forte e permettendogli di essere piegato, attorcigliato e allungato con maggior successo rispetto al malleabile.
getto
Quando il ferro malleabile viene colato e modellato, si ritrae considerevolmente mentre si raffredda. I metallurgisti della fonderia dovrebbero coprire lo stampo con il minerale fuso, noto come "alimentatore", per ottenere la forma desiderata. Il ferro duttile si ritira molto meno del ferro malleabile mentre si solidifica nello stampo. Questa assenza di ritrazione rende il ferro duttile meno incline a formare difetti interni e punti deboli causati dal processo di fusione rispetto al ferro malleabile.
proprietà
Gli metallurgisti possono estrarre un campione di prova di 5 cm di ferro duttile, dal 18 al 30% in più rispetto alla lunghezza originale. Al contrario, il ferro malleabile si estende solo del 10%. Il ferro duttile ha un "carico di snervamento" più elevato del ferro malleabile, il che significa che può sopportare carichi più elevati e temperature più elevate. Tuttavia, secondo la fonderia americana Kirkpatrick, il ferro malleabile è la scelta migliore quando si desidera modellare parti o fogli sottili.
costo
Il ferro duttile utilizza un alimentatore metallico inferiore. Richiede anche meno riscaldamento del ferro malleabile e quindi consuma meno energia. Queste considerazioni mostrano che è molto più economico per i produttori produrre ferro duttile piuttosto che ferro malleabile.
usi
Entrambi i tipi di ferro sono robusti, resistenti e adatti alla lavorazione in nuovi formati. Il ferro duttile viene utilizzato per fabbricare tubi e componenti automobilistici, come alberi a gomito, alberi per camion e mozzi delle ruote. Il ferro malleabile è adatto per le situazioni in cui deve essere appiattito e modellato mediante martellamento. Generalmente, i metallurgisti lo usano per oggetti in ferro battuto come parentesi e cancelli.