Industria Fusoria 6 /2018

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T ECNICO La presenza dell’ossido di ferro (FeO) nei bagni di ghisa e le sue ricadute sulla metallurgia, sul comportamento e sulla formazione dei dife in queste leghe J.Alva Non è raro in fonderia trovarsi nella situazione di un imprevisto problema di risucchi particolarmente gravi sebbene passeggeri nei getti in ghisa sferoidale. Un controllo mediante Analisi termica (AT) denota tuttavia in questi casi la presenza di austenite primaria anche quando la composizione è se non eutettica addirittura ipereutettica. Questo fenomeno rappresenta un rebus e ha meritato l’interesse soprattutto accademico che non ha mai valutato le ricadute sulla realtà della produzione di getti. le spiegazioni avanzate in quanto teoriche non sono mai state abbastanza soddisfacenti. Tuttavia un noto ricercatore USA (R.Heine) aveva già trovato nel 1973 che la presenza di ossido di ferro in un bagno di ghisa innalzava la temperatura del Liquidus anche di 10°C. In passato si era coniato il termine di “Ereditarietà” per giusticare certi comportamenti del materiale di carica (non solo della ghisa in pani) sia nel caso delle ghise grigie e delle ghise sferoidali (gg -gs). Il discorso non può che centrarsi come vedremo sul ruolo dell’ossigeno o meglio dell’ossido di ferro (FeO) nel comportamento come denucleante nei bagni di ghisa in genere e il modo in cui esso è associato agli aspetti strutturali cosi variegati delle ghise, alla loro tendenza alla formazione della cementite, ai risucchi per non parlare della sua inuenza sui difetti superciali si chiamino scorie uide nelle gg e un dross molto aggressivo nelle gs. Appare così ridimensionato il ruolo del silicio ruolo spesso sopravalutato. Quindi ci si va a toccare come vedremo le fondamenta stesse della metallurgia delle ghise. Keywords: Austenite primaria - Ossido di ferro - Analisi termica – Precondizionamento – Inoculazione - Forni elettrici - Forni rotativi – Cubilotti - Risucchi – Cementite- Scorie uide – Dross – Ossidazione e disossidazione. Introduzione Il comportamento delle ghise gratiche (ghise grigie e sferoidali) è spesso considerato se non capriccioso quando meno bizzarro. Si fa ogni sforzo attraverso il rispetto delle pratiche di produzione per assicurare la riproducibilità dei risultati ma malgrado ciò il metallo sembra a volte impazzire senza che di mezzo ci sia alcuna apparente ragione. Di qui la difdenza dei fonditori da sempre nel riguardo del diagramma Fe-C anche quando esteso a quello Fe-C-Si. Attraverso un percorso si farà vedere che il “Convitato di pietra” in questo caso non è altro che l’ossigeno o meglio l’ossido di ferro (FeO) presente in eccesso nei bagni di ghisa gratica. 74 Industria Fusoria 6/2018
tecnico Esperienze precedenti Un interessante lavoro pratico italiano del 1953 |1| aveva trovato, adoperando la fusione elettrica ad arco, una relazione fra contenuto di FeO nella scoria e il tipo di macrostruttura in un particolare in gg. Certamente fu un lavoro pioneristico per l’epoca che non fu evidentemente abbastanza pubblicizzato. In questo lavoro si mostrava come variando il contenuto di FeO nelle scorie, i getti alla frattura presentavano strutture che andavano da quella bianca a quella grigia (Fig. 1). Naturalmente le microstrutture riettevano l’andamento relativo. Il lavoro prese ispirazione da quello di Vennerholm et Al |2| (1949) orientato alle ghise malleabili. È da notare che, per via del refrattario basico, per disossidare l’autore ha impiegato della calce (CaO) + coke di petrolio. La disponibilità di inoculanti odierna evidentemente non c’era. Un lavoro giapponese |3|del 1982 ha fatto uno studio comparativo per valutare l’effetto delle aggiunte sia di inoculante (CaSi) che di ossido di ferro in un bagno di ghisa ipoeutettica (CE:3,90- 4.00%) (Fig. 2a). Con il CaSi ha riportato la struttura a quella Fig. 2 - (a) ghisa base (b) dopo inoculazione con CaSi (c) dopo aggiunta di ossido di ferro (Fe 2 O 3 ) (d) i provini di tempera nei 3 casi. della grate tipo A (Fig. 2b). Con l’ossido di ferro ha modicato la morfologia delle dendriti di austenite (Fig. 2c) e peggiorato il livello di nucleazione del bagno. Il relativo provino di tempera è risultato pressoché bianco (Fig. 2d-ultima posizione) confermando in toto i lavori di Barbero. Da la L’inoculazione, come sappiamo, non è altro che un’operazione di disossidazione controllata ad opera degli elementi attivi presenti negli inoculanti, a conferma del ruolo attivo di FeO come il denucleante per eccellenza. Ciò è stato provato da un lavoro tedesco |4| del 1980 che utilizzando le sonde per la misura dell’ossigeno in acciaieria ha dimostrato che l’inoculazione esercita un effetto di disossidazione e che l’evanescenza dell’effetto è conseguenza della riossidazione del metallo nei tempi successivo (Fig. 3a). Fig. 1 - La struttura macrograca per una % di FeO del (a) 27,7% (b) 11% (c) 7% (d) 2,97%. Fig 3 - (a) Inoculazione vuol dire disossidazione (b) in successione i provini di tempra dal forno, dopo precondizionamento e dopo trattamento e post inoculazione. Industria Fusoria 6/2018 75
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