Getto di Ottone Poco Lavorabile
Getto di Ottone Poco Lavorabile. Alcune sfere per valvole da 4”, colate con ottone, mostrarono una scadente lavorabilità per la rapida usura degli utensili da taglio.
Perciò, il cliente mandò un campione al Laboratorio, affinché indagasse sulle cause della rapida usura degli utensili durante la lavorazione meccanica delle sfere.
A tal scopo, il Laboratorio programmò e condusse i seguenti esami e prove:
- analisi chimica;
- prove di durezza;
- esame macroscopico;
- esame microscopico in microscopia elettronica a scansione (SEM);
- microanalisi elettronica RX, con elettroni retro diffusi (EDS);
- esami micrografici.
L’analisi chimica dimostrò che la sfera fu colata con ottone conforme al richiesto (CB753S UNI EN 1982), di corretta composizione.
Anche la durezza del getto risultò conforme alle prescrizioni, essendo 112, 113, 113 HBW2,5/62,5.
Sfera 4” di ottone semilavorata, come ricevuta, assai poco lavorabile per l’eccessiva e precoce usura degli utensili con evidenti difetti.
Getto di Ottone Poco Lavorabile
Immagini SEM delle inclusioni osservate sulla superficie sferica della sfera 4” d’ottone. A sinistra: inclusione lineare, con riquadro dell’area analizzata con microsonda elettronica (EDS). 200 x circa. A destra: inclusioni tondeggianti oggetto di micro analisi EDS. 60 x circa.
Getto di Ottone Poco Lavorabile
L’ Esame Macroscopico evidenziò due tipi di difetti sulla superficie sferica semilavorata: difetti lineari molto estesi (freccia 1) e grosse inclusioni di colore scuro (freccia 2).
L’ Esame SEM e la Microanalisi EDS mostrarono che entrambi i difetti erano macro inclusioni contenenti i tipici elementi di lega dell’ottone, cioè rame (Cu), zinco (Zn), piombo (Pb), stagno (Sn), ferro (Fe) ed alluminio (Al) e un’elevata percentuale di silicio (Si) e ossigeno (O); elementi estranei alla lega e riconducibili alla silice (SiO2), probabilmente derivante dalla sabbia dell’anima o della forma in cui fu colata la sfera.
La conferma di quanto ipotizzato si ebbe analizzando con microsonda elettronica un’area generica della matrice non difettosa, che diede la composizione approssimativa dell’ottone, solo tracce di silicio e totale assenza d’ossigeno.
Sezione radiale della sfera, secante l’inclusione 3. A sinistra: bordo della superficie con residui dell’inclusione assai fragile e frantumata durante la lucidatura della provetta. A sinistra: particelle di piombo (grigie) omogeneamente distribuite nella matrice, con rade particelle nere di siliciuro di ferro e cromo, identificate con microsonda EDS. Nessun attacco. 500 x.
Getto di Ottone Poco Lavorabile
L’ Esame Micrografico di una sezione radiale, secante l’inclusione 3, mostrò solo residui dell’inclusione lungo il bordo della superficie e particelle di piombo omogeneamente distribuite nella matrice con rari agglomerati di particelle nere, identificate quali micro inclusioni di siliciuro di ferro e cromo, notoriamente d’elevata durezza.
Dopo attacco micrografico si rilevò una normale microstruttura bifasica tipica dell’ottone allo stato grezzo di colata.
Conclusioni
La sfera fu colata con ottone CB753S UNI EN 1982 di corretta composizione chimica, conformemente a quanto richiesto. Tuttavia, nel getto furono inglobate macroscopiche inclusioni di ossidi, prevalentemente di silice, altamente abrasiva, ragionevolmente derivanti da residui di sabbia della forma o dell’anima.
La microstruttura bifasica era normale e con distribuzione omogenea delle particelle di piombo che, come noto, migliorano la lavorabilità della lega.
Nella matrice si sono osservati radi agglomerati di siliciuro di ferro e cromo, notoriamente duri, normalmente presenti nei getti d’ottone.
Stante quanto sopra si concluse che la rapida usura degli utensili durante la lavorazione meccanica era attribuibile alla presenza di punti duri nel getto dovuti a:
- inclusioni di sabbia silicea ragionevolmente derivante dalla forma o dall’anima trascinate dal liquido durante la colata delle sfere. Queste inclusioni furono la vera causa della scadente lavorabilità delle sfere di quella colata;
- presenza di siliciuri di ferro e cromo dispersi nella matrice, che riducono la lavorabilità all’utensile, ma che da soli non avrebbero giustificato la brusca caduta di lavorabilità.
Si raccomandò di controllare le anime prima dell’uso, valutandone il grado d’umidità residua e la resistenza allo sfaldamento superficiale sfregandole con un utensile di legno morbido o sughero e di verificare la consistenza della forma di sabbia, prima della colata.
