Molti degli oggetti che usi quotidianamente sono in metallo oppure hanno parti metalliche. Qualche esempio? La ringhiera di un terrazzo, il telaio della tua bicicletta e la catena che usi per legarla.
le pentole della cucina, le lattine che compra al supermercato. I metalli sono materiali molto utilizzati, ma quali caratteristiche hanno? Da cosa si ricavano? Quali sono i più importanti?
Partiamo dalle loro proprietà. Hanno un aspetto lucente, sono solidi a temperatura ambiente, sono buoni conduttori di calore ed elettricità, hanno una buona resistenza meccanica e sono duttili e malleabili. Per migliorarne le proprietà i metalli vengono combilati insieme ad altri elementi.
Le miscele composte da due o più elementi tra cui almeno un metallo sono dette leghe metalliche. Ad esempio l'acciaio. è una lega tra ferro e carbonio dove il ferro è un metallo ma il carbonio no l'acciaio ha una resistenza meccanica maggiore del ferro che è il suo componente principale l'ottone invece è una lega tra rame e zinco che sono entrambi metalli l'ottone è più duro del rame che è il suo componente principale la parola metallo deriva dal greco metallo che significa miniera infatti sono pochi metalli come l'oro l'argento il rame si trovano in natura nella loro forma metallica tutti gli altri sono mischiati insieme ad altri elementi e si trovano sotto forma di minerali dai quali dovranno essere estratti ad esempio la magnetite è un minerale del ferro la bauxite è un minerale dell'alluminio le miniere sono già cimenti da cui è possibile estrarre le rocce metallifere Possono essere sotterranee o a cielo aperto.
La metallurgia è l'insieme delle tecniche e dei procedimenti necessari all'estrazione dei metalli dai loro minerali e alla loro lavorazione per ottenere semi lavorati come lingotti e lamiere. La metallurgia del ferro si chiama siderurgia. Vediamo ora quali sono le leghe del ferro, cioè la ghisa e l'acciaio. Il ferro è un metallo.
che ha avuto un ruolo molto importante nello sviluppo industriale ed economico degli ultimi due secoli. I minerali più ricchi di ferro sono la magnetite e l'ematite. Il ferro allo stato puro praticamente non viene utilizzato, mentre sono largamente impiegate le due sue leghe in combinazione con il carbonio, l'acciaio, in cui il carbonio è inferiore al 2%, il ferro e la ghisa, in cui il carbonio è inferiore al 2%.
compreso tra il 2 e il 4%. Quello che comunemente chiamiamo ferro in realtà è un acciaio contenente pochissimo carbonio. La produzione di queste due leghe inizia nell'alto forno, cioè un forno costituito da una torre che può raggiungere un'altezza anche di 100 metri. La struttura del forno è costituita esternamente da una corazza di acciaio speciale, rivestita internamente da mattoni riflessi.
frattari, cioè capaci di resistere a lungo a elevate temperature. Le materie prime che vengono inserite nella parte superiore del forno, detta bocca di carico, sono i minerali ferrosi, il combustibile, cioè il carbon coke, e il fondente, cioè il calcare. Nella parte centrale del forno, detta ventre, si raggiunge la temperatura di 1500 gradi centigradi.
Cosa succede nel forno? ventre. Il ferro si separa dal minerale e si combina insieme al carbonio del combustibile, trasformandosi in ghisa. Le sostanze non ferrose del minerale si combinano con il fondente andando a formare le scorie, cioè materiali di scarto usati ad esempio nella produzione di cemento a presa rapida. Dalla parte inferiore del forno esce ghisa greggia allo stato liquido.
Le storie più leggere della ghisa ghisa escono dal forno da un foro superiore. Nella ghisa greggia prodotta una parte viene colata in lingotti e inviata in fonderia, cioè nella parte dello stabilimento in cui verrà nuovamente fusa insieme a rottami di acciaio e ghisa per ottenere ghisa di seconda fusione che viene usata per produrre oggetti in ghisa. Questa ghisa è detta ghisa da fonderia. L'altra parte viene colata in carri siluro che muovendosi su rotaia la trasportano all'acciaieria, cioè alla parte dello stabilimento in cui la ghisa viene trasformata in acciaio.
Questa ghisa è detta ghisa di affinazione. Vediamo cosa succede nell'acciaieria. La trasformazione della ghisa gregia in acciaio, detta affinazione, consiste nella riduzione del carbonio e del glico. dell'impurità e nell'aggiunta delle ferroleghe, cioè leghe metalliche del ferro.
Questo processo avviene all'interno di grandi forni detti convertitori, in cui vengono introdotti ghisa greggia fusa, proveniente dall'alto forno, e rottami di ferro. All'interno di questi forni viene soffiato dall'alto ossigeno puro a forte pressione, che brucia la maggior parte del carbonio. disciolto nella ghisa, trasformando la ghisa in acciaio. Si tratta di una reazione molto violenta, infatti l'acciaio fuoriesce liquido a 1600°C.
All'uscita dai forni l'acciaio viene colato in un recipiente, la siviera, e da qui in lingottiere per ottenere lingotti oppure in una lingottiera con il fondo aperto. In colata continua l'acciaio semisolido scende dal fondo della lingottiera e viene tagliato alla lunghezza. desiderata.
Quello appena descritto è il processo di produzione dell'acciaio in un impianto siderurgico a ciclo integrale. Si tratta di impianti molto grandi dove l'acciaieria fa parte dello stesso stabilimento in cui vi è l'alto forno. L'acciaio può anche essere prodotto in piccole acciaierie.
Qui l'acciaio viene prodotto da rottami di ferro anziché dal minerale. Generalmente si trovano in prossimità di zone altamente industrializzate, in cui vi è abbondanza di tali rottami. Dalla colata dell'acciaio si ottengono semi lavorati, dai quali si ricavano prodotti per l'edilizia, come barre per il cimento armato, tubi oppure travi, laniere usate per la fabbricazione di parti di auto, treni o navi, profilati per i binari ferroviari, banda stagnata per la produzione di di lattine o bombolette e molto altro. Ma quali caratteristiche hanno la ghisa e l'acciaio?
Sembra impossibile ma una piccola differenza in percentuale di carbonio determina nei due materiali proprietà molto diverse. Se entrambi i materiali hanno una buona resistenza alla compressione l'acciaio ha una buona resistenza anche a trazione e flessione al contrario della ghisa invece la ghisa La ghisa presenta una durezza maggiore rispetto all'acciaio, resiste meglio alla corrosione e ha una migliore fusibilità. Infine, l'acciaio è duttile e malleabile ed è più facilmente saldabile, mentre la ghisa non lo è.
Oltre agli acciai comuni vi sono gli acciai speciali che contengono, oltre il ferro e il carbonio, anche altri elementi che gli conferiscono nuove proprietà. Questi, ricordiamo gli acciai inossidabili, che contengono cromo e nickel. La loro caratteristica principale è la resistenza alla corrosione, anche se sottoposti agli agenti corrosivi più violenti.
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