Ghisa vs Acciaio Fuso: Differenze, Come Distinguerli, Quale Scegliere
L'unica cosa che separa la ghisa dall'acciaio fuso è il tenore di carbonio — e questa sola differenza cambia completamente tenacità, saldabilità e costo. Differenze, test di identificazione e guida alla scelta.
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Cosa sono la ghisa e l'acciaio fuso?
Entrambe sono leghe ferro-carbonio, entrambe fuse e colate in stampi. L'unica differenza decisiva è il tenore di carbonio — e trasforma completamente il carattere dei materiali:
- Ghisa: carbonio oltre 2,1 % (in pratica 2,5–4,0 %). Il carbonio in eccesso non resta disciolto e si separa come grafite libera.
- Acciaio fuso: carbonio sotto 2,1 % (tipicamente ≤0,30 % negli acciai fusi da costruzione). Tutto il carbonio resta disciolto; nessuna grafite libera.
In breve: grafite libera = ghisa; niente grafite = acciaio fuso. È esattamente per questo che la ghisa è fragile e l'acciaio fuso è tenace — le lamelle di grafite agiscono come micro-cricche distribuite nel materiale.
Da non confondere: la ghisa madre è il prodotto intermedio grezzo dall'altoforno; la ghisa è il prodotto finito ottenuto rifondendo e colando la ghisa madre.
Tenore di carbonio e composizione
| Elemento | Ghisa grigia | Ghisa sferoidale (GJS) | Acciaio fuso (al carbonio) |
|---|---|---|---|
| Carbonio (C) | 2,5–4,0 | 3,2–3,8 | ≤ 0,30 |
| Silicio (Si) | 1,0–3,0 | 1,8–2,8 | ≤ 0,60 |
| Manganese (Mn) | 0,4–1,0 | 0,1–0,5 | 0,5–1,0 |
| Grafite libera | Lamellare | Sferoidale | Nessuna |
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Proprietà meccaniche
| Proprietà | Ghisa grigia (EN-GJL-250) | Sferoidale (EN-GJS-400-15) | Acciaio fuso (≈A216 WCB) |
|---|---|---|---|
| Resistenza a trazione (Rm) | 250–350 MPa | ≥ 400 MPa | 485–655 MPa |
| Snervamento (Rp0,2) | Nessuno snervamento netto | ≥ 250 MPa | ≥ 250 MPa |
| Allungamento (A) | < 1 % | ≥ 15 % | ≥ 22 % |
| Durezza | 180–220 HB | 130–180 HB | 130–190 HB |
| Resilienza | Molto bassa | Media | Alta |
| Smorzamento vibrazioni | Eccellente | Buono | Scarso |
| Densità | ~7,1–7,2 g/cm³ | ~7,1 g/cm³ | ~7,8 g/cm³ |
Il vero messaggio della tabella è la colonna allungamento: la ghisa grigia si allunga meno dell'1 % — si rompe senza preavviso. L'acciaio fuso si allunga del 22 %; si deforma prima di rompersi e concede tempo. È l'unico motivo per cui i pezzi critici per la sicurezza sono in acciaio fuso.
Per convertire la durezza tra HB/HRC/Rm usa il Convertitore di durezza.
Comportamento in fonderia e lavorazione
Il carbonio governa non solo la resistenza ma anche il comportamento in fonderia:
| Ghisa | Acciaio fuso | |
|---|---|---|
| Temperatura di colata | ~1350–1450 °C | ~1550–1650 °C |
| Colabilità (sezioni sottili) | Eccellente | Scarsa |
| Ritiro di solidificazione | Basso (la grafite si espande) | Alto — materozze indispensabili |
| Lavorabilità | Eccellente (la grafite lubrifica) | Media |
| Saldabilità | Scarsa | Buona |
| Costo relativo | Basso | Alto |
La ghisa è l'amica della fonderia: fonde più fredda, riempie pareti sottili, ritira poco e si lavora facilmente. L'acciaio fuso è più resistente — ma costa a ogni passaggio.
Come distinguerli? (in officina, in un minuto)
- Test del truciolo (il più affidabile): Prendi un truciolo con lima o punta. La ghisa dà trucioli polverosi, friabili (per la grafite). L'acciaio fuso dà trucioli continui, arricciati.
- Test delle scintille: Alla mola, la ghisa proietta scintille corte, rossastre e opache con fitte ramificazioni fini. L'acciaio fuso proietta getti più lunghi, giallo-bianco vivo e più diritti.
- Test sonoro: Colpisci col martello. L'acciaio risuona. La ghisa grigia dà un "toc" sordo e spento — prova diretta dell'eccellente smorzamento che la rende il materiale dei basamenti macchina.
- Superficie di frattura: La ghisa grigia si rompe grigia opaca e granulosa. L'acciaio si rompe lucido e fibroso/setoso.
- Densità: Ghisa ~7,1 g/cm³ vs acciaio ~7,8 g/cm³ — a parità di volume l'acciaio è nettamente più pesante. Calcola con lo strumento Densità dell'acciaio.
⚠️ Il test con la calamita NON funziona. Sia la ghisa sia l'acciaio fuso al carbonio sono ferromagnetici; una calamita attira entrambi. Il magnetismo non è un criterio di distinzione.
Saldare la ghisa all'acciaio
Un'operazione comune, spesso sbagliata. È possibile — ma non con un elettrodo per acciaio comune. La zona saldata diventa ghisa bianca dura e fragile (carburo) e si crepa.
Il metodo corretto:
- Usa un elettrodo nichel-ferro (ENiFe-CI); il nichel tollera il carbonio ed evita i carburi fragili.
- Preriscalda a 200–300 °C e raffredda lentamente (nella cenere o sotto coperta).
- Esegui cordoni corti e lascia raffreddare tra uno e l'altro — il basso apporto termico è essenziale.
- Martella (peening) il cordone a caldo per rilassare le tensioni; la maggior parte delle cricche viene dal ritiro.
Se il giunto porta carichi critici: valuta un collegamento imbullonato/meccanico. Saldare la ghisa è una tecnica di riparazione, non una soluzione progettuale.
Quale scegliere?
Scegli la ghisa se:
- Il pezzo lavora a compressione (basamenti, guide, blocchi motore)
- Serve smorzamento delle vibrazioni (macchine utensili — cosa che l'acciaio non fa)
- La geometria è complessa e a pareti sottili (vantaggio di colabilità)
- Servono resistenza all'usura e facile lavorabilità
- Il costo è il vincolo principale
Scegli l'acciaio fuso se:
- Il pezzo subisce carichi di urto, trazione o dinamici
- È critico per la sicurezza — deve deformarsi prima di rompersi (gru, ferroviario, parti in pressione)
- Serve costruzione saldata o riparazione a saldatura
- Serve tenacità a bassa temperatura (la ghisa a freddo diventa ancora più fragile)
- Il pezzo sarà poi trattato termicamente
La ghisa sferoidale (EN-GJS) è la via di mezzo: colabilità e costo della ghisa più una duttilità apprezzabile (15 % di allungamento). Per questo domina in alberi a gomiti, scatole cambio, tubi in pressione e raccordi. A trasformare la grafite da lamelle a sfere sono gli sferoidizzanti FeSiMg e inoculanti aggiunti in colata.
Applicazioni
| Settore | Ghisa | Acciaio fuso |
|---|---|---|
| Macchine | Basamenti, guide, volani | Ingranaggi, giunti, parti a carico elevato |
| Automotive | Blocchi motore, dischi freno, canne cilindro | Componenti sospensione, alberi |
| Energia / valvole | Corpi (bassa pressione) | Corpi valvola, parti alta pressione |
| Infrastrutture | Tubi fognari, chiusini, tubi sferoidali | Raccordi ferroviari, parti di gru |
| Industria di fonderia | Gamma ghisa grigia/sferoidale | Getti in acciaio, sfere da macinazione |
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