La famiglia dei metalli Gli elementi metallici presenti in natura sono circa 75. Tuttavia i metalli di uso comune sono solo una ventina

Ferro. È in assoluto il metallo più usato nel mondo, con più di 620 milioni di tonnellate di minerale estratto ogni anno (ferro contenuto). La sua lega principale è l’acciaio, prodotto in quasi 800 milioni di tonnellate, compreso il metallo riciclato: lo troviamo nelle case (elettrodomestici, utensili da cucina), nelle strade (mezzi di trasporto, tubature), nelle fabbriche (motori, macchinari), negli impianti petroliferi (cisterne, tubature, torri di distillazione), nei porti marittimi (navi, gru, sili), ecc L’altra lega del ferro è la ghisa, usata per oggetti «statici» che non devono sopportare grossi sforzi (per esempio basamenti di macchinari, tombini stradali).

Metalli non ferrosi. Tutti gli altri metalli, sommati tra loro, non raggiungono la produzione annua dell’acciaio. Ognuno è usato in settori specifici: • l’alluminio e il magnesio sostituiscono l’acciaio per la leggerezza; • il rame è il migliore conduttore di elettricità (dopo l’argento); inoltre resiste bene alla corrosione, come lo zinco (con cui entra in lega per formare gli ottoni); • il piombo è usato per schermature contro i rumori, i raggi x e le radiazioni nucleari; • il manganese, il cromo e il nickel sono usati in lega con l’acciaio per ottenere gli acciai inossidabili e altri acciai speciali; • l’argento, l’oro e il platino sono metalli nobili perché resistono benissimo alla corrosione, in più sono preziosi perché molto rari.

METALLI

Proprietà fisiche e chimiche Si riferiscono alle caratteristiche generali dei materiali in relazione alla massa, al calore, all’elettricità e all’ambiente esterno. Massa volumica Dilatazione termica Temperatura di fusione Conduttività termica Conduttività elettrica Resistenza alla corrosione

Massa volumica La massa volumica di un corpo è definita come il rapporto tra la massa del corpo, misurata in Kg, ed il volume del medesimo corpo, misurato in dm³. Fai degli esempi di metalli leggeri e di metalli pesanti.

Dilatazione termica I materiali metallici subiscono un aumento di volume quando vengono riscaldati. Lo zinco e il piombo hanno i maggiori coefficienti di dilatazione, il platino il minore.

Temperatura di fusione La fusione è il passaggio dallo stato solido a quello liquido. Ogni materiale metallico ha un suo punto di fusione: il ferro fonde a 1535°, lo stagno a 232°, il tungsteno a 3380°( la spirale delle lampadine).

Conduttività termica E’ la proprietà dei materiali metallici di trasmettere il calore; l’argento , il rame, l’oro, e l’alluminio sono i migliori conduttori di calore.

Conduttività elettrica E’ la proprietà dei materiali metallici di trasmettere la corrente elettrica; l’argento , il rame e l’alluminio sono i migliori conduttori di elettricità.

Resistenza alla corrosione I metalli più nobili (ad esempio rame e argento) cedono più difficilmente gli elettroni che non i metalli meno nobili (ad esempio ferro e zinco). E’ la proprietà di resistere al deterioramento superficiale causato da reazioni chimiche come ad esempio la ruggine del ferro.

Proprietà meccaniche Resistenza alla trazione Si riferiscono alle caratteristiche generali dei materiali di resistere all’azione di forze esterne Resistenza alla trazione Resistenza alla compressione Resistenza alla flessione Resistenza alla torsione Resistenza al taglio Durezza Elasticità

Resistenza alla trazione un corpo è sollecitato a trazione quando una forza applicata tende ad allungarlo; il pezzo, prima di rompersi, si allunga in misura tanto più notevole quanto più il materiale è plastico. bracciali solidi e resistenti con chiusure affidabili.

Resistenza alla compressione un corpo è sollecitato a compressione quando la forza applicata tende ad accorciarlo; il pezzo s'accorcia invece di allungarsi. Macchina per prova di trazione - Resistenza a trazione indiretta dei provini di calcestruzzo

Resistenza alla flessione un corpo è sollecitato a flessione quando le forze applicate perpendicolarmente al suo asse tendono a curvarlo.

Resistenza alla torsione un corpo è sollecitato a torsione quando le forze applicate tendono a torcere le sue fibre.

Durezza è la resistenza che il materiale oppone alla penetrazione di una punta cioè alla scalfitura (e non alla facilità che ha un minerale di rompersi!).

Resistenza al taglio un corpo è sollecitato al taglio quando le forze applicate tendono a far scorrere uno sull'altro due piani vicini.

Elasticità è la resistenza dei materiali a sforzi variabili e ripetuti (ad esempio, l'accorciamento e l'allungamento di una molla ripetuto per migliaia di volte)

Proprietà tecnologiche Si riferiscono all’attitudine dei materiali a subire le diverse lavorazioni Fusibilità: Malleabilità Duttilità: Saldabilità: Temprabilità:

Malleabilità: è l'attitudine di materiale a ridursi in lamine sottili; normalmente i materiali sono i più malleabili a caldo che a freddo.

Fusibilità: è la proprietà di dare origine a pezzi (getti) sani, compatti senza difetti e alterazioni (ad esempio sono facilmente fusibili la ghisa e il bronzo, difficilmente fusibili l'acciaio).

Duttilità è l'attitudine di un materiale a ridursi in fili sottili.

Saldabilità: è la proprietà che ha un materiale di unirsi in un solo pezzo con un altro, uguale o diverso.

Temprabilità: è l'attitudine ad aumentare la propria durezza per mezzo di particolari trattamenti termici.

Prova di temprabilità Materiali e attrezzi occorrenti: due chiodi di acciaio e uguali molto lunghi un fornello a gas una pinza un recipiente con acqua fredda un martello Prendi con la pinza un chiodo e riscaldalo sul fornello a gas fino a farlo diventare di colore rosso (attento a non scottarti) e poi raffreddalo bruscamente nell'acqua fredda contenuta nel recipiente. prendi allo stesso modo il secondo chiodo e riscaldalo come il primo (attento a non scottarti). Fallo raffreddare lentamente. Quando i due chiodi si saranno raffreddati, prova a piegarli a colpi di martello e osserva il loro comportamento: - il primo si spezza perchè ha subito il trattamento di tempra, - il secondo invece si piega con facilità (ricottura). Possiamo concludere che la tempra indurisce notevolmente l'acciaio ma lo rende più fragile; al contrario la ricottura lo rende più malleabile.