Appunti sulla metalurgia e le leghe metalliche

Introduzione ai metalli

• Molti oggetti quotidiani sono fatti di metallo o contengono parti metalliche.
• Esempi: ringhiere, telai di biciclette, pentole, lattine.

Caratteristiche dei metalli

• Aspetto lucente.
• Solidità a temperatura ambiente.
• Buoni conduttori di calore ed elettricità.
• Resistenza meccanica.
• Duttile e malleabile.

Leghe metalliche

• Combinazione di due o più elementi, di cui almeno uno è un metallo.
• Esempi di leghe:
  • Acciaio: lega di ferro e carbonio (ferro è metallico, carbonio no).
    • Maggiore resistenza meccanica rispetto al ferro.
  • Ottone: lega di rame e zinco.
    • Ottone è più duro del rame.

Origine della parola "metallo"

• Deriva dal greco "metallo", che significa miniera.
• Rari metalli come oro, argento, e rame si trovano in natura nella loro forma metallica.
• Altri metalli si trovano sotto forma di minerali.

Minerali e estrazione dei metalli

• Esempi di minerali:
  • Magnetite: minerale del ferro.
  • Bauxite: minerale dell'alluminio.
• Miniere: giacimenti per l'estrazione di rocce metallifere (sotterranee o a cielo aperto).
• Metallurgia: tecniche per l'estrazione e lavorazione dei metalli.
• Siderurgia: metallurgia del ferro.

Leghe del ferro

• Ghisa e acciaio sono le due principali leghe del ferro.
• Caratteristiche:
  • Il ferro puro non è usato, ma le sue leghe sono comuni.
  • Carbonio: acciaio < 2%, ghisa 2-4%.

Produzione dell'acciaio

Altoforno

• Struttura a torre, alta fino a 100 metri.
• Rivestito internamente con mattoni refrattari.
• Materie prime:
  • Minerali ferrosi.
  • Combustibile: carbon coke.
  • Fondente: calcare.
• Temperatura nel ventre dell'altoforno: 1500°C.
• Produzione di ghisa:
  • Separazione del ferro dal minerale.
  • Combinazione con carbonio.

Acciaieria

• Trasformazione della ghisa in acciaio tramite affinazione.
• Riduzione di carbonio e impurità.
• Introduzione di ferro leghe.
• Uso di convertitori per il processo:
  • Soffiaggio di ossigeno puro per bruciare carbonio.
  • Temperatura di uscita dell'acciaio: 600°C.

Caratteristiche di ghisa e acciaio

• Resistenza:
  • Acciaio: buona resistenza alla trazione e flessione.
  • Ghisa: maggiore durezza e resistenza alla corrosione.
• Duttile e malleabile:
  • Acciaio è più duttile, più facilmente saldabile.
  • Ghisa non è duttile e non è facilmente saldabile.

Acciai speciali

• Contengono elementi oltre ferro e carbonio.
• Esempi:
  • Acciai inossidabili (cromo e nichel).
  • Resistenza alla corrosione anche con agenti corrosivi violenti.