MICROMECCANISMI DI AVANZAMENTO DELLA CRICCA DI FATICA IN UNA GHISA SFEROIDALE FERRITO-PERLITICA V. Di Cocco, F. Iacoviello, F. Franzese Università di Cassino, DiMSAT, via G. Di Biasio, 43 – 03043 Cassino (FR) SOMMARIO Le ghise sferoidali costituiscono una valida alternativa all'impiego delle ghise malleabili e di altre leghe ferrose grazie alle loro notevoli proprietà meccaniche ed al loro costo ridotto. Esse sono caratterizzate dalla presenza di elementi di grafite non più sotto forma lamellare, ma sferoidale permettendo di ottenere un ampio intervallo di proprietà meccaniche, che possono essere ottenute attraverso il controllo della microstruttura (che può essere ferritica, ferrito- perlitica, perlitica, bainitica, austenitica ed “austemprata”) e degli sferoidi. Il controllo della microstruttura della matrice è ottenuto sia mediante il controllo della composizione chimica che del processo di produzione. In questo lavoro è stata analizzata la propagazione delle cricche di fatica in provini CT, considerando due ghise sferoidali ferrito-perlitiche con le medesime frazioni volumetriche delle fasi, ma differente distribuzion . Le prove di fatica sono state effettuate in aria secondo la normativa ASTM E647. Le superfici laterali dei provini preparate metallograficamente sono state osservate al microscopio elettronico a scansione (SEM) interrompendo in più momenti la prova di avanzamento della cricca, in modo da identificare i principali meccanismi di danneggiamento. Le superfici di frattura sono state infine osservate al SEM. INTRODUZIONE La scoperta della ghisa sferoidale fu annunciata nel 1948 contemporaneamente dalla International Nickel Company (INCO) e dalla British Cast Iron Association (BCIRA), come il risultato della elaborazione di una ghisa grigia con l’aggiunta di alcuni elementi quali il magnesio o il cerio che ne alterano il meccanismo di solidificazione, favorendo la precipitazione della grafite sotto forma di sferoidi (1). Eliminato così il problema dovuto all'indebolimento delle lamelle di grafite (effetto di intaglio), le ghise sferoidali presentano un notevole miglioramento di tutte le proprietà meccaniche con l'aggiunta di una: la duttilità (2). La ghisa sferoidale ha un comportamento meccanico che può essere comparato agli acciai al carbonio, conservando comunque tutte le caratteristiche delle ghise grigie, come un basso punto di fusione, una buona fluidità e colabilità, una eccellente attitudine alla lavorazione alle macchine ed una buona resistenza all’usura (3). Grazie alle loro caratteristiche, le ghise sferoidali rappresentano la classe di leghe ferrose più diffusa dopo le ghise grigie e gli acciai da costruzione. La resistenza alla propagazione della cricca di fatica è decisamente influenzata dalle caratteristiche morfologiche degli sferoidi di grafite (nodularità, distribuzione), dalla composizione chimica e dalla microstruttura (4-7). Gli autori hanno già in precedenza analizzato l’influenza della microstruttura sulla resistenza alla propagazione della cricca (Fig. 1), in particolare considerando ghise ferrito-perlitiche ed austemperate (5-7), effettuando delle osservazioni mediante microscopio ottico di sezioni longitudinali delle superfici di frattura nichelate e preparate metallograficamente (Fig. 2-4, Nital 4 per 5 secondi; R = 0,5, ΔK = 10 MPa√m; la cricca avanza da sinistra verso destra). Da questa analisi si evince l’importanza del meccanismo di distacco degli sferoidi dalla matrice metallica (debonding), con caratteristiche più duttili e distacco parziale oppure completo (ghisa ferritica, indicato con frecce, Fig. 2), oppure senza una deformazione plastica evidente, come nel caso della ghisa completamente