Ferro fuso vs Acciaio fuso: Composizione chimica e differenze chiave spiegate

Scegliere tra ferro fuso e acciaio fuso è una decisione fondamentale nell'ingegneria e nella produzione industriale. Sebbene entrambi siano leghe ferrose prodotte tramite fusione, la loro distinta composizione chimica—principalmente il contenuto di carbonio—determina proprietà e applicazioni molto diverse.

Composizione chimica e microstruttura
La differenza fondamentale risiede nel contenuto di carbonio. Ghisa contiene tipicamente dal 2% al 4% di carbonio, insieme all'1% al 3% di silicio. Questo elevato contenuto di carbonio provoca la precipitazione dell'eccesso di carbonio sotto forma di lamelle di grafite (nella ghisa grigia) o noduli (nella ghisa sferoidale) all'interno di una matrice ferrosa. Acciaio fuso , al contrario, ha un contenuto di carbonio molto più basso, generalmente inferiore allo 0,5%, mantenendo il carbonio in soluzione o sotto forma di carburo di ferro, risultando in una microstruttura prevalentemente perlitica o martensitica.

Proprietà Meccaniche e Prestazionali
Questa divergenza strutturale definisce le loro prestazioni:

• Resistenza e duttilità:  Acciaio fuso offre una resistenza a trazione superiore, maggiore resistenza agli urti e duttilità. Può sopportare significative deformazioni prima del cedimento, rendendolo ideale per carichi dinamici. Ghisa , specialmente la ghisa grigia, è resistente a compressione ma relativamente fragile a trazione, con bassa resistenza agli urti.

• Durezza e usura: Alcune ghise, come la ghisa bianca, offrono un'elevata durezza e resistenza all'abrasione. Sebbene l'acciaio fuso possa essere indurito superficialmente, la ghisa offre spesso una migliore resistenza all'usura in determinate applicazioni.

• Smorzamento e lavorabilità:  Ghisa ha un'eccellente capacità di smorzamento delle vibrazioni grazie alle lamine di grafite ed è generalmente più facile da lavorare. Acciaio fuso smorza le vibrazioni in modo meno efficace ma offre una migliore saldabilità e resistenza del cordone di saldatura.

Considerazioni sull'applicazione e sui costi

• Applicazioni tipiche:

  • Ghisa: Utilizzata per blocchi motore, dischi freno, basi di macchine utensili, tubi e pentole, dove sono fondamentali rigidità, smorzamento o resistenza all'usura.

  • Acciaio fuso: Impiegata in componenti strutturali, ingranaggi, parti per macchinari pesanti, serbatoi in pressione e sospensioni automobilistiche, dove sono richieste elevata resistenza, tenacità e resistenza alla fatica.

• Costo: In generale, i costi delle materie prime e di produzione per la ghisa di base sono inferiori rispetto a quelli dell'acciaio fuso. Il processo di produzione dell'acciaio è più energivoro e la fusione dell'acciaio richiede spesso tecnologie di stampo più sofisticate e trattamenti termici successivi alla colata per ottenere le proprietà desiderate.

In sintesi, ghisa è la scelta per componenti economici che necessitano di rigidità, smorzamento e resistenza all'usura. Acciaio fuso è selezionato per parti ad alte prestazioni soggette a urti, sollecitazioni e carichi dinamici in cui la tenacità è fondamentale. La decisione dipende infine da una valutazione precisa dei requisiti meccanici, delle condizioni operative e del costo totale.