trattamenti termici delle ghise_4

Classe 4^ - Tecnologie mecc. di proc. e prod. - UdA n° 1: Materiali metallici, costituzione, trattamenti Trattamenti termici delle ghise
TRATTAMENTI TERMICI DELLE GHISE
Tenendo conto che le ghise hanno le stesse strutture degli acciai (perlite, cementite, ferrite),
anche su di esse é possibile effettuare trattamenti termici. In particolare le ghise grigie possono
essere sottoposte ai trattamenti di tempra, rinvenimento e ricottura. Le ghise bianche, invece,
sono sottoposte al trattamento di malleabilizzazione.
Ricordiamo che le ghise grigie sono quelle che si ottengono in seguito a raffreddamento lento in
forme di terra. La matrice sarebbe completamente ferritica se il raffreddamento del getto fosse
lentissimo; in pratica ciò non avviene per cui una parte di austenite non trasformata in ferrite e
grafite si trasforma in perlite. Un elemento grafitizzante é il silicio.
La ghisa grigia ha Rm = 100 - 150 N/mm2 , HB = 150 - 180
La ghisa grigia é lavorabile alle macchine utensili.
L'immagine seguente rappresenta una ghisa grigia perilitico-ferritica. Sono visibili i grani di
perlite lamellare, i grani chiari di ferrite e la grafite a lamelle scure.
(Ingrandimento 1000 x)
Le ghise bianche si formano in seguito a raffreddamenti rapidi in forme metalliche (conchiglie)
o in presenza di elementi antigrafitizzanti (quali il manganese, il cromo, il molibdeno ...) che
formano carburi.
I getti di ghisa bianca che si sottopongono a malleabilizzazione hanno la seguente composizione
media:
C = 2 - 3,25 %
Si = 0,5 - 1,4 %
Mn = 0,3 - 1 %
S = 0,03 - 0,12 %
P = 0,08 - 1 %
Cr = 1 - 15 %
Ni < 4 %
Mo < 3 %
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La ghisa bianca ha HB = 400 - 450, A = 0 %
La ghisa bianca é inattaccabile dalla lima, lavorabile solo con utensili in metallo duro (carburi
metallici sinterizzati).
L'immagine seguente rappresenta una ghisa bianca eutettica, la cui struttura ledeburitica é costituita
da cristalli neri di perlite, di forma tondeggiante, su fondo bianco di cementite primaria e
secondaria.
(Ingrandimento 200 x)
1) TEMPRA DELLE GHISE GRIGIE
Si effettua soprattutto sulle ghise grigie a matrice perlitica con grana fine.
Lo scopo del trattamento é quello di trasformare, nelle ghise grigie con grafite lamellare, la
matrice perlitica in martensitica, ottenendo così una struttura molto
dura con determinate proprietà fisiche e meccaniche.
A lato é rappresentata una ghisa grigia perlitica a grafite lamellare
(ingrandimento 1000 x).
Il ciclo termico della tempra normale (o diretta) é il seguente:
1) riscaldamento in due tempi, prima a circa 500 °C e poi a 850 870 °C in modo da avere la trasformazione della perlite in austenite
2) permanenza a tale temperatura per un tempo che dipende dallo
spessore dei pezzi (30 minuti per 20 mm di spessore)
3) raffreddamento in acqua, olio o aria soffiata a seconda della
struttura che si vuole ottenere (martensite o bainite).
La figura mostra la struttura martensitica con grafite lamellare in una ghisa grigia temprata.
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(Ingrandimento 500 x)
Le durezze ottenibili sono di 50 - 65 HRC.
Poiché l'elevata durezza provoca fragilità, é necessario eseguire dopo la tempra un
rinvenimento.
Oltre la tempra diretta, sulle ghise é possibile effettuare anche la tempra interrotta e la tempra
scalare bainitica.
Il diagramma di trasformazione seguente rappresenta le curve di Bain di una ghisa. Su di esse
sono segnate le curve di raffreddamento dei principali tipi di tempra (diretta, interrotta, bainitica).
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2) RINVENIEMENTO DELLE GHISE GRIGIE
Effettuato dopo la tempra diretta, il rinvenimento della ghisa ha i seguenti scopi:
attenuare le tensioni
migliorare la resilienza
Il ciclo termico del trattamento, che é simile a quello della "distensione" degli acciai, é il
seguente:
1) riscaldamento a circa 300 °C, se si vuole ottenere la struttura della martensite rinvenuta con
mantenimento di una buona durezza, oppure a 500 °C se si vuole ottenere la struttura della sorbite
con getti che hanno una migliore resilienza e minore durezza
2) raffreddamento in acqua
3) RICOTTURA DELLE GHISE GRIGIE
La ricottura delle ghise grigie può avere due scopi:
eliminare le tensioni interne conseguenti a bruschi raffreddamenti (ricottura di
distensione)
aumentare la lavorabilità dei getti (ricottura di assestamento)
- Ricottura di distensione ( o di stabilizzazione)
Il ciclo termico é il seguente:
1) riscaldamento lento in forno ad una temperatura compresa tra 500 e 650 °C (in circa 4 ore) a
seconda del tipo di ghisa
2) permanenza a tale temperatura a seconda della dimensione dei pezzi (circa un'ora ogni 25
mm di spessore)
3) raffreddamento lentissimo in forno
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Nelle ghise perlitiche la ricottura di distensione elimina le tensioni interne mentre la durezza e la
resistenza a trazione hanno una diminuzione trascurabile.
- Ricottura di lavorabilità (o di assestamento o subcritica)
Il ciclo termico della ricottura di lavorabilità (o di assestamento) é il seguente:
1) riscaldamento ad una temperatura compresa tra 780 e 900 °C
2) permanenza a tale temperatura per qualche ora
3) raffreddamento lento, che può essere dapprima in forno fino alla temperatura di 650 °C e poi
in aria tranquilla fino alla temperatura ambiente
La decomposizione del carbonio combinato (cioè quello presente nella cementite libera e nella
cementite della perlite) in carbonio grafitico determina un notevole addolcimento del getto.
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