METALLI E LEGHE
METALLI, NON METALLI E LEGHE
Le sostanze presenti in natura si distinguono, dal punto di vista chimico, in metalli, non metalli, semi-metalli e leghe.
I metalli sono un gruppo di sostanze di origine naturale, sono solidi a temperatura ambiente, hanno un aspetto lucente, sono buoni conduttori di calore e di elettricità e sono facilmente lavorabili in fili e lamine sottili. In natura difficilmente si trovano allo stato puro, ma sono quasi sempre mescolati ad altri minerali.
I non metalli sono, invece, quelle sostanze che presentano caratteristiche opposte a quelle dei metalli. Possono essere liquidi, solidi o gassosi, sono fragili, solitamente, fondono a temperature relativamente basse e sono cattivi conduttori di calore e di elettricità.
I semi-metalli sono sostanze di origine naturale che hanno caratteristiche intermedie tra quelle dei metalli e quelle dei non metalli.
Le leghe sono materiali di origine artificiale che si ottengono dalla fusione di un metallo con un altro metallo o non metallo.
LAVORAZIONE DEI METALLI
Per la loro lavorazione i metalli possono trovarsi in tre diversi stati: possono essere lavorati allo stato solido (come sono per natura), possono essere lavorati allo stato liquido (dopo aver subito una fusione), oppure possono essere lavorati in uno stato intermedio, detto stato plastico.
IL FERRO E LE LEGHE FERROSE
Il ferro è uno dei metalli più diffusi ed abbondanti in natura ed il più importante nell’industria con 500 milioni di tonnellate di ferro prodotte ogni anno alle quali si aggiungono 300 milioni tonnellate di ferro riciclato. Il ferro allo stato puro non è adatto alla realizzazione di prodotti finiti, che vengono prodotti con leghe ferrose.
Le principali leghe ferrose sono la GHISA e l’ACCIAIO, ottenute da una miscela di ferro e carbonio.
PRODUZIONE DELLA GHISA E DELL'ACCIAIO
Le industrie del settore siderurgico, lavorano a ciclo integrale, dal minerale fino al semilavorato.
La produzione parte dalla frantumazione dei minerali, che successivamente vengono macinati. I minerali vengono lavati e divisi in base alla concentrazione di metallo che contengono. Si passa poi alle operazioni di arricchimento dove i minerali di ferro vengono puliti dalle impurità per poi essere fusi negli altiforni.
L’estrazione vera e propria del ferro avviene nell’altoforno col processo di riduzione dove viene combinare con il carbonio.
LA GHISA
La ghisa è di diversi tipi, e i due più importanti tipi di ghisa sono quella “grigia” e quella “bianca”:
- la ghisa grigia ha buone proprietà meccaniche e viene usata per produrre oggetti metallici
- la ghisa bianca è invece molto fragile, ed è usata per la produzione dell’acciaio.
Le proprietà delle ghise sono:
- buona resistenza alla compressione, all'usura e, alla corrosione
- buona conducibilità termica
- facilità di lavorazione
L'ACCIAIO
L'acciaio è una famiglia di leghe ferrose, distinte in base al contenuto di carbonio, con caratteristiche e proprietà differenti.
Le caratteristiche comuni degli acciai sono:
- buona resistenza meccanica alla compressione e alla trazione
- plasticità (l'acciaio è malleabile)
- saldabilità
Rispetto alla ghisa l'acciaio ha una minore fusibilità e una minore resistenza alla corrosione.
Per rimediare a questi "difetti" vengono prodotti acciai speciali, come, l'acciaio inossidabile (o inox), resistente alla ruggine.
La conversione della ghisa in acciaio avviene in impianti chiamati acciaierie.
RAME
Il rame è il metallo usato da più tempo. Ha un colore rosso chiaro ed è facilmente lavorabile in fili e lamine. E’ un ottimo conduttore di elettricità e di calore, è molto resistente alla corrosione e non è magnetico ed è molto usato in campo elettrico.
Il ciclo metallurgico del rame è molto complesso: con le fasi di arricchimento si ottiene la metallina nera, che trasformata in rame metallurgico.
Il rame metallurgico viene poi raffinato e si ottiene il rame elettrolitico, che si usa per i cavi elettrici..
La maggior parte del rame prodotto è utilizzato per realizzare leghe come, ad esempio il bronzo e l’ottone.
L'ALLUMINIO
L’alluminio è un metallo molto diffuso in natura di colore argenteo che di ricava alla bauxite. Nonostante sia uno dei metalli più abbondanti, la produzione industriale dell'alluminio risale a poco più di 200 anni fa. Ciò è dovuto alla complessità del processo di separazione dai minerali in cui è contenuto. Per questo in passato era considerato un metallo prezioso, con un valore superiore a quello dell'oro.
La metallurgia dell'alluminio si divide in due fasi: dalla bauxite si ricava l'allumina e da questa si ottiene l’alluminio metallico.
Le proprietà dell'alluminio:
- è leggero e resistente
- è un buon conduttore di elettricità e di calore
- resiste alla corrosione
- è malleabile
- non è magnetico
L’alluminio metallico viene usato come materiale da costruzione per semilavorati per porte e finestre, nastri per lattine, e nell'industria automobilistica e aeronautica. L'alluminio elettrolitico, viene adoperato per realizzare elementi conduttori in apparecchiature elettriche, e cavi per l'alta tensione perché pesa la metà del rame.