Metallografia

Il cristallo ideale

Con l’aiuto della metallografia è possibile rendere visibile la struttura dei materiali metallici per poterla valutare. In linea di principio si distingue tra procedure macroscopiche, al microscopio ottico e al microscopio elettronico, che vengono utilizzate dopo un’adeguata preparazione del campione (levigatura, pulizia, incisione, eventualmente inclusione e lucidatura).

Tre metodi per rendere visibile la struttura dei materiali metallici

Macroscopico

Con l’osservazione macroscopica con ingrandimenti da 1:10 a 1:60 è possibile individuare difetti di grandi dimensioni come cavità, crepe, segregazioni e pori. Per noi fonditori di ghisa, tuttavia, tali difetti sono già individuabili con un semplice controllo visivo sia della superficie che di una sezione corrispondente, oppure vengono rilevati nell’ambito dei test non distruttivi sui materiali.

Microscopio ottico

La metallografia utilizza esami al microscopio (ingrandimento massimo 1:1000) per ottenere informazioni sulla struttura (disposizione dei cristalli l’uno rispetto all’altro), la loro estensione e distribuzione, nonché l’orientamento e la struttura. Nel caso della fusione Brechmann, oltre a una valutazione generale basata su immagini comparative, viene valutato in particolare il tipo di formazione del grafite (lamellare o sferoidale) come caratteristica distintiva della ghisa con grafite lamellare (ghisa grigia) o grafite sferoidale (ghisa sferoidale) e, nel caso della ghisa sferoidale, la distribuzione uniforme degli sferoliti, la loro dimensione ed eventualmente il tipo e la forma di determinati residui, al fine di approvare il lotto di produzione esaminato o, cosa meno gradita, di bloccare tutti i pezzi di un lotto ed eventualmente procedere a un controllo individuale dei componenti. Oltre a una metallografia impeccabile, è particolarmente importante il prelievo preventivo di campioni dalla linea di colata. Il campione destinato all’esame dovrebbe sempre essere prelevato dall’ultima cassa di un lotto di colata. A causa dell'”effetto vasca” della formazione di sferoliti, quest’ultima cassa contiene il “ferro peggiore”: tutti i pezzi fusi in precedenza presentano valori/strutture dei materiali migliori. Se quindi l’ultima cassa è a posto, molto probabilmente anche tutti i componenti fusi in precedenza sono metallurgicamente a posto.

Al microscopio elettronico

Con l’aiuto della microscopia elettronica (scala 1:100.000) è possibile visualizzare dettagli più fini di una struttura, come ad esempio precipitazioni, dislocazioni e difetti di impilamento. Le immagini più dettagliate finora sono state ottenute con la microscopia elettronica a trasmissione su campioni di spessore compreso tra 10 e 100 nanometri, che in scala 1:100.000 documenta ogni deviazione dal monocristallo ideale. Al contrario, questa scala di precisione significa anche che nella ghisa prodotta industrialmente è sempre possibile rilevare disturbi reticolari o simili, ovvero difetti. Chiunque quindi decori un disegno tecnico con la dicitura “fusione grezza senza difetti” o anche “pezzo fuso senza cavità”, senza specificare il metodo di prova e la dimensione massima consentita delle deviazioni dall’ideale ( ) (cosa che purtroppo si osserva spesso tra i neolaureati), rivela alcune lacune tecniche. Basta cercare con sufficiente attenzione per trovare sempre qualcosa… Proprio i costruttori automobilistici scandinavi hanno lodevolmente elaborato norme aziendali molto dettagliate per questi contesti, che offrono la possibilità, in base al carico, di assegnare determinati criteri a parti parziali dei componenti e persino di definire tolleranze ammesse per lo strato superficiale di diverso spessore a seconda della posizione di colata del componente.