Nodularizzazione e inoculazione della ghisa duttile: trattamento FeSiMg, recupero del magnesio e gestione del fade
La ghisa duttile (sferoidale) è uno dei materiali di ghisa strutturale più importanti dell’ingegneria moderna. Il passo metalurgico che sblocca le sue proprietà è il trattamento nodularizzante: far precipitare la grafite come noduli sferici anziché lamelle. La trasformazione è guidata dal magnesio, fornito come nodularizzante FeSiMg e sostenuta dall’inoculazione con ferrosilicio e calcio-silicio. La sfida quotidiana è centrare lo stretto magnesio residuo target, sostenere la nucleazione dei noduli durante la colata e gestire il fade del Mg nei getti a grossa sezione.
Il magnesio rende possibile la ghisa duttile, ma opera in una finestra strettissima. Magnesio residuo fra 0,03 % e 0,06 % produce grafite ben nodularizzata; sotto degenera in compatta o lamellare e il getto perde duttilità; sopra il vapore di magnesio lampeggia, si formano inclusioni di dross e i difetti si moltiplicano. La lega di trattamento FeSiMg deve essere formulata e dosata per cadere in quella finestra. FeSiMg con magnesio 5–10 %, calcio e terre rare opzionali, con recupero 40–60 % in condizioni standard, centra il residuo target.
Il trattamento nodularizzante fissa il livello di magnesio, ma l’inoculazione assicura che la grafite nuclei davvero come noduli. L’inoculazione con inoculanti a base di ferrosilicio — spesso con calcio-silicio, talvolta con bario o terre rare — aggiunge siti di nucleazione eterogenea prima della colata, favorendo un alto numero di noduli e una struttura nodulare fine e uniforme. Senza un’inoculazione efficace, anche una ghisa ben nodularizzata può mostrare grafite degenerata per sottoffreddamento durante la solidificazione, soprattutto nelle sezioni sottili. L’inoculazione si fa in genere nel getto durante la colata (tarda) o nello stampo.
Il fade del magnesio — la perdita graduale del residuo fra trattamento e colata — è la sfida cronica. Il vapore di magnesio sfugge durante l’attesa; quanto più lunga tanto più basso il residuo. Nei getti a grossa sezione colati a lungo, le colate tarde possono cadere sotto la soglia. Difese standard: partire da un residuo alto (grazie a un FeSiMg coerente e ben pezzato), minimizzare l’attesa e rinfrescare la nucleazione con inoculazione tardiva. Le fonderie che combinano un FeSiMg affidabile con un’inoculazione disciplinata — come illustra la nostra consegna di ferrosilicio a fonderia — raggiungono nodularità sopra l’85 % con scarto basso.
Le cariche — specialmente con acciaio riciclato o rottame contaminato — recano spesso tracce di titanio, piombo, bismuto e antimonio che disturbano la nodularità anche a ppm. I gradi FeSiMg con terre rare (cerio, lantanio) li neutralizzano. L’approvvigionamento di FeSiMg si riduce a tre domande: il tenore di Mg è certificato e coerente lotto a lotto? La pezzatura corrisponde al metodo? La fornitura è affidabile? Un FeSiMg coerente è la base su cui pogginodularità, proprietà meccaniche e controllo dello scarto.
