Che cosa è ghisa grigia – Ghisa grigia – Definizione
Nell’ingegneria dei materiali, le ghise sono una classe di leghe ferrose con contenuto di carbonio superiore a 2,14% in peso. In genere, le ghise contengono dal 2,14% al 4,0% di carbonio e ovunque dallo 0,5% al 3% di silicio. Le leghe di ferro con contenuto di carbonio inferiore sono note come acciaio. La differenza è che le ghise possono trarre vantaggio dalla solidificazione eutettica nel sistema binario ferro-carbonio. Il termine eutettico è greco per “fusione facile o ben” e il punto eutettico rappresenta la composizione sul diagramma di fase in cui viene raggiunta la temperatura di fusione più bassa. Per il sistema ferro-carbonio il punto eutettico si verifica con una composizione di 4,26 wt % C e una temperatura di 1148°C.
Vedi anche: Tipi di ghisa
Ghisa grigia-Ghisa grigia
La ghisa grigia è il tipo più antico e più comune di ferro esistente e probabilmente ciò che la maggior parte delle persone pensa quando sente il termine “ghisa”. Il contenuto di carbonio e silicio delle ghise grigie varia tra 2,5 e 4,0% in peso e 1,0 e 3,0% in peso, rispettivamente.
La ghisa grigia è caratterizzata dalla sua microstruttura grafitica, che fa sì che le fratture del materiale abbiano un aspetto grigio. Ciò è dovuto alla presenza di grafite nella sua composizione. Nella ghisa grigia la grafite si forma come scaglie, assumendo una geometria tridimensionale.
La ghisa grigia ha meno resistenza alla trazione e resistenza agli urti rispetto all’acciaio, ma la sua resistenza alla compressione è paragonabile all’acciaio a basso e medio carbonio. La ghisa grigia ha una buona conduttività termica e una capacità termica specifica, quindi viene spesso utilizzata nelle pentole e nei rotori dei freni.
Riepilogo
| Nome | Grigio Ferro |
| Fase STP | N/A |
| Densità | 7150 kg/m3 |
| Resistenza alla Trazione | 395 MPa |
| carico di Snervamento | N/A |
| Modulo di Elasticità normale | 124 GPa |
| Durezza Brinell | 235 BHN |
| Punto di Fusione: | 1260 °C |
| Conducibilità Termica | 53 W/mK |
| Capacità termica | 460 J/g K |
| Prezzo | 1.2 $/kg |
Ghisa grigia sono anche un’ottima capacità di smorzamento, che è dato dalla grafite perché assorbe l’energia e la converte in calore. Una grande capacità di smorzamento è auspicabile per i materiali utilizzati in strutture in cui vengono indotte vibrazioni indesiderate durante il funzionamento come basi di macchine utensili o alberi motore. Materiali come ottone e acciaio hanno piccole capacità di smorzamento che consentono di trasmettere l’energia delle vibrazioni attraverso di esse senza attenuazione.
93%
3%
2%
le Proprietà della Ghisa Grigia – ASTM A48 Classe 40
Le proprietà dei materiali sono proprietà intensive, il che significa che sono indipendenti dalla quantità di massa e possono variare da luogo a luogo all’interno del sistema in qualsiasi momento. La base della scienza dei materiali comporta lo studio della struttura dei materiali e la loro relazione con le loro proprietà (meccaniche, elettriche ecc.). Una volta che uno scienziato dei materiali conosce questa correlazione struttura-proprietà, può quindi continuare a studiare le prestazioni relative di un materiale in una data applicazione. I principali fattori determinanti della struttura di un materiale e quindi delle sue proprietà sono i suoi elementi chimici costituenti e il modo in cui è stato trasformato nella sua forma finale.
Proprietà meccaniche della ghisa grigia-ASTM A48 Classe 40
I materiali sono spesso scelti per varie applicazioni perché hanno combinazioni desiderabili di caratteristiche meccaniche. Per le applicazioni strutturali, le proprietà dei materiali sono cruciali e gli ingegneri devono tenerne conto.
Resistenza della ghisa grigia-ASTM A48 Classe 40
Nella meccanica dei materiali, la resistenza di un materiale è la sua capacità di resistere a un carico applicato senza guasti o deformazioni plastiche. La resistenza dei materiali considera fondamentalmente la relazione tra i carichi esterni applicati a un materiale e la deformazione o il cambiamento risultante nelle dimensioni del materiale. La forza di un materiale è la sua capacità di resistere a questo carico applicato senza guasti o deformazioni plastiche.
Resistenza alla trazione
Resistenza alla trazione di ghisa grigia (ASTM A48 classe 40) è 295 MPa.
La resistenza alla trazione è il massimo sulla curva di sforzo-deformazione dell’ingegneria. Ciò corrisponde allo stress massimo che può essere sostenuto da una struttura in tensione. La resistenza alla trazione è spesso ridotta a “resistenza alla trazione” o anche a “l’ultimo.”Se questo stress viene applicato e mantenuto, si verificherà una frattura. Spesso, questo valore è significativamente superiore alla tensione di snervamento (fino al 50-60 percento in più rispetto alla resa per alcuni tipi di metalli). Quando un materiale duttile raggiunge la sua massima resistenza, sperimenta il collo dove l’area della sezione trasversale si riduce localmente. La curva stress-deformazione non contiene sollecitazioni superiori alla resistenza finale. Anche se le deformazioni possono continuare ad aumentare, lo stress di solito diminuisce dopo che è stata raggiunta la forza finale. È una proprietà intensiva; quindi il suo valore non dipende dalla dimensione della provetta. Tuttavia, dipende da altri fattori, come la preparazione del campione, la presenza o meno di difetti superficiali e la temperatura dell’ambiente di prova e del materiale. Le resistenze alla trazione variano da 50 MPa per un alluminio fino a 3000 MPa per acciai ad altissima resistenza.
Modulo di elasticità di Young
Modulo di elasticità di Young di ghisa grigia (ASTM A48 Classe 40) è 124 GPa.
Il modulo di elasticità di Young è il modulo elastico per tensioni di trazione e compressione nel regime di elasticità lineare di una deformazione uniassiale e viene solitamente valutato mediante prove di trazione. Fino a uno stress limitante, un corpo sarà in grado di recuperare le sue dimensioni sulla rimozione del carico. Le sollecitazioni applicate fanno sì che gli atomi in un cristallo si spostino dalla loro posizione di equilibrio. Tutti gli atomi sono spostati della stessa quantità e mantengono ancora la loro geometria relativa. Quando le sollecitazioni vengono rimosse, tutti gli atomi ritornano alle loro posizioni originali e non si verifica alcuna deformazione permanente. Secondo la legge di Hooke, lo stress è proporzionale alla tensione (nella regione elastica) e la pendenza è il modulo di Young. Il modulo di Young è uguale allo stress longitudinale diviso per lo sforzo.
Durezza della ghisa grigia-ASTM A48 Classe 40
La durezza Brinell della ghisa grigia (ASTM A48 classe 40) è di circa 235 MPa.
Nella scienza dei materiali, la durezza è la capacità di resistere alla rientranza superficiale (deformazione plastica localizzata) e ai graffi. La durezza è probabilmente la proprietà del materiale più mal definita perché può indicare resistenza ai graffi, resistenza all’abrasione, resistenza alla rientranza o persino resistenza alla modellatura o alla deformazione plastica localizzata. La durezza è importante dal punto di vista ingegneristico perché la resistenza all’usura da attrito o erosione da vapore, olio e acqua generalmente aumenta con la durezza.
La prova di durezza di Brinell è una delle prove di durezza della rientranza, che è stata sviluppata per prova di durezza. Nei test Brinell, un penetratore duro e sferico viene forzato sotto un carico specifico nella superficie del metallo da testare. Il test tipico utilizza una sfera in acciaio temprato con diametro di 10 mm (0,39 in) come penetratore con una forza di 3.000 kgf (29,42 kN; 6.614 lbf). Il carico viene mantenuto costante per un tempo specificato (tra 10 e 30 s). Per i materiali più molli, una più piccola forza è usata; per i materiali più duri, una sfera del carburo di tungsteno è sostituita per la sfera d’acciaio.
Il test fornisce risultati numerici per quantificare la durezza di un materiale, che è espressa dal numero di durezza Brinell-HB. Il numero di durezza Brinell è designato dagli standard di prova più comunemente utilizzati (ASTM E10-14 e ISO 6506-1:2005) come HBW (H dalla durezza, B da brinell e W dal materiale del penetratore, carburo di tungsteno (wolfram)). Nelle precedenti norme HB o HBS erano usati per riferirsi a misurazioni effettuate con indenters in acciaio.
Il numero di durezza Brinell (HB) è il carico diviso per la superficie della rientranza. Il diametro dell’impronta viene misurato con un microscopio con una scala sovrapposta. Il numero di durezza Brinell è calcolato dall’equazione:
Ci sono una varietà di metodi di prova di uso comune (ad esempio Brinell, Knoop, Vickers e Rockwell). Sono disponibili tabelle che correlano i numeri di durezza dai diversi metodi di prova in cui è applicabile la correlazione. In tutte le scale, un numero elevato di durezza rappresenta un metallo duro.
Proprietà termiche della ghisa grigia-ASTM A48 Classe 40
Le proprietà termiche dei materiali si riferiscono alla risposta dei materiali alle variazioni della loro temperatura e all’applicazione del calore. Come un solido assorbe energia sotto forma di calore, la sua temperatura aumenta e le sue dimensioni aumentano. Ma diversi materiali reagiscono all’applicazione del calore in modo diverso.
La capacità termica, l’espansione termica e la conducibilità termica sono proprietà che sono spesso critiche nell’uso pratico dei solidi.
Punto di fusione di ghisa grigia-ASTM A48 Classe 40
Punto di fusione di ghisa grigia-acciaio ASTM A48 è di circa 1260°C.
In generale, la fusione è un cambiamento di fase di una sostanza dal solido alla fase liquida. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale si verifica questo cambiamento di fase. Il punto di fusione definisce anche una condizione in cui il solido e il liquido possono esistere in equilibrio.
Conducibilità termica del ghisa grigio-ASTM A48 Classe 40
La conducibilità termica del ghisa grigio-ASTM A48 è 53 W / (m. K).
Le caratteristiche di trasferimento di calore di un materiale solido sono misurate da una proprietà chiamata conducibilità termica, k (o λ), misurata in W/m.K. È una misura della capacità di una sostanza di trasferire calore attraverso un materiale per conduzione. Si noti che la legge di Fourier si applica per tutta la materia, indipendentemente dal suo stato (solido, liquido o gas), quindi, è anche definita per liquidi e gas.
La conduttività termica della maggior parte dei liquidi e dei solidi varia con la temperatura. Per i vapori, dipende anche dalla pressione. Generalmente:
La maggior parte dei materiali sono quasi omogenei, quindi di solito possiamo scrivere k = k (T). Simili definizioni sono associati con conducibilità termica y – e z-indicazioni (ky, kz), ma per un materiale isotropo la conducibilità termica è indipendente dalla direzione del trasferimento, kx = ky = kz = k.
Dipartimento per l’Energia, la Scienza dei Materiali. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 e 2. Gennaio 1993.
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Eberhart, Mark (2003). Perché le cose si rompono: capire il mondo dal modo in cui si disgrega. Armonia. ISBN 978-1-4000-4760-4.
Gaskell, David R. (1995). Introduzione alla Termodinamica dei materiali (4a ed.). Taylor e Francis Publishing. ISBN 978-1-56032-992-3.
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Vedi sopra:
Ghisa
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