Ghisa duttile è caratterizzato dalla sua microstruttura unica, che è costituita da noduli di grafite a forma di sferico disperso all'interno di una matrice solida di ferrite o perle. La struttura sferica della grafite è significativamente diversa dalla grafite a forma di fiocco che si trova in ghisa grigia. Questi noduli di grafite sferici fungono da zone di dissoluzione dell'energia e forniscono un'elevata duttilità, consentendo al materiale di assorbire e distribuire lo stress in modo più uniforme. Questa struttura unica riduce il rischio di formazione di crepe in condizioni di grande stress, rendendo il ghisa duttile altamente resiliente agli shock meccanici e al fallimento della fatica. Ciò lo rende particolarmente adatto per applicazioni automobilistiche come blocchi di motore, componenti delle sospensioni e rotori dei freni, in cui la resistenza all'impatto e la distribuzione delle sollecitazioni sono fondamentali.
La ghisa duttile ha una resistenza alla trazione superiore rispetto alla normale ghisa grigia e ad alcuni gradi di alluminio. Il materiale può resistere a una significativa sollecitazione meccanica senza crack o deforming. Questa caratteristica è particolarmente importante per i componenti automobilistici che devono sopportare condizioni ad alto carico. Ad esempio, gli alberi a gomiti, i volani e i tamburi di freni realizzati in ghisa duttile possono gestire le forze intense generate durante il funzionamento del motore o la frenata senza perdere la loro integrità strutturale. La resistenza alla trazione garantisce che le parti rimangono operative anche sotto l'elevata sollecitazione meccanica, prevenendo guasti che potrebbero compromettere la sicurezza o le prestazioni dei veicoli.
La resistenza alla fatica è un fattore chiave per i componenti esposti a ripetuti cicli di caricamento e scarico, come quelli che si trovano nei motori automobilistici o nei sistemi di sospensione. La microstruttura in ghisa duttile aiuta a prevenire l'inizio e la propagazione delle fessure, rendendolo molto più resistente al fallimento della fatica rispetto ad altri materiali. I noduli di grafite sferici agiscono come concentratori di stress, distribuendo sollecitazioni in modo più uniforme e riducendo i punti di stress localizzati che potrebbero altrimenti portare a fessure. Di conseguenza, parti automobilistiche come bracci di sospensione, componenti del motore e assi realizzati in ghisa duttile presentano una vita a fatica significativamente più elevata e possono sopportare anni di stress ripetuti senza fallimento. Ciò aumenta l'affidabilità complessiva e la durata del veicolo.
La ghisa duttile ha una resistenza all'impatto superiore rispetto ad altre forme di ghisa. Ciò è dovuto alla duttilità fornita dalla grafite sferica, che consente al materiale di assorbire il carico di shock senza riscontrare un fallimento catastrofico. Quando le parti automobilistiche sono esposte a forze ad alto impatto, come durante le collisioni, frenata brusca o condizioni stradali pesanti, è più probabile che i componenti in ghisa duttile si piegino o deformino elasticamente piuttosto che la crepa o la frantumazione. Ad esempio, parti come i rotori dei freni, i componenti dello sterzo e gli involucri differenziali beneficiano di questa maggiore resistenza all'impatto, garantendo una durata più lunga e un'affidabilità in condizioni di guida difficili.
La ghisa duttile offre una buona resistenza all'usura, che è cruciale per i componenti automobilistici che sperimentano un attrito continuo, come anelli a pistoni, sedili delle valvole e componenti del freno. La combinazione del materiale di alta durezza e duttilità gli consente di resistere alle forze abrasive tipicamente incontrate durante il funzionamento del motore o i cicli di frenata. La grafite nella struttura funge anche da lubrificante, riducendo l'usura e l'attrito tra le parti di accoppiamento. Ciò contribuisce alla longevità delle parti, riducendo i costi di manutenzione e migliorando l'efficienza complessiva dei sistemi automobilistici.
La ghisa duttile è altamente resistente al ciclo termico e alle alte temperature, il che lo rende ideale per le applicazioni automobilistiche esposte al calore estremo. Il materiale ha un buon equilibrio tra conducibilità termica e espansione termica, che gli consente di resistere alle variazioni di temperatura senza cambiamenti dimensionali significativi. Ciò è particolarmente importante per blocchi di motori, collettori di scarico e componenti dei freni che sperimentano alte temperature durante il funzionamento. Il materiale può dissipare il calore in modo efficiente, prevenendo lo stress termico e le crack che potrebbero verificarsi in materiali meno resistenti al calore.
