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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.
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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.
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La complessa serie di operazioni per estrarre i metalli dai loro
minerali e ricavare semilavorati o prodotti finiti viene chiamata
METALLURGIA
La metallurgia si distingue in:
• ESTRATTIVA, o primaria che comprende tutte le
lavorazioni necessarie per ottenere il metallo dal
minerale
• 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
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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
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La METALLURGIA FISICA comprende i vari processi che portano alla
realizzazione di semilavorati e oggetti in metallo o di leghe metalliche.
I processi di lavorazione della metallurgia fisica più
importanti sono:
• La
FORMATURA PER FUSIONE: avviene in appositi
forni che per la fusione del metallo che viene versato
in uno stampo
• La SINTERIZZAZIONE, detta anche metallurgia
delle polveri, è una tecnica per produrre oggetti
finiti metallo-ceramici
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•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)
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• La LAVORAZIONE PLASTICA consente di modellare un semilavorato
mediante opportune sollecitazioni esterne quali:
LAMINAZIONE
TRAFILATURA
ESTRUSIONE
FUCINATURA
STAMPAGGIO
IMBUTITURA
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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
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Misurazione della durezza
Elasticità
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Fusibilità
Malleabilità
Saldabilità
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LEGA METALLICA: unione di due o più elementi, di cui almeno uno deve essere un metallo.
La GHISA è una lega di ferro e carbonio,
variabile tra l’1,9 e il 4 %.
PRODUZIONE
Le materie prime necessarie per
la produzione della ghisa sono
a.MINERALI DI FERRO;
b.COKE SIDERURGICO;
c.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.
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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).
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RAME
ALLUMINIO
ORO
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.
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.
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.
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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
TRAPANATURA
FRESATURA
ALESATURA
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ALTRE LAVORAZIONI….
TAGLIO
SALDATURA
MOLATURA
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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.
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