Ferro, ghisa, acciaio (simbolo chimico Fe)

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1 I metalli I metalli si riconoscono tra gli altri materiali perché hanno caratteristiche molto evidenti: Sono tutti solidi a temperatura ambiente tranne il Mercurio Hanno peso specifico elevato Hanno lucentezza propria Conducono bene il calore e la corrente elettrica Si dilatano col calore e si contraggono quando si raffreddano Si alterano all aria (ossidazione) Ogni metallo fonde ad una data temperatura Sono elastici, cioè tornano nella posizione originaria dopo essere stati deformati Sono duri, cioè si oppongono alla penetrazione di corpi estranei Sono tenaci, cioè resistono bene agli urti Resistono bene alla trazione, alla compressione, alla torsione, al taglio Sono duttili, cioè possono essere ridotti in fili sottilissimi Sono malleabili, cioè possono essere ridotti in lamine sottilissime Si possono unire tra loro saldandoli Ogni metallo è formato da un solo elemento: ferro, alluminio, rame, argento, oro, ecc., ma in natura non si trovano da soli. Produzione dei metalli In natura i metalli non si trovano allo stato puro, ma insieme ad altre sostanze sotto forma di rocce dalle quali devono essere separati. Sono, infatti, sotto forma di ossidi, di carbonati, di solfuri, di solfati. Quando il materiale roccioso è stato portato fuori dalla miniera sarà avviato all industria metallurgica che provvederà alla separazione del metallo ferroso dalla roccia. L industria metallurgica tiene avviati i forni per scaldarla. Quando la temperatura raggiunge il punto di fusione del metallo, questo fonderà diventando liquido e raccogliendolo in un apposito contenitore che gli darà la forma di un lingotto ed infine sarà raffreddato. Questi prodotti semilavorati verranno inviati all industria metalmeccanica per essere rifusi e poi ancora raffreddati per farne motori, posate, travi, carrozzerie, ecc. Ferro, ghisa, acciaio (simbolo chimico Fe) Il ferro è una delle materie prime più presenti e più usate sulla Terra da moltissimi secoli. Si trova in natura sotto forma di composti chimici come ossidi, solfuri e carbonati, quindi aggregato con l ossigeno, lo zolfo ed il carbonio. I minerali contenenti ferro sono i seguenti: L Ematite che è formata da ossido di ferro. La magnetite come l ematite è formata da ossido di ferro. La limonite dal caratteristico colore giallo è formato da idrato di ferro. La pirite è formata da solfuro di ferro.

2 Siccome il ferro per sua natura ha qualità molto scadenti (si ossida, si piega facilmente, ecc.), nella fusione del minerale ferroso, si preferisce ottenere ghisa e acciaio che sono più utilizzati del ferro puro. La ghisa. Formata da ferro e carbonio fino al 5%. E molto dura ma poco resistente agli urti. E utilizzata per costruire termosifoni e per ottenere l acciaio. L acciaio. Formato anch esso da ferro e carbonio ma in quantità minime che non superano l 1,7%. Possiede ottime caratteristiche meccaniche e tecnologiche che ne fa il materiale più usato nell industria meccanica. Può anche essere ridotto in fili (duttile) e lamine sottilissime (malleabile) e grazie alla sua elasticità è usato per la costruzione di molle. La produzione della ghisa e dell acciaio I minerali ferrosi lasciata la miniera, si dirigono con mezzi appropriati verso l industria metallurgica dove vengono sottoposti alle operazioni di frantumazione, lavaggio, cernita ed essiccamento prima di entrare nella bocca dell altoforno che provvederà a fonderlo. L altoforno ha forma tronco conica e deve il suo nome alla sua altezza imponente di 50 metri; esso è perennemente acceso perché spegnerlo vorrebbe dire impiegare alcuni giorni per portarlo di nuovo a temperatura di esercizio. Esso è resistente alle alte temperature ed è diviso a zone. Ogni zona ha una sua temperatura. Partendo dalla parte superiore troviamo la bocca di carica dalla quale entra il materiale roccioso da fondere alternato con carbon koke e rottami di ferro che fanno da fondente. Nella parte inferiore c è il crogiolo di 8 metri di diametro dove la temperatura è di 1200 C.. Sul fondo viene raccolta la ghisa fusa da una parte e le scorie fuse dall altra che vengono utilizzate per produrre il cemento. La ghisa fusa viene colata in lingotti, fatta solidificare e inviata alle fonderie. Il resto della ghisa liquida viene portata in acciaieria per fare l acciaio. In acciaieria la ghisa trasportata da un carro a forma di siluro viene sollevato da una gru il cui contenuto viene caricato in un convertitore dove soffiando ossigeno, questo si combina con il carbonio che viene eliminato sotto forma di gas. Ciò che rimane è l acciaio. L acciaio viene scaricato nella lingottiera dove si formano i lingotti di acciaio che raffreddati vengono inviati al laminatoio dove i semi-lavorati vengono trasformati in prodotti finiti (profilati a sezione quadrata, rettangolare, a T, a U, a L, a doppia T, usati in edilizia. Nel laminatoio si ottengono anche i rotoli che verranno venduti alla fabbriche di automobili per fare le carrozzerie, alle fabbriche di lavatrici e alle fabbriche di lavelli.

3 Lavorazione del semilavorato con asportazione di truciolo Foratura. Si effettua con il trapano e serve per praticare fori di vario diametro e profondità. L organo utensile del trapano è costituito da un cilindro scanalato che ruotando penetra nel materiale. Limatura. Si effettua con le lime manuali e meccaniche, sbarrette di acciaio dentellate che strofinate sul pezzo di metallo che si muove in modo rettilineo alternato ne asportano piccoli trucioli. Piallatura. Realizzata con la piallatrice che funziona come la lima ma a differenza di quest ultima, l organo utensile è fermo mentre il pezzo metallico si muove in modo rettilineo alternato. Tornitura. Si effettua con il tornio, il cui organo utensile è un coltellino molto duro e tagliente che accostato al pezzo metallico ruotante, ne asporta un truciolo lungo fino a farne un pezzo conico o cilindrico. Fresatura. Si realizza con la fresatrice, il cui organo utensile è costituito da una ruota dentata molto tagliente che girando asporta materiale dal pezzo metallico bloccato fino a produrre scanalature di forma diversa. Taglio. Può essere realizzato con seghetti da metallo manuali, oppure con dischi flessibili (flex) rivestiti di materiale abrasivo fatti ruotare velocemente da un motore e serve per asportare parti voluminose di materiale. Molatura. Si realizza con la mola a forma di disco ruotante che ha sulla superficie degli agglomerati di sostanze abrasive molto dure che raschiano il pezzo bloccato e serve per raschiare un pezzo metallico rendendolo liscio. Il Rame (simbolo chimico Cu, dal latino Cuprum), Il rame di colore rossastro, fonde a poco più di 1000 C. E duttile e malleabile ed un ottimo conduttore di elettricità e calore e per questo motivo è largamente usato nell industria dei componenti elettrici. Leghe di Rame Il rame insieme allo stagno può dar vita ad una lega metallica detta bronzo molto usata per farne statue. Il rame insieme allo zinco forma l ottone, giallo lucente, inattaccabile dagli agenti chimici, è usato per farne rubinetti, maniglie, viti e bulloni. L Alluminio (simbolo chimico Al) L alluminio è duttile e malleabile, molto leggero, buon conduttore di calore e di elettricità. Leghe di Alluminio Caratteristiche per la loro resistenza meccanica unita alla leggerezza che le rende adatte per la costruzione di motori automobilistici e aeronautici. Le leghe di alluminio più importanti sono il Duralluminio e l Anticorrodal.

4 Il Magnesio (Simbolo chimico Mg) Il Magnesio è un metallo molto leggero che usato nell industria automobilistica ed aeronautica. Brucia con una fiamma molto vivace e per questo viene usato anche la fabbricazione di fuochi d artificio, mentre in un passato ormai lontano, costituiva il flash dei fotografi. Lo Zinco (Simbolo chimico Zn) Lo Zinco ha una grande resistenza agli agenti atmosferici, per cui viene usato per proteggere fili, lamiere e tubi esposti all aria. Il Piombo (Simbolo chimico Pb) Il piombo pur avendo un peso specifico elevato, è un metallo tenero, malleabile, resistente agli agenti atmosferici e agli acidi. Per questo fa parte dei componenti degli accumulatori (batteria dell automobile), tubi di scarico (ultimamente sostituiti dalla plastica). Per la sua impenetrabilità ai raggi gamma, costituisce l imbottitura della protezione degli operatori che effettuano radiografie, oltre al rivestimento delle centrali nucleari. Lo stagno (Simbolo chimico Sn) Lo stagno è molto chiaro e lucente, molto malleabile e scarsamente resistente. E usato per effettuare saldature di componenti elettrici e per fabbricare la latta, componente essenziale per produrre le lattine. Il Cromo (Simbolo chimico Cr) Il Cromo è molto resistente agli agenti atmosferici, pertanto, è usato per rivestire gli attrezzi dei meccanici (acciaio cromato) e con il Nichel (acciaio al nichel-cromo) per fabbricare posate in acciaio inossidabile. Il Titanio (Simbolo chimico Ti) Abbondante in natura ma l estrazione è molto costosa, leggerissimo ma con un ottima resistenza meccanica e agli agenti atmosferici. E usato nell industria spaziale e aereonautica, nonché in bioingegneria per protesi dentarie e ortopediche.

5 L Argento (Simbolo chimico Ag) E un metallo nobile, duttile, malleabile, ottimo conduttore di elettricità e calore. Non viene utilizzato da solo ma in lega con il rame (80% di argento e 20% di rame) dando vita all argento 800. Usato per produrre oggetti di arredamento di valore. L Oro (Simbolo chimico Au) Ha colore giallo lucente, è duttile e malleabile, molto pesante, ottimo conduttore di corrente e di calore ma non viene usato per tali scopi. Si trova allo stato puro sotto forma di pepite e di pagliuzze. Quando è puro è a 24 carati e siccome è poco resistente è poco usato. In lega con l argento trova applicazione il oreficeria come oro a 18 carati. Insieme al platino prende il nome di oro bianco. L oro è un metallo che serve come riferimento nella determinazione del prezzo delle merci, negli scambi commerciali fra Paesi diversi, ha rappresentato per molti anni la ricchezza di un Paese che oggi invece rappresentata dal Prodotto Interno Lordo.