METALLI E LEGHE
Pochissimi metalli si utilizzano puri, la maggior parte degli oggetti è infatti costituita da leghe cioè miscele di due o più elementi. Un esempio di lega metallica è il bronzo (rame + stagno),mentre una lega formata da un metallo e un non metallo è l'acciaio (ferro + carbonio), ovvero la lega che incontriamo più spesso nella nostra vita quotidiana. La produzione delle leghe iniziò nell'antichità; il bronzo venne infatti scoperto in epoca preistorica.
Le leghe vengono prodotte per migliorare le caratteristiche dei metalli di partenza, come ad esempio la resistenza meccanica e la lavorabilità, oppure per ottenere nuovi materiali più duri e resistenti dei metalli da cui sono composti.
IL FERRO E LE LEGHE FERROSE: Il ferro è uno dei metalli più abbondanti in natura ed il più importante nell'industria con 500 milioni di tonnellate prodotte ogni anno e 300 milioni di tonnellate di ferro riciclato. I minerali dai quali si ricava la maggior quantità di ferro sono: la magnetite, la limonite, l'ematite, la siderite e la pirite.
Tra le principali leghe ferrose troviamo la ghisa e l'acciaio.
LA PRODUZIONE DELLA GHISA E DELL'ACCIAIO - PROCESSO SIDERURGICO: Le industrie del settore siderurgico lavorano a ciclo integrale cioè dal minerale fino al semilavorato. Esse si trovano solitamente in prossimità dei grandi porti per facilitare il rifornimento delle materie prime.
Durante il processo si parte con la frantumazione per passare poi alla macinazione, dove i minerali vengono divisi in base alla concentrazione di metallo che possiedono. Si passa poi alle operazioni di arricchimento in cui i minerali vengono puliti dalle impurità per essere poi posti negli altiforni (impianto di produzione della ghisa la cui attività è a ciclo continuo). In essi si passa al processo di riduzione nel quale il minerale viene combinato con il carbonio. I minerali per produrre la ghisa sono i minerali e rottami di ferro e il coke (carbone artificiale).
LE PROPRIETA' DELLA GHISA: La ghisa è prodotta in diversi tipi e i due più importanti sono la ghisa “grigia” e la ghisa “bianca”. La prima ha buone proprietà meccaniche e viene usata per produrre oggetti metallici; la seconda è al contrario molto fragile e viene usata esclusivamente per la produzione dell'acciaio.
Le proprietà della ghisa sono:
L'ACCIAIO: Con acciaio si intende un insieme di leghe ferrose distinte in base al contenuto di carbonio.
Le caratteristiche di tutti i tipi di acciai sono:
Di contro l'acciaio ha una minore fusibilità e una minore resistenza alla corrosione. Per rimediare a questi “difetti” vengono prodotti di particolari tipi di acciaio come l'acciaio inossidabile (o inox).
Il materiale di partenza per la creazione dell'acciaio è la ghisa bianca d'altoforno assieme a rottami ferrosi. La conversione dalla ghisa all'acciaio avviene in impianti chiamati acciaierie.
ALTRI METALLI: IL RAME E LE SUE LEGHE: Il rame è il metallo che l'umanità usa da più tempo, ha un colore rosso chiaro ed è lavorabile in fili e lamine, è quindi duttile e malleabile. È inoltre un ottimo conduttore di elettricità e di calore, è molto resistente alla corrosione e non è magnetico. Il ciclo metallurgico del rame è molto complesso; nella fase di arricchimento si ottiene la metallina nera che viene poi trasformata in rame metallurgico, detto anche rame nero. Viene poi ulteriormente raffinato e si ottiene il rame elettrolitico puro al 99%. Oltre la metà del rame prodotto viene usato per le leghe come ad esempio il bronzo (rame e stagno) e l'ottone (rame e zinco).
ALTRI METALLI: L'ALLUMINIO E LE SUE LEGHE: L'alluminio è un metallo molto diffuso in natura di colore argenteo che si ricava dalla bauxite. Nonostante sia molto abbondante in natura, la produzione industriale dell'alluminio risale solo a 200 anni fa, questo a causa della complessità del processo di separazione dai minerali in cui è contenuto. Per questo motivo era considerato un metallo prezioso dello stesso valore dell'oro. La produzione dell'alluminio si compone di due fasi: nella prima dalla bauxite si ricava l'allumina, dalla quale si ottiene l'alluminio metallico e da esso si ottiene a sua volta l'alluminio elettronico puro al 99,9%.
Le proprietà dell'alluminio sono:
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è leggero
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è un buon conduttore di elettricità e di calore, quasi come il rame
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buona resistenza alla corrosione
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è duttile e malleabile
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non è magnetico
L'alluminio metallico viene usato come materiale da costruzione per semilavorati per porte e finestre, nonché nell'industria automobilistica e aeronautica.
Tra le leghe dell'alluminio troviamo le leghe leggere, formate da alluminio metallico con l'aggiunta di altri elementi. Le leghe leggere più importanti sono il duralluminio, anticorodal, silumine avional.