MATERIALI METALLICI. Piombo ( Pb ) Nichel ( Ni ) al carbonio o comuni

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1 MATERIALI METALLICI Sono i materiali costituiti da metalli e loro leghe, ricavati dalla lavorazione di minerali attraverso dei processi metallurgici. Sono caratterizzati da una struttura chimica cristallina compatta e omogenea per questo si comportano come un corpo ISOTROPO. Un materiale si dice ISOTROPO quando presenta le stesse caratteristiche fisiche in ogni direzione.

2 MATERIALI METALLICI MATERIALI FERROSI O SIDERURGICI (ricavati dai minerali di ferro) MATERIALI NON FERROSI (non contenenti ferro, ma costituiti di altri metalli o loro leghe) Ghisa Acciaio Ferro dolce Alluninio ( Al ) e sue leghe Rame ( Cu ) e sue leghe Piombo ( Pb ) Nichel ( Ni ) al carbonio o comuni bassolegati legati o speciali Cromo ( Cr ) Stagno ( Sn ) Zinco( Zn ) Titanio ( Ti ) Magnesio ( Mg ) materiali Sinterizzati

3 Ferro ( Fe ) E un importante elemento chimico La ghisa e l acciaio vengono ricavati dalla fusione di minerali che contengono ferro Minerali di ferro: ematite, magnetite, siderite e limonite

4 Prodotti Siderurgici GHISE sono ottenute direttamente dalla fusione del minerale ferroso nell altoforno, hanno un tenore di carbonio che varia dal 2,06% all' 6,67%, da essa poi si ricava l'acciaio e il ferro dolce. ACCIAI sono ottenuti mediante decarburazione (eliminazione del carbonio) della ghisa attraverso vari processi detti di affinazione, hanno un tenore di carbonio inferiore al 2,06%. ACCIAIO DOLCE (o ferro comune) è un materiale ferroso con tenore di carbonio inferiore al 1%, è facilmente deformabile e si usa soprattutto nelle lavorazioni di fucinatura ( ferro battuto).

5 Impieghi industriali La ghisa per i basamenti dei motori e tutti i prodotti ottenuti per fusione. Gli acciai per utensili, dotati di elevata durezza e resistenza alle temperature Gli acciai per molle, dotati di elevati limiti elastici. Gli acciai per bulloneria, dotati di struttura molto omogenea per garantire assenza di difetti. Gli acciai per cuscinetti, dotati di elevata durezza e resistenza all usura e alla compressione.

6 L'altoforno è un forno a forma di doppio cono con struttura in acciaio rivestito internamente da materiale refrattario per resistere alle alte temperature (1900 C). Può raggiungere una altezza di metri e un diametro di 6 metri. Il ciclo di produzione è continuo 24 ore su 24 e viene fermato solo per interventi di manutenzione o di ripristino.

7 Processo di fusione Il minerale ferroso e altre sostanze (fondente) viene introdotto nella parte superiore dell altoforno a strati alterni con il carbone coke, e sottoposto ad un processo di combustione continua dal basso. Il minerale fonde e viene ridotto (privato di ossigeno) fino a trasformarsi in ghisa greggia, che viene raccolta nel crogiolo alla base del forno. Nel crogiolo la ghisa si separa dalla loppa che essendo più leggera galleggia sopra la ghisa liquida e viene estratta da una apposita bocca di prelievo. La ghisa estratta dal fondo dell altoforno viene colata in appositi stampi per la raffinazione oppure avviata alla produzione dell acciaio mediante lavorazioni di conversione

8 Il minerale di ferro ( pirite, limonite, magnetite, ecc.) viene caricato nell'altoforno a strati alterni di carbone ( coke: un tipo speciale di carbone adatto per questo impiego) -fondente ( serve per favorire la fusione e mescolarsi con la roccia fusa del minerale formando le scorie che vengono poi eliminate ) -minerale.

9 FUSIONE DEL MATERIALE FERROSO GHISA GREGGIA GHISA DI AFFINAZIONE SCORIE Conversione in acciaio loppa acida Basica Loppe basiche per produzione di cementi d altoforno Loppe acide per produzione di materiale isolante termico e acustico

10 Proprietà della ghisa La GHISA è il primo prodotto della fusione del minerale ferroso, ottenuto in altoforno per separazione dalla loppa. E caratterizzata da un elevato tenore di carbonio che varia dal 2,06% all' 6,67%, che la rende poco duttile, poco malleabile e molto fragile. Non è adatta alla laminazione ed allo stampaggio. Possiede una buona resistenza alla compressione, buona resistenza all usura, alla corrosione e una elevata colabilità.

11 Proprietà della ghisa GHISA DI AFFINAZIONE o ghisa di prima fusione si ottengono direttamente dalla fusione dall altoforno e vengono trasformate in acciaio. GHISA DA FONDERIA o ghisa di seconda fusione viene impiegata per getti di fusione in apposite forme, questa ghisa non viene ricavata direttamente dall altoforno ma dalla fusione di pani con l aggiunta di rottami (acciaio o ghisa) per migliorarne le caratteristiche ed eliminarne le impurità.

12 GHISA Massa volumica: 7870 kg/m 3 Punto di fusione: 1150 C 1400 C Resistenza a trazione: N/mm 2 Resistenza a compessione: N/mm 2 Durezza Brinnell: HBS Colore: Grigio di diverse tonalità

13 Designazione L Ente Nazionale di Unificazione UNI ha stabilito che le ghise siano indicate con una sigla e un numero che indichino o la percentuale dei componenti GB Cr Ni 9 5 UNI 8845 o le proprietà meccaniche G 350 UNI 5007

14 Le ghise in base alla composizione, al tenore di carbonio e alle tecniche di produzione, si distinguono in: GHISA GREGGIA GHISA GHISA GHISA GHISA BIANCA GRIGIA MALLEABILE SFEROIDALE

15 Classificazione della ghisa Ghisa bianca: durissima e molto fragile, non può essere lavorata con macchine utensili ne saldata, il carbonio è sotto forma di cementite. Ghisa grigia: è meno dura e quindi meno fragile, si presta alle lavorazioni con macchine utensili, il carbonio è sotto forma di grafite. Ghisa malleabile: è ottenuta dal riscaldamento della ghisa bianca, ha caratteristiche intermedie con l acciaio, buona resilienza e discreta duttilità, è facilmente lavorabile e saldabile. Ghisa sferoidale: è ottenuta della ghisa grigia con l aggiunta di magnesio e nichel, ha proprietà simili agli acciai se temprata e rinvenuta e una elevata resistenza a trazione.

16 Micrografia della ghisa

17 ACCIAIO Massa volumica: 7870 kg/m 3 Punto di fusione: 1300 C 1500 C Resistenza a trazione: N/mm 2 Resistenza a compessione: N/mm 2 Durezza Brinnell: HBS Colore: Grigio chiaro

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19 Processo di produzione dell acciaio

20 Processo di lavorazione dell acciaio colata continua

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