I metalli

I metalli
I metalli si riconoscono tra gli altri materiali perché hanno caratteristiche molto evidenti:
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Sono tutti solidi a temperatura ambiente tranne il Mercurio
Hanno peso specifico elevato
Hanno lucentezza propria
Conducono bene il calore e la corrente elettrica
Si dilatano col calore e si contraggono quando si raffreddano
Si alterano all’aria (ossidazione)
Ogni metallo fonde ad una data temperatura
Sono elastici, cioè tornano nella posizione originaria dopo essere stati deformati
Sono duri, cioè si oppongono alla penetrazione di corpi estranei
Sono tenaci, cioè resistono bene agli urti
Resistono bene alla trazione, alla compressione, alla torsione, al taglio
Sono duttili, cioè possono essere ridotti in fili sottilissimi
Sono malleabili, cioè possono essere ridotti in lamine sottilissime
Si possono unire tra loro saldandoli
Ogni metallo è formato da un solo elemento: ferro, alluminio, rame, argento, oro, ecc., ma in
natura non si trovano da soli.
Produzione dei metalli
In natura i metalli non si trovano allo stato puro, ma insieme ad altre sostanze sotto forma di rocce
dalle quali devono essere separati. Sono, infatti, sotto forma di ossidi, di carbonati, di solfuri, di
solfati. Quando il materiale roccioso è stato portato fuori dalla miniera sarà avviato all’industria
metallurgica che provvederà alla separazione del metallo ferroso dalla roccia.
L’industria metallurgica tiene avviati i forni per scaldarla. Quando la temperatura raggiunge il
punto di fusione del metallo, questo fonderà diventando liquido e raccogliendolo in un apposito
contenitore che gli darà la forma di un lingotto ed infine sarà raffreddato.
Questi prodotti semilavorati verranno inviati all’industria metalmeccanica per essere rifusi e poi
ancora raffreddati per farne motori, posate, travi, carrozzerie, ecc.
Ferro, ghisa, acciaio
(simbolo chimico Fe)
Il ferro è una delle materie prime più presenti e più usate sulla Terra da moltissimi secoli. Si trova
in natura sotto forma di composti chimici come ossidi, solfuri e carbonati, quindi aggregato con
l’ossigeno, lo zolfo ed il carbonio.
I minerali contenenti ferro sono i seguenti:
 L’Ematite che è formata da ossido di ferro.
 La magnetite come l’ematite è formata da ossido di ferro.
 La limonite dal caratteristico colore giallo è formato da idrato di ferro.
 La pirite è formata da solfuro di ferro.
Siccome il ferro per sua natura ha qualità molto scadenti (si ossida, si piega facilmente, ecc.), nella
fusione del minerale ferroso, si preferisce ottenere ghisa e acciaio che sono più utilizzati del ferro
puro.
La ghisa. Formata da ferro e carbonio fino al 5%. E’ molto dura ma poco resistente agli urti. E’
utilizzata per costruire termosifoni e per ottenere l’acciaio.
L’acciaio. Formato anch’esso da ferro e carbonio ma in quantità minime che non superano l’1,7%.
Possiede ottime caratteristiche meccaniche e tecnologiche che ne fa il materiale più usato
nell’industria meccanica. Può anche essere ridotto in fili (duttile) e lamine sottilissime (malleabile)
e grazie alla sua elasticità è usato per la costruzione di molle.
La produzione della ghisa e dell’acciaio
I minerali ferrosi lasciata la miniera, si dirigono con mezzi appropriati verso l’industria metallurgica
dove vengono sottoposti alle operazioni di frantumazione, lavaggio, cernita ed essiccamento
prima di entrare nella bocca dell’altoforno che provvederà a fonderlo.
L’altoforno ha forma tronco
conica e deve il suo nome alla
sua altezza imponente di 50
metri; esso è perennemente
acceso
perché
spegnerlo
vorrebbe dire impiegare alcuni
giorni per portarlo di nuovo a
temperatura di esercizio. Esso è
resistente alle alte temperature
ed è diviso a zone. Ogni zona ha
una sua temperatura. Partendo
dalla parte superiore troviamo la
bocca di carica dalla quale entra
il materiale roccioso da fondere
alternato con carbon koke e
rottami di ferro che fanno da
fondente. Nella parte inferiore
c’è il crogiolo di 8 metri di
diametro dove la temperatura è di 1200°C.. Sul fondo viene raccolta la ghisa fusa da una parte e le
scorie fuse dall’altra che vengono utilizzate per produrre il cemento.
La ghisa fusa viene colata in lingotti, fatta solidificare e inviata alle fonderie. Il resto della ghisa
liquida viene portata in acciaieria per fare l’acciaio.
In acciaieria la ghisa trasportata da un carro a forma di siluro viene sollevato da una gru il cui
contenuto viene caricato in un convertitore dove soffiando ossigeno, questo si combina con il
carbonio che viene eliminato sotto forma di gas. Ciò che rimane è l’acciaio. L’acciaio viene
scaricato nella lingottiera dove si formano i lingotti di acciaio che raffreddati vengono inviati al
laminatoio dove i semi-lavorati vengono trasformati in prodotti finiti (profilati a sezione quadrata,
rettangolare, a T, a U, a L, a doppia T, usati in edilizia. Nel laminatoio si ottengono anche i rotoli
che verranno venduti alla fabbriche di automobili per fare le carrozzerie, alle fabbriche di lavatrici
e alle fabbriche di lavelli.
Lavorazione del semilavorato con asportazione di truciolo
 Foratura. Si effettua con il trapano e serve per praticare fori di vario diametro e profondità.
L’organo utensile del trapano è costituito da un cilindro scanalato che ruotando penetra nel
materiale.
 Limatura. Si effettua con le lime manuali e meccaniche, sbarrette di acciaio dentellate che
strofinate sul pezzo di metallo che si muove in modo rettilineo alternato ne asportano piccoli
trucioli.
 Piallatura. Realizzata con la piallatrice che funziona come la lima ma a differenza di
quest’ultima, l’organo utensile è fermo mentre il pezzo metallico si muove in modo rettilineo
alternato.
 Tornitura. Si effettua con il tornio, il cui organo utensile è un coltellino molto duro e tagliente
che accostato al pezzo metallico ruotante, ne asporta un truciolo lungo fino a farne un pezzo
conico o cilindrico.
 Fresatura. Si realizza con la fresatrice, il cui organo utensile è costituito da una ruota dentata
molto tagliente che girando asporta materiale dal pezzo metallico bloccato fino a produrre
scanalature di forma diversa.
 Taglio. Può essere realizzato con seghetti da metallo manuali, oppure con dischi flessibili (flex)
rivestiti di materiale abrasivo fatti ruotare velocemente da un motore e serve per asportare
parti voluminose di materiale.
 Molatura. Si realizza con la mola a forma di disco ruotante che ha sulla superficie degli
agglomerati di sostanze abrasive molto dure che raschiano il pezzo bloccato e serve per
raschiare un pezzo metallico rendendolo liscio.
Il Rame
(simbolo chimico Cu, dal latino Cuprum),
Il rame di colore rossastro, fonde a poco più di 1000°C. E’ duttile e malleabile ed un ottimo
conduttore di elettricità e calore e per questo motivo è largamente usato nell’industria dei
componenti elettrici.
Leghe di Rame
Il rame insieme allo stagno può dar vita ad una lega metallica detta bronzo molto usata per farne
statue.
Il rame insieme allo zinco forma l’ottone, giallo lucente, inattaccabile dagli agenti chimici, è usato
per farne rubinetti, maniglie, viti e bulloni.
L’Alluminio
(simbolo chimico Al)
L’alluminio è duttile e malleabile, molto leggero, buon conduttore di calore e di elettricità.
Leghe di Alluminio
Caratteristiche per la loro resistenza meccanica unita alla leggerezza che le rende adatte per la
costruzione di motori automobilistici e aeronautici. Le leghe di alluminio più importanti sono il
Duralluminio e l’Anticorrodal.
Il Magnesio
(Simbolo chimico Mg)
Il Magnesio è un metallo molto leggero che usato nell’industria automobilistica ed aeronautica.
Brucia con una fiamma molto vivace e per questo viene usato anche la fabbricazione di fuochi
d’artificio, mentre in un passato ormai lontano, costituiva il flash dei fotografi.
Lo Zinco
(Simbolo chimico Zn)
Lo Zinco ha una grande resistenza agli agenti atmosferici, per cui viene usato per proteggere fili,
lamiere e tubi esposti all’aria.
Il Piombo
(Simbolo chimico Pb)
Il piombo pur avendo un peso specifico elevato, è un metallo tenero, malleabile, resistente agli
agenti atmosferici e agli acidi. Per questo fa parte dei componenti degli accumulatori (batteria
dell’automobile), tubi di scarico (ultimamente sostituiti dalla plastica). Per la sua impenetrabilità ai
raggi gamma, costituisce l’imbottitura della protezione degli operatori che effettuano radiografie,
oltre al rivestimento delle centrali nucleari.
Lo stagno
(Simbolo chimico Sn)
Lo stagno è molto chiaro e lucente, molto malleabile e scarsamente resistente. E’ usato per
effettuare saldature di componenti elettrici e per fabbricare la latta, componente essenziale per
produrre le lattine.
Il Cromo
(Simbolo chimico Cr)
Il Cromo è molto resistente agli agenti atmosferici, pertanto, è usato per rivestire gli attrezzi dei
meccanici (acciaio cromato) e con il Nichel (acciaio al nichel-cromo) per fabbricare posate in
acciaio inossidabile.
Il Titanio
(Simbolo chimico Ti)
Abbondante in natura ma l’estrazione è molto costosa, leggerissimo ma con un’ottima resistenza
meccanica e agli agenti atmosferici. E’ usato nell’industria spaziale e aereonautica, nonché in
bioingegneria per protesi dentarie e ortopediche.
L’Argento
(Simbolo chimico Ag)
E’ un metallo nobile, duttile, malleabile, ottimo conduttore di elettricità e calore. Non viene
utilizzato da solo ma in lega con il rame (80% di argento e 20% di rame) dando vita all’argento 800.
Usato per produrre oggetti di arredamento di valore.
L’Oro
(Simbolo chimico Au)
Ha colore giallo lucente, è duttile e malleabile, molto pesante, ottimo conduttore di corrente e di
calore ma non viene usato per tali scopi. Si trova allo stato puro sotto forma di pepite e di
pagliuzze. Quando è puro è a 24 carati e siccome è poco resistente è poco usato. In lega con
l’argento trova applicazione il oreficeria come oro a 18 carati. Insieme al platino prende il nome di
oro bianco.
L’oro è un metallo che serve come riferimento nella determinazione del prezzo delle merci, negli
scambi commerciali fra Paesi diversi, ha rappresentato per molti anni la ricchezza di un Paese che
oggi invece rappresentata dal Prodotto Interno Lordo.