GGG-50 e GGG-40 sono due gradi di ghisa duttile che differiscono principalmente per il rapporto tra resistenza e duttilità. GGG-50 offre una resistenza alla trazione superiore del 25% (500 MPa contro 400 MPa) e una migliore resistenza all'usura, mentre GGG-40 offre un allungamento doppio (15% contro 7%) e una tenacità all'impatto superiore. Questo fondamentale compromesso, resistenza contro duttilità, determina la scelta del grado di ghisa da parte degli ingegneri per applicazioni specifiche.
| Immobili | GGG-40 (EN-GJS-400-15) | GGG-50 (EN-GJS-500-7) |
|---|---|---|
| Resistenza alla trazione | 400 MPa (minimo) | 500 MPa (minimo) |
| carico di snervamento | ~ 250 MPa | ~ 320 MPa |
| Allungamento | 15% (minimo) | 7% (minimo) |
| Durezza (Brinell) | 130-180 MP | 170-230 MP |
| Resistenza agli urti | Ottimo | Adeguata |
| Resistenza alla fatica | Maggiore | Abbassare |
L'elevato limite di snervamento del GGG-50 (320 MPa) gli consente di sopportare carichi statici maggiori senza deformazioni permanenti. In questo senso, è circa il 28% più resistente del GGG-40.
La differenza di allungamento è ancora più evidente. Il GGG-40 può allungarsi del 15% prima di rompersi, circa il doppio di quanto possa fare il GGG-50. Questa duttilità extra si traduce direttamente in un migliore assorbimento degli urti e in una migliore resistenza agli impatti improvvisi.
| elemento | GGG-40 (tipico %) | GGG-50 (tipico %) |
|---|---|---|
| Carbonio (C) | 3.50-3.60 | 3.60-3.80 |
| Silicone (Si) | 3.00-3.20 | 2.50-2.90 |
| Manganese (Mn) | ~ 0.5 | ~ 0.6 |
| Fosforo (P) | 0.07 max | 0.08 max |
| Zolfo (S) | 0.02 max | 0.025 max |
| Magnesio (Mg) | ~ 0.04 | 0.03-0.05 |
| Nodulizzatori (Ce, RE) | ~ 0.02 | 0.03-0.05 |
La differenza principale risiede nel contenuto di silicio. Il contenuto più elevato di silicio del GGG-40 (3.00-3.20%) favorisce una struttura della matrice ferritica, più morbida e duttile. Il contenuto più basso di silicio del GGG-50 (2.50-2.90%), combinato con un contenuto di carbonio leggermente più elevato, crea una maggiore quantità di perlite nella microstruttura.
Questo equilibrio perlite-ferrite determina tutto. Il GGG-40 è prevalentemente ferritico con una certa quantità di perlite, che gli conferisce flessibilità. Il GGG-50 contiene significativamente più perlite, che agisce come minuscole particelle dure in tutto il materiale, aumentandone la resistenza ma riducendone la duttilità.
GGG-50 offre una resistenza all'usura superiore grazie alla sua maggiore durezza (170-230 HB) e al contenuto perlitico. La superficie più dura resiste meglio all'abrasione in condizioni di contatto strisciante o volvente.
Il GGG-40 offre comunque discrete proprietà antiusura per applicazioni a carico moderato. I suoi noduli di grafite forniscono una lubrificazione naturale e il materiale è adatto per ingranaggi o alberi motore, dove una certa usura è accettabile. La matrice più morbida è utile nelle applicazioni in cui i componenti devono "assestarsi" o conformarsi leggermente durante il funzionamento iniziale.
Per la massima resistenza all'usura in condizioni difficili, il GGG-50 è la scelta ideale. Tuttavia, se le esigenze di usura sono moderate e altri fattori come la resistenza agli urti sono più importanti, il GGG-40 offre spesso prestazioni complessivamente migliori.
Il GGG-40 supera significativamente il GGG-50 in termini di tenacità e resistenza agli urti. Il suo allungamento del 15% gli consente di assorbire carichi d'urto e di deformarsi plasticamente senza fessurarsi.
Questa tenacità superiore rende il GGG-40 ideale per componenti sottoposti a carichi dinamici, vibrazioni o shock termici. Può piegarsi considerevolmente prima di rompersi, mentre il GGG-50 tende a rompersi per fragilità in caso di sovraccarico.
Il GGG-40 mantiene inoltre una migliore tenacità a basse temperature. Quando i componenti possono trovarsi ad affrontare temperature sotto lo zero, la duttilità del GGG-40 fornisce un margine di sicurezza cruciale contro la frattura fragile.
Entrambe le qualità si lavorano bene rispetto ad altre ghise, grazie ai noduli di grafite che rompono i trucioli e forniscono lubrificazione durante il taglio.
Il GGG-40 è leggermente più facile da lavorare grazie alla sua durezza inferiore (130-180 HB). Taglia in modo simile all'acciaio a medio tenore di carbonio e gli utensili durano più a lungo. Le operazioni di foratura e maschiatura si svolgono senza problemi con utensili standard.
Il GGG-50 rimane facilmente lavorabile nonostante la sua maggiore resistenza. La sua durezza (170-230 HB) aumenta leggermente l'usura degli utensili, ma non impedisce di ottenere finiture di pregio e tolleranze ristrette. La maggior parte delle officine può lavorare il GGG-50 con le proprie attrezzature e pratiche standard.
La differenza di lavorabilità diventa evidente nella produzione ad alto volume. Se si producono migliaia di pezzi, la minore usura degli utensili del GGG-40 si traduce in un significativo risparmio sui costi. Per lotti più piccoli, entrambi i materiali offrono prestazioni altrettanto valide dal punto di vista pratico.
Applicazioni GGG-40:
Applicazioni GGG-50:
La scelta spesso dipende dal tipo di carico. Se i componenti sono sottoposti principalmente a carichi statici con impatto minimo, la maggiore resistenza del GGG-50 consente design più sottili e leggeri. Quando i componenti devono resistere a urti, vibrazioni o sbalzi di temperatura, la tenacità del GGG-40 garantisce una maggiore affidabilità.
Sì, il GGG-40 gestisce effettivamente la pressione dinamica meglio del GGG-50: gli standard tedeschi consentono fino a 100 bar, contro i 63 bar del GGG-50.
GGG-50 offre una migliore resistenza all'usura grazie alla sua maggiore durezza (170-230 HB contro 130-180 HB).
I materiali hanno costi simili, ma il GGG-40 può ridurre i costi di lavorazione grazie alla minore usura degli utensili nella produzione ad alto volume.
Entrambi possono essere saldati con le opportune procedure, ma il GGG-40 garantisce saldature più affidabili grazie al suo basso contenuto di carbonio equivalente e alla struttura ferritica.
