GGG sta per “Kugelgraphitguss” (ghisa a grafite sferoidale in tedesco) e 50 si riferisce alla resistenza minima alla trazione di 50 kg/mm² (500 MPa).
Originariamente designato secondo la norma tedesca DIN 1693, questo materiale deve il suo nome alla sua resistenza minima alla trazione di 50 kg/mm². Oggi è comunemente noto come EN-GJS-500-7 secondo gli standard europei, dove "500-7" indica una resistenza minima alla trazione di 500 MPa e un allungamento minimo del 7%.
Ciò che rende speciale la ghisa GGG-50 è la sua microstruttura. A differenza della ghisa grigia con grafite lamellare, la ghisa GGG-50 contiene grafite in noduli sferici. Questa grafite sferoidale, combinata con una matrice ferritico-perlitica, conferisce al materiale proprietà meccaniche simili a quelle dell'acciaio, pur mantenendo eccellenti caratteristiche di colabilità e smorzamento delle vibrazioni tipiche della ghisa.
| elemento | Contenuto tipico (% in peso) | Missione |
|---|---|---|
| Carbonio (C) | 3.3 - 3.7 | Forma noduli di grafite; fornisce colabilità |
| Silicone (Si) | 2.4 - 3.0 | Favorisce la formazione di grafite; rafforza la ferrite |
| Manganese (Mn) | 0.10 - 0.30 | Controlla la formazione di perlite |
| Zolfo (S) | 0.005 - 0.02 | Mantenuto basso per evitare l'infragilimento |
| Fosforo (P) | 0.015 - 0.08 | Ridotto al minimo per mantenere la duttilità |
| Magnesio (Mg) | 0.04 - 0.07 | Fondamentale per la formazione della grafite sferoidale |
| Ferro (Fe) | Equilibrio | Elemento di base |
| Immobili | Valore tipico | Note |
|---|---|---|
| Resistenza alla trazione (Rm) | ≥ 500 MPa | Requisito minimo |
| Resistenza allo snervamento (Rp0.2) | ≥ 320 MPa | Punto di snervamento offset dello 0.2% |
| Allungamento (A5) | ≥ 7% | Misurato su barre di prova standard |
| Durezza | 170 – 230 HB | Una perlite più elevata aumenta la durezza |
| Modulo elastico | ~169 GPa | Circa il 20% in meno rispetto all'acciaio |
| Energia d'impatto (Charpy) | 3-4 J | A temperatura ambiente |
| Resistenza alla compressione | ~ 900 MPa | Molto più alto della trazione |
| Resistenza al taglio | ~ 450 MPa | Importante per le applicazioni degli ingranaggi |
| Limite di fatica | 200 - 250 MPa | Sotto piegatura inversa |
Le proprietà fisiche del GGG-50 lo rendono adatto ad applicazioni che richiedono dissipazione del calore e stabilità dimensionale. Il materiale ha una densità di circa 7.1 g/cm³, che lo rende leggermente più leggero dell'acciaio grazie al suo contenuto di grafite.
La conduttività termica è di circa 35 W/(m·K) a temperatura ambiente. Sebbene inferiore a quella dell'acciaio, garantisce comunque una discreta dissipazione del calore per componenti come tamburi dei freni e blocchi motore. Il coefficiente di dilatazione termica è di 12.0-12.5 × 10⁻⁶/K tra 20 e 400 °C, simile a quello dell'acciaio, il che garantisce compatibilità termica negli assemblaggi di materiali misti.
La ghisa GGG-50 può funzionare ininterrottamente fino a circa 450 °C. Oltre questa temperatura, la ferrite inizia a deformarsi per scorrimento viscoso e la resistenza del materiale diminuisce significativamente. Il materiale offre inoltre un eccellente smorzamento delle vibrazioni rispetto all'acciaio, sebbene inferiore a quello della ghisa grigia, il che lo rende prezioso per ridurre il rumore nei macchinari.
lavorabilità è uno dei maggiori vantaggi del GGG-50. Il materiale si lavora eccezionalmente bene, con una lavorabilità del 60-100% rispetto all'acciaio automatico. I noduli di grafite agiscono come rompitruciolo e forniscono una lubrificazione naturale durante le operazioni di taglio.
Le velocità di taglio tipiche con utensili in metallo duro variano da 150 a 250 m/min per la tornitura e da 100 a 180 m/min per la fresatura. Il materiale produce trucioli corti e fragili, facili da gestire, e la durezza moderata (170-230 HB) consente una lavorazione efficiente con utensili standard.
saldabilità, tuttavia, richiede un'attenzione particolare. L'elevato contenuto di carbonio del GGG-50 (3.3-3.7%) rende la saldatura convenzionale impegnativa. Una saldatura di successo richiede:
Senza queste precauzioni, la zona termicamente alterata può formare carburi duri e fragili, con conseguente formazione di cricche. Per questo motivo, la brasatura o il fissaggio meccanico sono spesso preferiti alla saldatura.
Il GGG-50 risponde bene a vari trattamenti termici che possono modificarne le proprietà per applicazioni specifiche. Normalizzazione a ~900°C seguito da raffreddamento ad aria aumenta la resistenza a 550-600 MPa creando una struttura perlitica più fine, anche se l'allungamento può scendere al 3-5%.
ricottura A 900 °C con raffreddamento lento aumenta il contenuto di ferrite, migliorando la duttilità ma riducendo la resistenza. Questo trattamento sposta le proprietà verso un grado 450-10 (450 MPa di resistenza alla trazione, 10% di allungamento).
Indurimento superficiale La tempra a induzione o a fiamma può creare una superficie dura e resistente all'usura (fino a 55 HRC), mantenendo al contempo un nucleo tenace. Questa tecnica è comunemente applicata a denti di ingranaggi e alberi a camme. Il materiale può anche essere nitrurato per formare uno strato superficiale duro che migliora la resistenza all'usura.
Autemperatura può trasformare GGG-50 in ADI (ghisa duttile austemperata), raggiungendo resistenze alla trazione fino a 1200 MPa con allungamento dell'8-10%, sebbene ciò crei un grado di materiale completamente diverso.
Il GGG-50 è riconosciuto a livello internazionale con diverse denominazioni, tutte riferite essenzialmente allo stesso materiale con piccole differenze nelle specifiche.
| Standard | Designazione del grado | Paese/regione |
|---|---|---|
| EN 1563 | EN-GJS-500-7 | Europa |
| ISO 1083 | 500-7 | Internazionale |
| DIN 1693 | GGG-50 | Germania (storica) |
| ASTM A536 | 70-50-05 | Italia |
| JIS G5502 | FCD500-7 | Giappone |
| GB / T 1348 | QT500-7 | Cina |
| BS 2789 | 500/7 | Regno Unito (storico) |
| UNI 4544 | GS500-7 | Italia |
| NF A32-201 | FGS 500-7 | Francia |
| E se ne andò 7293 | VCh 50 (ВЧ50) | Russia |
La ghisa GGG-50 ha una resistenza alla trazione molto più elevata (500 MPa rispetto a 200-300 MPa) e una duttilità (7% rispetto a praticamente nessuna) rispetto alla ghisa grigia, grazie alla sua struttura in grafite sferoidale.
No, il GGG-50 richiede elettrodi speciali a base di nichel, preriscaldamento a 250-300°C e raffreddamento controllato per evitare crepe dovute all'elevato contenuto di carbonio.
Sì, il GGG-50 è ferromagnetico come la maggior parte dei materiali a base di ferro, il che lo rende adatto ad applicazioni che richiedono proprietà magnetiche.
Il GGG-50 è solitamente più economico dell'acciaio fuso o forgiato per forme complesse, poiché offre temperature di fusione più basse e una migliore colabilità, ottenendo al contempo una resistenza comparabile.
