I METALLI

I METALLI: la storia I METALLI occupano un posto privilegiato tra i materiali perché presentano facile lavorabilità e ottima resistenza alle sollecitazioni. La storia dell’uomo è contrassegnata dalla conoscenza delle lavorazioni dei vari metalli. NEOLITICO: circa 7000 anni fa, si iniziò ad utilizzare il RAME. 4000 a.C.: si scoprì, forse casualmente, la lega di rame e stagno che dà luogo al BRONZO. 1200 a.C.: gli Hittiti, popolo della Mesopotamia, misero a punto la prima tecnica metallurgica del FERRO.

I METALLI: la storia 600-500 a.C.: gli Etruschi furono i primi a produrre ferro con piccoli forni a cumulo. 1500 d.C.: durante il Rinascimento si utilizzarono nuove tecniche di fusione del bronzo per la fabbricazione di capolavori artistici. XVIII secolo: la Rivoluzione industriale, con l’industria siderurgica consentì grande disponibilità di materiali metallici.

LA METALLURGIA La complessa serie di operazioni per estrarre i metalli dai loro minerali e ricavare semilavorati o prodotti finiti viene chiamata METALLURGIA ESTRATTIVA, o primaria che comprende tutte le lavorazioni necessarie per ottenere il metallo dal minerale La metallurgia si distingue in: FISICA, che comprende i processi di formatura ed i trattamenti termici SECONDARIA, o di recupero, che porta al prodotto finito partendo dal riciclaggio dei rottami metallici

LA METALLURGIA ESTRATTIVA La METALLURGIA ESTRATTIVA prevede le seguenti operazioni: 1. PROSPEZIONE MINERARIA che comprende le operazioni per individuare i giacimenti ( Aerofotogrammetria) 2. ARRICCHIMENTO DEL MINERALE, che consiste nella separazione del minerale utile dalla parte sterile chiamata GANGA 3. LAVORAZIONI PRELIMINARI, che comprendono la frantumazione, la lavatura e la cérnita 4. ESTRAZIONE DEL METALLO DAL MINERALE, mediante processi termici, chimici ed elettrolitici

LA METALLURGIA FISICA La METALLURGIA FISICA comprende i vari processi che portano alla realizzazione di semilavorati e oggetti in metallo o di leghe metalliche. La FORMATURA PER FUSIONE: avviene in appositi forni che per la fusione del metallo che viene versato in uno stampo I processi di lavorazione della metallurgia fisica più importanti sono: La SINTERIZZAZIONE, detta anche metallurgia delle polveri, è una tecnica per produrre oggetti finiti metallo-ceramici

LA METALLURGIA FISICA I TRATTAMENTI TERMICI, migliorano i comportamenti dei metalli, con l’applicazione di variazioni di temperatura (RICOTTURA, TEMPRATURA e RINVENIMENTO) I TRATTAMENTI SUPERFICIALI, avvengono per via meccanica, chimica ed elettrolitica (ZINCATURA, CROMATURA, ANODIZZAZIONE)

LA METALLURGIA FISICA La LAVORAZIONE PLASTICA consente di modellare un semilavorato mediante opportune sollecitazioni esterne quali: LAMINAZIONE FUCINATURA TRAFILATURA STAMPAGGIO IMBUTITURA ESTRUSIONE

Caratteristiche e proprietà I metalli presentano buone proprietà meccaniche e sono buoni conduttori di calore ed elettricità. Le proprietà tecnologiche invece variano in base al metallo. Dilatazione termica Resistenza alla corrosione

Proprietà meccaniche Misurazione della durezza Elasticità

Proprietà tecnologiche Fusibilità Malleabilità Saldabilità

La ghisa Il ferro e le sue leghe PRODUZIONE LEGA METALLICA: unione di due o più elementi, di cui almeno uno deve essere un metallo. La ghisa PRODUZIONE Le materie prime necessarie per la produzione della ghisa sono MINERALI DI FERRO; COKE SIDERURGICO; MINERALI FONDENTI. Le materie prime vengono caricate nella parte superiore dell’ALTOFORNO e lentamente scendono verso il basso fino a raggiungere la temperatura di fusione. Il ferro liquido (ghisa) viene raccolto nel CROGIOLO e convogliato in canaletti refrattari o raccolto in SIVIERE per essere poi trasformato in LINGOTTI oppure inviato all’impianto per la produzione acciaio. La GHISA è una lega di ferro e carbonio, variabile tra l’1,9 e il 4 %.

L'acciaio Il ferro e le sue leghe PRODUZIONE L’ACCIAIO si ottiene dalla ghisa riducendo la percentuale di carbonio che non deve superare l’1,9%. PRODUZIONE Per produrre l’acciaio i processi più usati sono: a. Processo al convertitore a ossigeno (BESSEMER); b. Processo al forno elettrico. L’acciaio ottenuto viene colato in STAMPI, in LINGOTTIERE o in COLATA CONTINUA per produrre semilavorati. Gli acciai si distinguono in ACCIAI COMUNI AL CARBONIO e ACCIAI LEGATI AD ALTRI METALLI ( inossidabili).

ALTRI METALLI ......... Leggeri Preziosi ANTICHI ORO RAME ALLUMINIO Simbolo chimico: Au. Peso specifico: 19,32. Temp. di fusione: 1064°. Colore: giallo. Si trova allo stato nativo in pepite ed è molto raro. È un metallo molto duttile, malleabile e facile da lavorare. Ottima la conduttività sia termica che elettrica e molto resistente alla corrosione. Metallo prezioso usato in oreficeria e per il conio delle monete e nell’industria come rivestimento di contatti elettrici. ANTICHI RAME Simbolo chimico: Cu. Peso specifico: 8,93. Temp. di fusione:1083°. Colore: rosso. Si estrae dalla CUPRITE. È un metallo tenero, molto duttile e malleabile, e ottimo conduttore sia termico che elettrico. È facilmente lavorabile e molto resistente alla corrosione. Si usa soprattutto in campo elettrico, per lattoneria e pentolame. Molto importanti le sue leghe: l’ottone ed il bronzo. ALLUMINIO Simbolo chimico: Al. Peso specifico: 2,7. Temp. di fusione: 660°. Colore:bianco-argenteo. Si estrae dalla BAUXITE. È molto duttile e malleabile, molto resistente alla corrosione e buon conduttore sia termico che elettrico. È facilmente lavorabile. È molto usato nel settore aeronautico, alimentare,chimico ed elettrico e per la produzione di leghe leggere.

Le lavorazioni meccaniche Gli attrezzi manuali sono oggi usati prevalentemente per i lavori in casa mentre per le lavorazioni industriali si ricorre a macchine utensili. Le macchine utensili lavorano per asportazione e modellazione del materiale e possono essere guidate dall’uomo o sotto controllo numerico. Le principali lavorazioni sono le seguenti: TORNITURA FRESATURA TRAPANATURA ALESATURA

Le lavorazioni meccaniche ALTRE LAVORAZIONI…. TAGLIO SALDATURA MOLATURA

I metalli e ... l'ambiente IL RICICLAGGIO DEI METALLI Molti metalli, in particolare il ferro e le sue leghe, l’alluminio ed il rame, possono essere recuperati dopo il consumo. La metallurgia secondaria o di recupero contribuisce al risparmio energetico, alla riduzione dei rifiuti, alla salvaguardia dell’ambiente e riduce l’inquinamento atmosferico.