ghisahè un gruppu di leghe di ferru-carbonu cù un cuntenutu di carbone più grande di 2%.A so utilità deriva da a so temperatura di fusione relativamente bassa.Les constituants de l'alliage influent sur sa couleur lorsqu'il est fracturé : la fonte blanche contient des impuretés de carbure qui permettent aux fissures de passer directement, la fonte grise a des écailles de graphite qui dévient une fissure passante et déclenchent d'innombrables nouvelles fissures lorsque le matériau se brise, et la fonte ductile a des sphères. "noduli" di grafite chì impediscenu a crepa di più prugressu.

U carbone (C) chì varieghja da 1,8 à 4% in peso, è u siliciu (Si) 1-3% in peso, sò i principali elementi di lega di ferru.Allie di ferru cù un cuntenutu di carbone più bassu sò cunnisciuti com'è azzaru.

A ghisa tende à esse fragile, eccettu i ghisa malleable.Cù u so puntu di fusione relativamente bassu, a bona fluidità, a castabilità, a machinabilità eccellente, a resistenza à a deformazione è a resistenza à l'usura, i ghisa sò diventati un materiale di ingegneria cù una larga gamma di applicazioni è sò usati in tubi, macchine è parti di l'industria automobilistica, cum'è cilindru. teste, blocchi di cilindri è casse di trasmissione.Hè resistente à i danni da l'ossidazione.

I primi artefatti di ghisa datanu à u V seculu aC, è sò stati scuperti da l'archeologi in ciò chì hè oghje Jiangsu in Cina.U ghisa hè stata utilizata in a Cina antica per a guerra, l'agricultura è l'architettura.Duranti u 15u seculu, u ghisa hè stata utilizata per cannoni in Borgogna, Francia, è in Inghilterra durante a Riforma.A quantità di ghisa usata per i cannoni necessitava una pruduzzione à grande scala. U primu ponte di ghisa hè statu custruitu durante l'anni 1770 da Abraham Darby III, è hè cunnisciutu cum'è U Ponte di Ferru in Shropshire, Inghilterra.U ghisa era ancu usatu in a custruzzione di l'edificazioni.

Elementi di lega

I pruprietà di u ghisa sò cambiati per aghjunghje vari elementi di lega, o alloyants.Dopu à u carbone, u siliciu hè l'alliante più impurtante perchè forza u carbone fora di suluzione.Un bassu percentinu di siliciu permette à u carbone di stà in suluzione chì formanu carburu di ferru è a produzzione di ghisa bianca.Un altu percentualità di silicuu forza u carbone fora di a suluzione formandu grafite è a produzzione di ghisa grisa.L'altri agenti di ligazione, manganese, cromu, molibdenu, titaniu è vanadiu contru u silicuu, prumove a retenzioni di carbone, è a furmazione di quelli carburi.Nickel è ramu cresce forza, è machinability, ma ùn cambia a quantità di grafite furmatu.U carbone in a forma di grafite risultati in un ferru più suave, reduces shrinkage, diminuisce a forza, è diminuite a densità.Sulphur, in gran parte un contaminante quandu prisente, forma sulfuru di ferru, chì impedisce a furmazione di grafite è aumenta a durezza.U prublema cù u sulfuru hè chì rende u ferru fusu viscosu, chì provoca difetti.Per contru à l'effetti di u sulfuru, u manganese hè aghjuntu perchè i dui formanu in sulfuru di manganese invece di sulfuru di ferru.U sulfuru di manganese hè più liggeru di u funnu, cusì tende à flutterà fora di u funnu è in a slag.A quantità di manganese necessaria per neutralizà u sulphur hè 1,7 × cuntenutu di sulphur + 0,3%.Se più di questa quantità di manganese hè aghjuntu, u carburu di manganese si forma, chì aumenta a durezza è u friddu, salvu in u ferru grisgiu, induve finu à 1% di manganese aumenta a forza è a densità.

U nichel hè unu di l'elementi di lega più cumuni perchè raffina a struttura di perlite è grafite, migliurà a tenacità, è uniforma e differenze di durezza trà i grossi di a sezione.U cromu hè aghjuntu in picculi quantità per riduce u grafitu liberu, pruduce chill, è perchè hè un stabilizzatore di carbure putente;nickel hè spessu aghjuntu in cunghjunzione.Una piccula quantità di stagnu pò esse aghjuntu cum'è sustitutu di 0,5% di cromu.U ramu hè aghjuntu in a ladle o in u furnace, nantu à l'ordine di 0,5-2,5%, per diminuisce u chill, raffinà u grafite, è crescenu a fluidità.U molibdenu hè aghjuntu à l'ordine di 0,3-1% per aumentà u chill è raffinà a struttura di grafite è perlita;hè spessu aghjuntu in cunghjunzione cù nickel, ramu è cromu per furmà ferri d'alta forza.U titaniu hè aghjuntu cum'è degaser è deoxidizer, ma ancu aumenta a fluidità.0,15-0,5% di vanadiu hè aghjuntu à u ghisa per stabilizzà a cementite, aumentà a durezza è aumenta a resistenza à l'usura è u calore.0,1-0,3% zirconiu aiuta à furmà grafite, deoxidize, è crescenu a fluidità.

In u funnu di ferru maleable, u bismutu hè aghjuntu, nantu à a scala di 0,002-0,01%, per aumentà quantu siliciu pò esse aghjuntu.In u ferru biancu, u boru hè aghjuntu à aiutà à a produzzione di ferru maleable;riduce ancu l'effettu grossante di bismutu.

Ferru grisgiu

A ghisa grisa hè carattarizata da a so microstruttura grafitica, chì provoca fratture di u materiale per avè un aspettu grisgiu.Hè u ghisa più cumune utilizatu è u materiale di ghisa più utilizatu basatu annantu à u pesu.A maiò parte di i ferri sò una cumpusizioni chimica di 2,5-4,0% di carbone, 1-3% di siliciu, è u restu di ferru.A ghisa grisa hà menu forza di trazione è resistenza à u scossa cà l'acciaio, ma a so forza di compressione hè paragunabili à l'acciaio di carbonu bassu è mediu.Queste proprietà meccaniche sò cuntrullate da a dimensione è a forma di i fiocchi di grafite prisenti in a microstruttura è ponu esse carattarizatu secondu e linee guidate da l'ASTM.

Ghisa bianca

A fonte bianca mostra superfici fratturate bianche per a prisenza di un precipitatu di carburu di ferru chjamatu cementite.Avec une teneur en silicium inférieure (agent de graphitisation) et une vitesse de refroidissement plus rapide, le carbone dans la fonte blanche précipite hors de la fonte sous forme de cémentite à phase métastable, Fe.₃C, invece di grafite.A cementite chì precipita da a fusione forma cum'è particelle relativamente grandi.À mesure que le carbure de fer précipite, il retire le carbone de la fonte originale, déplaçant le mélange vers celui qui est plus proche de l'eutectique, et la phase restante est l'austénite fer-carbone inférieure (qui au refroidissement pourrait se transformer en martensite).Questi carburi eutettici sò troppu grande per furnisce u benefiziu di ciò chì si chjama l'indurimentu di precipitazione (cum'è in certi acciai, induve i precipitati di cementite assai più chjuchi puderanu inibisce [deformazione plastica] impedendu u muvimentu di dislocazioni attraversu a matrice di ferrite di ferru pura).Piuttostu, aumentanu a durezza grossa di a fonte solu in virtù di a so propria durezza assai alta è a so frazione di voluminu sustanziale, cusì chì a durezza di massa pò esse approssimata da una regula di mischi.In ogni casu, offrenu durezza à spensu di durezza.Siccomu u carburu custituisce una gran parte di u materiale, u ferru biancu pò esse classificatu raghjone cum'è un cermet.U ferru biancu hè troppu fragile per l'usu in parechji cumpunenti strutturali, ma cù una bona durezza è resistenza à l'abrasione è un costu relativamente bassu, trova l'usu in tali applicazioni cum'è e superfici di usura (impeller è volute) di pompe per slurry, rivestimenti di cunchiglia è barre di sollevatore in bola. mulini è mulini autogenous grinding, palle è anelli in pulverisers di carbone, è i denti di un bucket di scavà di una retroescavatrice (ancu s'ellu ci hè un azzaru martensitic medium-carbon hè più cumuni per sta dumanda).

Hè difficiuli di rinfriscà i castings grossi abbastanza veloce per solidificà a fusione cum'è ghisa bianca tutta a strada.In ogni casu, u rinfrescante rapidu pò esse usatu per solidificà una cunchiglia di ghisa bianca, dopu chì u restu si rinfriscà più lentamente per furmà un core di ghisa grisa.U casting risultatu, chjamatu afusione à freddo, hà i beneficii di una superficia dura cù un internu un pocu più duru.

L'aliaghji di ferru biancu d'altu cromu permettenu i castings massivi (per esempiu, un impeller di 10 tunnellate) per esse fusi in sabbia, postu chì u cromu riduce a freccia di rinfrescamentu necessariu per pruduce carburi à traversu i più grossi di materiale.U cromu pruduce ancu carburi cù una resistenza à l'abrasione impressiunanti.Sti ligami di cromu altu attribuisce a so durezza superiore à a prisenza di carburi di cromu.A forma principale di sti carburi sò l'eutectica o primaria M₇C₃carburi, induve "M" rapprisenta ferru o cromu è pò varià secondu a cumpusizioni di l'alia.I carburi eutettici si formanu cum'è fasci di bastoncini esagonali cavi è crescenu perpendicularmente à u pianu basale esagonale.A durezza di sti carburi sò in a gamma di 1500-1800HV.

Ghisa malleabile

U ferru malleable principia cum'è una fusione di ferru biancu chì hè dopu trattatu termicamente per un ghjornu o dui à circa 950 ° C (1.740 ° F) è dopu rinfriscatu annantu à un ghjornu o dui.In u risultatu, u carbone in u carburu di ferru si trasforma in grafite è ferrite più carbone (austenite).U prucessu lentu permette à a tensione di a superficia di furmà u grafite in particeddi sferoidali piuttostu cà fiocchi.A causa di u so rapportu d'aspettu più bassu, i sferoidi sò relativamente brevi è distanti l'una di l'altru, è anu una sezione trasversale più bassa vis-a-vis un crack propagazione o fonone.Hanu ancu cunfini smussati, in uppusizione à i fiocchi, chì allevianu i prublemi di cuncentrazione di stress chì si trovanu in u ferru grisgiu.In generale, e pruprietà di u ghisa maleable sò più simili à quelli di l'acciaio dolce.Ci hè un limitu à quantu grande una parte pò esse ghjittata in ferru malleable, cum'è hè fatta da ghisa bianca.

Ghisa duttile