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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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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 ESTRATTIVA prevede le seguenti operazioni:

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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 SUPERFICIALI, avvengono per via meccanica, chimica ed elettrolitica (ZINCATURA, CROMATURA, ANODIZZAZIONE)

• I TRATTAMENTI TERMICI, migliorano i comportamenti dei metalli, con l’applicazione di variazioni di temperatura (RICOTTURA, TEMPRATURA e RINVENIMENTO)

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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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FusibilitàMalleabilità

Saldabilità

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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.

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 %.

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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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ALLUMINIOSimbolo 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.

OROSimbolo 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.

RAMESimbolo 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.

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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 FRESATURA

TRAPANATURA ALESATURA

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ALTRE LAVORAZIONI….

TAGLIO

MOLATURA

SALDATURA

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IL RICICLAGGIO DEI METALLIIL 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.