METALLI
I metalli, a temperatura ambiente si trovano allo stato solido, tranne il mercurio che
si trova allo stato liquido
CARATTERISTICHE
1. Fondono a temperatura elevata
2. Hanno aspetto lucente
3. Hanno peso specifico elevato
4. Sono buoni conduttori di corrente
5. Sono buoni conduttori di calore
6. Sono opachi alla luce
Tutti i metalli, fatta eccezione per
l’argento, l’oro, e il platino non si
trovano in natura allo stato puro ma
sotto forma di minerali
La storia più antica dell’uomo è contrassegnata proprio dalla ricerca di mezzi per
estrarre e lavorare i metalli e produrre utensili per sostituire quelli in pietra e
legno.
Gli ETRUSCHI E IL FERRO
Verso la fine del Neolitico fu
inventata la ruota e si iniziò ad
utilizzare il rame. Abbondanti
giacimenti di minerali ricchi di rame,
con basso punto di fusione e buona
lavorabilità resero facile la diffusione
di questo metallo.
Più tardi verso il 4000 a:C. si scoprì
che mescolando metalli fusi,se ne
migliorano le proprietà: fu così
ricavato il bronzo, una lega di
rame e stagno.
Intorno al 1200 a.C. gli Hittiti,
popolo della Mesopotamia, misero a
punto la prima tecnica
metallurgica del ferro
Una grande produzione di ferro si verificò, più tardi, da
parte degli Etruschi che sfruttarono le miniere dell’isola
d’Elba. Il ferro veniva ottenuto in piccoli forni a cumulo,
costituiti da minerali e carbone di legna ricoperti con
paglie ed argilla.
LA DIFFUSIONE DELLA METALLURGIA
I metalli non si trovano quasi mai puri in natura, ma
mescolati ad altri minerali: necessitano, quindi, di
laboriosi e complicati processi di lavorazione che
costituiscono la metallurgia
L’INDUSTRIA SIDERURGICA
L’uso dei metalli ebbe la sua definitiva affermazione con
la Rivoluzione industriale, a partire dal XVIII secolo
PROPRIETA’
SI RIFERISCONO
ALLA NATURA
DEL MATERIALE
SI RIFERISCONO ALLA CAPACITA’
DEI METALLI DI RESISTERE ALLE
SOLLECITAZIONI MECCANICHE CHE
PROVENGONO DALL’ESTERNO
Il grande utilizzo
dei metalli è dovuto
soprattutto alle
caratteristiche e
proprietà di
resistenza e
lavorabilità che
essi dimostrano.
EVIDENZIANO
L’ATTITUDINE A
SUBIRE
LAVORAZIONI DI
VARIO GENERE
CARATTERISTICHE CHIMICO-FISICHE
•Struttura cristallina ( particolare disposizione
degli atomi che rende i metalli resistenti)
•Resistenza alla corrosione ( capacità di
resistere agli effetti corrosivi, rugine)
•Peso specifico ( elevato, peso dell’unità di
volume in Kg/dm3)
•Colore e luncentezza (tipici dei metalli, per
lo più grigio-argentei)
•Temperatura di fusione e di ebollizione (
quando si manifestano i passaggi di stato da
solido a liquido)
•Conducibilità termica ed elettrica (alte,
capacità di trasmettere calore ed elettricità)
•Dilatazione termica ( ingrossamento o
allungamento dovuto al calore)
•Proprietà magnetiche (alcuni metalli, ferro,
nichel,cromo, sono attratti dalle calamite,
magneti)
PROPRIETÀ MECCANICHE
•Durezza ( resistenza alla penetrazione di un corpo
solido)
•Elasticità ( capacità di riprendere la forma iniziale
dopo una deformazione)
•Resilienza ( capacità dei metalli di resistere agli
urti senza spezzarsi)
•Resistenza a trazione
•Resistenza al taglio
•Resistenza alla flessione
•Resistenza alla compressione
•Resistenza a torsione
PROPRIETÀ TECNOLOGICHE
•Fusibilità ( passano dallo stato solido a quello
liquido)
Sollecitazioni semplici
•Trazione
•Duttilità (si lasciano ridurre in fili sottilissimi)
•Malleabilità (si lasciano ridurre in lamine sottili)
•Compressione
•Plasticità (i metalli poco elastici si lasciano
deformare conservando la forma data)
•Estrudibilità ( si lasciano trasformare per
estrusione, passando attraverso matrici sagomate)
•Saldabilità (si lasciano saldare a caldo o a
•Flessione
freddo)
•Temperabilità (capacità di aumentare la
durezza attraverso trattamenti termici)
•Torsione
•taglio
LE LAVORAZIONI PLASTICHE DEI METALLI
LAMINAZIONE (si effettua a
caldo o a freddo facendo
passare il metallo tra cilindri
laminatoi che ruotano)
FUCINATURA (il metallo,
riscaldato alla giusta
temperatura, viene deformato
a colpi di martello o maglio
meccanico, fino a fargli
assumere la forma voluta)
TRAFILATURA (si usa per
ottenere fili sottili facendo passare
un tondino metallico in una filiera)
ESTRUSIONE (si ottiene la forma
voluta costringendo il metallo calco a
passare attraverso un foro con matrice
sagomata)
STAMPAGGIO (il metallo allo stato
plastico viene costretto ad assumere la
forma perché compresso tra uno
stampo e un controstampo)
IMBUTITURA (è una lavorazione a
freddo, in cui il punzone lascia una
forma concava nella lamina metallica)
LA METALLURGIA ESTRATTIVA
La metallurgia estrattiva prevede questa serie di operazioni:
1. Prospezione mineraria: (comprende operazioni per individuare possibili
giacimenti sfruttabili)
2. Arricchimento del minerale: (spesso il minerale estratto è sfruttabile in
minima percentuale per cui, per contenere i costi e migliorare le rese, si ricorre a
processi di arricchimento, che permettono di separare la parte di minerale dalla
parte sterile, chiamata ganga)
3. Lavorazioni preliminari (vedere produzione di ghisa e acciaio)
4. Estrazione del metallo dal minerale: ( il minerale trattato viene
sottoposto al trattamento metallurgico consistente nell’estrazione del metallo, il più
possibile puro)
FERRO
Il ferro rappresenta una delle materie prime più preziose che
la natura offre all’uomo. Esso però si trova puro solo in
qualche meteorite
Sul pianeta terra viene estratto dai suoi minerali
Essi sono:
•L’EMATITE
•MAGNETITE
•LIMONITE
•PIRITE
PIRITE
ematite
MAGNETITE
limonite
La miniera ieri
OGGI LA MINIERA A CIELO
APERTO
La miniera oggi
Il ferro è il metallo più importante nel nostro sistema economico-produttivo.
Esso infatti è la materia prima con cui vengono costruiti moltissimi oggetti:
(navi,macchinari,elettrodomestici, impianti industriali).
Il ferro puro al m100% è un materiale di limitate prestazioni, di nessuna
utilità pratica.
Di grande importanza sono invece le sue leghe,dove il ferro è mescolato col
carbonio.
Esse si chiamano:
•GHISA (se il carbonio è in una percentuale abbastanza alta dal 2% al 4%
•ACCIAIO ( se il carbonio è in piccola percentuale meno del 2%
IL CENTRO SIDERUGICO
LE MATERIE PRIME
Le materie prime sono il minerale di
ferro il carbon fossile e i fondenti.
Uno stabilimento siderurgico è a
CICLO INTEGRALE quando
partendo dalle materie prime si
arriva ai prodotti finiti
Il carbone è distillato nella distilleria dove
diventa coke, che è un carbone
trasformato duro e spugnoso con poche
impurità
PRODUZIONE DI GHISA E ACCIAIO
Inizialmente i minerali di ferro devono
subire alcuni trattamenti quali:
1. FRANTUMAZIONE per ottenere
materiali di pezzatura uniforme
2. LAVAGGIO per liberare i minerali dalle
impurità
3. CERNITA per selezionare i minerali
secondo la dimensione dei pezzi
4. ESSICCAMENTO con cui il minerale
riscaldato perde l’umidità
L’ALTOFORNO
Il minerale viene inviato
all’altoforno una torre alta 40/50
metri, costruito in acciaio e
internamente rivestito con
materiale refrattario
40/50 m
Dall’altoforno si ottiene la ghisa
Il carro siluro trasporta la ghisa
all’acciaieria per essere
trasformata in acciaio
DENTRO L’ACCIAIERIA