La fusione del minerale di ferro in una fornace lo rende più forte e più praticabile. Gli operai della fonderia versano il metallo fuso negli stampi e gli consentono di raffreddarsi e solidificarsi, producendo ghisa. La temperatura del forno e i materiali aggiunti o "legati" al ferro fuso determinano le caratteristiche esatte del prodotto finito. Il ferro duttile e malleabile si formano entrambi fondendo il minerale, ma ci sono una serie di differenze tra questi due tipi di metallo.
Il minerale di ferro viene fuso in una fornace prima della fusione.Senso
È possibile martellare un materiale malleabile in una forma diversa senza causare incrinature o fratture. Puoi disegnare un materiale duttile in un filo lungo e sottile, come un filo. Quando si tratta di ferro, questi termini sono un po 'fuorvianti. Sia i ferri malleabili che quelli duttili rispondono bene al martellamento ed entrambi possono essere estratti in trefoli, sebbene quest'ultimo possa essere ulteriormente tirato.
Sviluppo
Le prime forme di ghisa, conosciute come "grigie" e "bianche", si sono rivelate molto fragili e soggette a crepe sotto stress. Il ferro malleabile, un miglioramento significativo, era più facile da modellare e molto meno fragile. Rimase la forma dominante di ghisa fino al 1943, quando Keith Dwight Millis del laboratorio di ricerca International Nickel Co. sviluppò il ferro duttile, un metallo ancora più forte e flessibile.
Produzione
Per produrre ferro malleabile, i lavoratori della fonderia fondono il minerale di ferro e lo raffreddano rapidamente versandolo negli stampi. Riscaldano i getti a circa 1.700 F per un massimo di 100 ore, prima di lasciarli raffreddare lentamente. Durante questo processo di tempra o "ricottura", i lavoratori aggiungono minerale di ematite. Il ferro duttile è più semplice da realizzare. Man mano che i fonditori fondono il minerale di ferro, aggiungono cerio, sodio o magnesio. La lega risultante viene fusa negli stampi e lasciata raffreddare.
Composizione
Il processo di ricottura del ferro malleabile provoca la formazione di piccole particelle di carbonio di forma irregolare. Offrono al metallo maggiore resistenza e flessibilità rispetto ai precedenti ferri da stiro. Nel ferro duttile, i materiali aggiunti durante la fusione aiutano a formare sfere più regolari di carbonio. Questa composizione sferoidale conferisce al metallo un minor numero di difetti interni, rendendolo più forte e permettendogli di essere piegato, attorcigliato e allungato con maggiore successo rispetto al ferro malleabile.
Getto
Quando il ferro malleabile viene fuso in uno stampo, si restringe notevolmente mentre si raffredda. I lavoratori della fonderia devono riempire lo stampo con minerale fuso noto come "alimentatore", al fine di ottenere la forma desiderata. Il ferro duttile si restringe molto meno del ferro malleabile mentre si solidifica nello stampo. Questa mancanza di restringimento rende il ferro duttile meno incline del ferro malleabile a difetti interni e punti deboli causati dal processo di fusione.
Proprietà
I metalmeccanici possono estrarre un campione di prova da 2 pollici di ghisa sferoidale dal 18 al 30 percento in più rispetto alla sua lunghezza originale. Al contrario, il ferro malleabile si allunga solo del 10 percento. Il ferro duttile ha una "resistenza allo snervamento" maggiore rispetto al ferro malleabile, il che significa che può sopportare carichi maggiori e temperature più elevate. Tuttavia, secondo la fonderia di Kirkpatrick, il ferro malleabile è la scelta migliore quando si desidera fondere sezioni o lastre sottili.
Costo
Il ferro duttile utilizza meno metallo di alimentazione. Richiede anche meno riscaldamento del ferro malleabile e quindi consuma meno energia. Queste considerazioni rendono molto più economico per i produttori la produzione di ferro duttile rispetto al ferro malleabile.
Usi
Entrambi i tipi di ferro sono robusti, resistenti e adatti per la lavorazione di nuove forme. Il ferro duttile viene utilizzato per realizzare tubazioni e parti automobilistiche come alberi a gomito, assali per camion e mozzi delle ruote. Il ferro malleabile è adatto a situazioni in cui deve essere schiacciato e modellato mediante martellamento. I metalmeccanici lo usano spesso per oggetti in "ferro battuto", come mensole e cancelli.
