Ghisa: differenze tra le versioni

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{{F|chimica|dicembre 2021}}{{Materiale

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{{C|Bisogna correggere molti valori numerici (vedi discussione)|chimica|gennaio 2012}}

{{Materiale

|nome = Ghisa

|immagine1_nome =

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|titolo_caratteristiche_generali =

|composizione = Ferro e grafite (o cementite) %C>2,1

|aspetto = È di colore grigio scuro

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}}

La '''ghisa''' (detta anche fino all'[[XIX secolo|Ottocento]] '''ferraccio'''<ref>{{cita web|url=http://dizionari.corriere.it/dizionario_italiano/F/ferraccio.shtml|titolo=il Sabatini Coletti Dizionario della Lingua Italiana|accesso=21/2/149 ottobre 2022}}</ref> per la minore qualità e la peggiore lavorabilità rispetto all'[[acciaio]] dolce]]) è una [[legaLeghe (metallurgia)ferrose|lega ferrosa]] costituita principalmente da [[ferro]]- e [[carbonio]] (o lega ferrosa) con tenore di carbonio relativamente alto (2,06% < C < 6,67% che è il limite di saturazione) ottenuta per [[Riduzione (chimica)|riduzione]] o comunque trattamento a caldo dei minerali di ferro.

Le ghise si classificano come ipoeutettiche, eutettiche o ipereutettiche se il tenore di carbonio è rispettivamente minore di 4,3%, uguale a 4,3% o maggiore di 4,3%<ref>{{cita web|url=http://www.treccani.it/enciclopedia/ghisa/|titolo=Ghisa|editore=treccani.it|accesso=14 marzo 2019}}</ref>. (Le leghe ferrose con tenore di carbonio 0,0608% < C < 2,06% sono gli [[acciaio|acciai]]).

La ghisa fonde a circa 1150 °C con tenore di carbonio 4,3% (punto [[eutettico]]) fonde a circa 1150&nbsp;°C. All'aumentare o al diminuire del tenore di carbonio la temperatura di fusione aumenta.

La ghisa fonde a circa 1150 °C con tenore di carbonio 4,3% (punto [[eutettico]]). All'aumentare o al diminuire del tenore di carbonio la temperatura di fusione aumenta.

==Produzione==

[[ImmagineFile:Iron Bridge.JPG|thumb|upright=1.4|L<nowiki>'</nowiki>[[Iron Bridge]], ponte che attraversa il [[Severn]], realizzato interamente in ghisa]]

[[File:Castingiron.jpg|thumb|Fusione della ghisa]]

[[File:Cast iron stove.jpg|thumb|Stufa in ghisa]]

[[File:Pfanne (Gusseisen).jpg|thumb|Padella di ghisa]]

La produzione della ghisa avviene generalmente per riduzione degli ossidi di ferro mediante la combustione di carbon coke a contatto con gli stessiessi, in apparecchiature chiamate [[altoforno|altiforni]]. Il minerale viene disposto a strati alternati con carbon coke a basso tenore di zolfo; il ferro contenuto nel minerale, quando raggiunge lo stato fusoliquido, cola verso il basso raccogliendosie viene raccolto in appositi contenitori. chiamatiDagli cordellini[[anni 1990|anni '90 del Novecento]] l'industria dispone del processo [[Corex]] che può sostituire l'altoforno comportando numerosi vantaggi, tra cui l'eliminazione della [[Carbone#Coke|cokeria]]<ref>{{cita web|url=http://ietd.iipnetwork.org/content/corex-process|titolo=Corex Process|editore=Industrial Efficiency Technological Database http://ietd.iipnetwork.org|accesso=14 marzo 2019|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20180806210118/http://ietd.iipnetwork.org/content/corex-process|dataarchivio=6 agosto 2018|urlmorto=sì}}</ref>.

L'impiego principale della ghisa è quello intermedio nella produzione di acciaio, che si ottiene per decarburazione della ghisa in apparecchiature dette [[convertitore Bessemer|convertitori]] in cui viene insufflato ossigeno (o aria): questoil gas, combinandosireagendo con il carbonio, ne riduce il tasso nel metallo fuso e viene evacuato come anidride carbonica.

A partire dagli [[anni 1990|anni novanta del novecento]] è disponibile industrialmente il processo [[Corex]] che può sostituire l'altoforno introducendo numerosi vantaggi (tra cui l'eliminazione della [[Carbone#Coke|cokeria]]).

Rispetto all'acciaio dolce (C < 1,5%), la ghisa presentaha una maggiore durezza e, quindi maggior resistenza all'abrasione, e minore [[Resilienza (ingegneria)|resilienza]] e, quindi maggiore fragilità,. inoltre haHa un coefficiente di [[dilatazione termica]] più basso (0,00001010 ppm contro 012 ppm,000012 cioè circa il 20% in meno),; questa caratteristica, aggiunta all'effetto lubrificante del carbonio presente nella lega sotto forma di grafite, la rende adatta per accoppiamenti ove vi siano variazioni di temperatura. Inoltre l'elevato contenuto del carbonio nella ghisa ha un notevole effetto antiruggine, cosicché i manufatti in ghisa, specialmente gli arredi urbani ([[panchina|panchine]], [[fontana|fontanelle]], [[Chiusino|chiusini]]), spesso vengono verniciati non ai fini protettivi, ma solo per motivi estetici.

L'impiego principale della ghisa è quello intermedio nella produzione di acciaio, che si ottiene per decarburazione della ghisa in apparecchiature dette [[convertitore Bessemer|convertitori]] in cui viene insufflato ossigeno (o aria): questo, combinandosi con il carbonio, ne riduce il tasso nel metallo fuso e viene evacuato come anidride carbonica.

Rispetto all'acciaio dolce (C < 1,5%), la ghisa presenta maggiore durezza e quindi resistenza all'abrasione, e minore [[Resilienza (ingegneria)|resilienza]] e quindi maggiore fragilità, inoltre ha un coefficiente di dilatazione termica più basso (0,000010 contro 0,000012), questa caratteristica, aggiunta all'effetto lubrificante del carbonio presente nella lega sotto forma di grafite, la rende adatta per accoppiamenti ove vi siano variazioni di temperatura.

La presenza del carbonio in elevata quantità nella ghisa ha, inoltre, una notevole attività antiruggine, così che spesso i manufatti in ghisa, e specialmente gli arredi urbani ([[panchina|panchine]], [[fontana|fontanelle]], [[Chiusino|chiusini]]), sono verniciati non al fine di una particolare protezione, ma solo per motivi estetici.

La struttura cristallina (microstruttura) discontinua della ghisa costituisce uno smorzatore delle vibrazioni meccaniche.

A differenza dell'acciaio, che può essere modellato in prevalenza solo per forgiatura (o laminazione, dato che a temperatura di fusione si liquefa, ma restarestando notevolmente viscoso, quindi può essere fuso solo in forme semplici), la ghisa, per lela caratteristiche disua grandebassa fluiditàviscosità alla temperatura di fusione, è usata, in larga misura, anche nella produzione di getti di fusione. Questi consistono nel realizzare la forma negativa di ciò che si vuole ottenere e concolare lapoi successivanello colatastampo dellala ghisa liquida nello stampo che, andando a occupare la parte vuota, assume la forma desiderata. Le fusioni in ghisa con materiali di qualità permettono di ottenere forme complesse e dettagli minuti. La velocità di raffreddamento dei getti influenza la struttura della ghisa che risulta bianca se il raffreddamento è rapido o grigia se è lento.

Le fusioni in ghisa con materiali di qualità, a motivo di tale notevole fluidità, permettono la realizzazione di forme complesse e dettagli minuti.

Il raffreddamento dei getti influenza la struttura della ghisa, che risulta bianca o grigia a seconda che il raffreddamento sia stato rapido o graduale.

In passato la [[fusione (industria)|fusione]] della ghisa avveniva esclusivamente [[colata in terra|in terra]]; poi si è passati alla [[colata in conchiglia|fusione in conchiglia]]; oggi si è arrivati alla colata continua, da cui si ricava la ghisa che è denominata anchecosiddetta '''ghisa idraulica'''. Le barre a colata continua, grazie alle loro estrema compattezza e assoluta assenza di soffiature, hanno un'ottima qualità e un profilo costante; a parità di lega, le caratteristiche meccaniche risultano nettamente migliori di quelle di una tradizionale fusione in terra. Come si desume dal nome, si può usare questo tipo di ghisa nella produzione di valvole e componenti idraulici senza il rischio di riscontrare trafili del fluido a causa delle soffiature.

Le barre a colata continua, grazie alla loro estrema compattezza ed assoluta assenza di soffiature, si presentano qualitativamente ottime.

Il procedimento di colata continua permette di ottenere una barra di profilo costante, accuratamente fusa, ed inoltre le caratteristiche meccaniche risultano nettamente superiori, a parità di lega, a quelle di una tradizionale fusione in terra. Questo tipo di ghisa, come dice il nome, si può usare nella produzione di valvole e componenti idraulici senza il rischio di riscontrare trafilamenti del fluido idraulico a causa delle soffiature.

Le caratteristiche che consentono il conveniente uso della ghisa in molte applicazioni sono:

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* buona lavorabilità con macchine utensili;

* possibilità di realizzare forme molto complesse mediante semplice fusione;

* ottima colabilità.fusibilità;

* durezza, che come controparte comporta fragilità.

Le eccellenti caratteristiche meccaniche del materiale e la facilità di formatura spiegano la sua diffusione nell'uso, anche in prodotti attuali di buona tecnologia, come i monoblocchi dei motori automobilistici. La facilità di fusione permettefa sì che talequesta operazione primaria sia anche quella definitiva per dare la forma (salvo ele lavorazioni finali), mentre per l'acciaio le [[fucinatura|fucinature]] a caldo e le [[lavorazione dei metalli|lavorazioni meccaniche]] a freddo sono [[energia|energeticamente]] onerose ed impegnano riprese di lavorazioni, [[magazzino|magazzinaggi]] e tempo..

==Tipi di ghisa==

La ghisa può essere classificata in<ref>{{cita web|url=https://digilander.libero.it/pgmarchetti/lezioni3/150322_classificazione%20e%20designazione%20della%20ghisa.pdf|titolo=Classificazione e designazione della Ghisa|data=22 marzo 2015| accesso=14 marzo 2019}}</ref>:

* [[Ghisa lamellare|Ghisa grigia]];

* [[Ghisa duttile]] (detta anche sferoidale o nodulare)

* [[Ghisa malleabilebianca]];

* [[Ghisa biancamalleabile]];

*[[Ghisa_lamellare|Ghisa grigia lamellare]], individuata dalle norme EN con la sigla GJL;

*[[Ghisa duttile|Ghisa grigia sferoidale]] (detta anche duttile o nodulare), individuata dalle norme EN con la sigla GJS.

*[[Ghisa a grafite compatta|Ghisa vermicolare]]

== Storia della ghisa ==

I primi tentativi di produzione della ghisa, nel [[bacino del Mediterraneo]], si possono far risalire a oltre 1000 anni a.C., riscaldando direttamente deiI minerali ferrosi venivano riscaldati con [[carbone di legna]] in forge rudimentali. Lo sviluppo della ghisa iniziò in [[Europa]] in relativo ritardo, dato che i forni riuscivano solo saltuariamente a superare i 750 °C (temperatura di fusione minima della combinazione ferro - carbonio con presenza di carbonio del 0,81%)

Lo sviluppo iniziò in [[Europa]] relativamente tardi, dato che i forni riuscivano di rado a superare i 750&nbsp;°C (temperatura di fusione minima della combinazione ferro - carbonio con presenza di carbonio del 0,81%). Infatti il " ferro" veniva in realtà prodotto direttamente come "acciaio", in quanto il carbonio incombusto presente nel carbone di legna si combinava con il ferro. La massa arroventata e spugnosa prodotta veniva percossa (da cui la presenza di magli in prossimità di corsi d'acqua), fino ad espellere le impurità minerali contenute.; L'operazioneper èfacilitare questa operazione, chiamata [[puddellaggio]], i magli venivano allestiti in prossimità di corsi d'acqua. Durante l'operazionela l'acciaiolavorazione il metallo veniva sottoposto a numerose operazioni di ripiegaturaripiegature che ne favorivano la formazione di fibre.

Nelle montagne sopra [[Bienno]], in [[Val Camonica]], è stato ritrovato ad esempio un forno con un massello di "ferraccio" databile al 700 d.C. circa, segno dei buoni progressi tecnici dei forni, in grado di superare i 900 &nbsp;°C e di avvicinarsi ai 1200 &nbsp;°C.

La ghisa era un sottoprodotto indesiderato della produzione della spugna di ferro in bassoforni particolarmente efficienti. Trovava un limitato utilizzo, (assieme al ferro dolce), nella produzione dell'''acciaio a pacchetto''. Per buona parte del [[Medioevo]] nell'Europa occidentale la produzione siderurgica continuò a essere basata sulla battitura delle spugne ottenute nei bassoforni.

Per buona parte del [[Medioevo]] nell'Europa occidentale la produzione siderurgica continuò a essere basata sulla battitura delle spugne ottenute nei bassiforni.

Nei secoli successivi un progressivo lavoro di affinamento, compiuto in diverse parti d'Europa, un progressivo lavoro di affinamento dei metodi di costruzione dei forni, portò alla realizzazione dei primi forni "a torre", (antenati dei moderni altoforni)altiforni, in varie forme. Due dei più vecchi siti di produzione della ghisa mediante forni a torre sono stati trovati a Lapphyttan e Vinarhyttan, in [[Svezia]]; sono datati tra il [[1150]] ed il [[1350]].

Al termine del [[XIV secolo]] iniziò comunque a crearsi un mercato specifico per ladella ghisa, spinto dalla necessità di produrre cannoni e palle da cannone, ed essa cominciò ad essere prodotta in diverse parti d'Europa in forni a torre che usavano il carbone di legna come agente [[Riduzione (chimica)|riducente]].

Due dei più vecchi siti dedicati alla produzione della ghisa mediante forni a torre sono stati trovati in [[Svezia]], a Lapphyttan e Vinarhyttan, datati tra il [[1150]] ed il [[1350]].

Mentre i forni a cupola per la produzione della spugna metallica necessitavano di essere distrutti alla fine della combustione, i cosiddetti "[[Stuckofen]]", forni "alla norvegiananorvegese", e forni "alla bresciana" lavoravano con un processo continuo. Avevanoe inoltreconsumavano un minor consumo dimeno combustibile,: potendopotevano produrre fino a 1300-1500 1.300–1.500&nbsp;kg di ghisa al giorno consumando 3000-3200con 3.000–3.200&nbsp;kg di [[carbone]] di [[legna]].

La ghisa era un ottimo materiale da fonderia, ma aveva scarse qualità meccaniche. Con le tecniche dell'epoca solo piccole quantità potevano essere decarburate per ottenere acciaio lavorabile; per questo motivo le forge catalane rimasero in uso in Europa e nel Nord America fino alla fine del [[XVIII secolo]].

Con le tecniche dell'epoca solo in piccole quantità poteva essere decarburata per ottenere acciaio lavorabile; per questo motivo le forge catalane rimasero in uso in Europa e nel Nord America fino alla fine del [[XVIII secolo]].

Il termine 'ghisa' deriva probabilmente dal tedesco 'Gusseisen', che indica proprio la ghisa e che letteralmente significa 'ferro colato'<ref>{{cita web|url=https://www.etimo.it/?term=ghisa|titolo=Ghisa|editore=Dizionario etimologico online, etimo.it|accesso=14 marzo 2019}}</ref>.

Al termine del [[XIV secolo]] iniziò comunque a crearsi un mercato specifico per la ghisa, spinto dalla necessità di produrre cannoni e palle da cannone, ed essa cominciò ad essere prodotta in diverse parti d'Europa in forni a torre che usavano il carbone di legna come agente [[Riduzione (chimica)|riducente]].

Il termine 'ghisa' deriva probabilmente dal tedesco 'Gusseisen' che indica proprio la ghisa e che letteralmente significa 'ferro colato'.

==Uso dialettale e figurativo del termine==

A [[Milano]] ''"el ghisa"'' è l'appellativo familiare dato al vigile urbano, probabilmente a causa dell'uniforme nera, che ricorda il colore dei getti di ghisa. Altri sostengono che questo appellativo si deve allo stemma di ghisa che portano sul caschetto. L'origine più probabile è il fatto che il cappello a cilindro alto e grigio che i vigili portavano nel 1860 ricordava i tubi di ghisa di certe stufe o dei tubi di gronda, anticamente chiamati ''"canón de stua"'' ("canna di stufa")<ref>{{cita web|url=http://www.arredodesigncitta.it/i-ghisa-lo-strano-soprannome-dei-vigili-urbani-di-milano/|titolo=I “ghisa”: lo strano soprannome dei vigili urbani di Milano|editore=http://www.arredodesigncitta.it|data= 10 maggio 2013|accesso=14 marzo 2019}}</ref>.<br>Nel mondo dell'[[arrampicata]] alpinistica e [[Arrampicata_sportiva|sportiva]] il termine "ghisa" indica che a causa degli sforzi i muscoli degli avambracci si sono induriti al punto da non riuscire più a decontrarsi e poter generare una nuova contrazione. Si sentono spesso espressioni del tipo "ho le braccia ghisate" o "sono ghisato" per dire che il muscolo è indurito a causa del soffocamento dei vasi sanguigni e all'impedito smaltimento di [[acido lattico]] e di sostanze di rifiuto generate durante l'attività sportiva.<ref>{{cita web|url=https://www.sestogrado.it/it/perche-ci-sentiamo-ghisati/|titolo=Perche ci sentiamo ghisati?|editore=sestogrado.it|accesso=14 marzo 2019}}</ref><br>Nel [[sollevamento pesi]] si fa riferimento ai pesi in generale con il termine "ghisa", dato che la maggior parte degli attrezzi utilizzati in questo sport è fatta di questo materiale.{{senza fonte}}

A [[Milano]] ''"el ghisa"'' è l'appellativo familiare dato al vigile urbano, probabilmente a causa dell'uniforme nera, che appunto ricorda il colore dei getti di ghisa. Altri sostengono che tale appellativo sia dovuto allo stemma di ghisa che portano sul caschetto.

La definizione più probabile è però data dal fatto che il cappello a cilindro alto e grigio che i vigili portavano nel 1860 ricordava i tubi di ghisa di certe stufe o dei tubi di gronda (più anticamente erano chiamati appunto ''"canón de stua"'', appunto "canna di stufa").

Nel mondo dell'arrampicata alpinistica e sportiva il termine "ghisa" sta a sottolineare come i muscoli degli avambracci, dopo diversi sforzi, si siano induriti a tal punto da rendere difficile continuare lo sforzo fisico. È frequente sentire espressione del tipo "ho le braccia ghisate" oppure "sono ghisato" per sottolineare come il muscolo sia indurito a causa del richiamo di sangue al muscolo e al rilascio di [[acido lattico]] durante l'attività sportiva.

==Note==

<references />

==Voci correlate==

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== Altri progetti ==

{{interprogetto|etichetta=ghisa|wikt=ghisa|commons=Category:Cast iron}}

==Collegamenti esterni==

* {{Collegamenti esterni}}

*[http://www.reolab.unimo.it/Lezioni/CATA/Ferro%20Acciai%20e%20Ghise.pdf Ferro, acciai e ghise]

* {{cita web | url = http://www.reolab.unimo.it/Lezioni/CATA/Ferro%20Acciai%20e%20Ghise.pdf | titolo = Ferro, acciai e ghise | accesso = 1 febbraio 2009 | dataarchivio = 13 giugno 2010 | urlarchivio = https://web.archive.org/web/20100613065006/http://www.reolab.unimo.it/Lezioni/CATA/Ferro%20Acciai%20e%20Ghise.pdf | urlmorto = sì }}

{{Siderurgia}}

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{{Portale|Chimica|Ingegneria}}

[[Categoria:Leghe ferro-carbonioGhisa]].