L'importanza della siderurgia e delle leghe metalliche nella moderna industria

Un ramo particolare e fondamentale della metallurgia è quello siderurgico, che si occupa della lavorazione del ferro e delle sue leghe. Infatti il ferro non viene mai usato allo stato puro, ma in lega con il carbonio, per formare le ghise e gli acciai.

Il ferro (Fe) (*) viene ricavato dai suoi minerali, nei quali è combinato col solo ossigeno (magnetite ed ematite), con ossigeno e idrogeno (limonite) o con zolfo {pirite).

È anche largamente ottenuto dalla rifusione di rottami, derivati da avanzi di lavorazione e da ferraglie di demolizione di navi, materiale ferroviario, aereo, automobilistico.

— I minerali ferrosi vengono scelti, frantumati e macinati; poi addizionati con un adatto fondente ed introdotti negli altiforni, a strati alterni con carbone coke o di legna. Qui, sotto l’azione combinata del calore fortissimo (fino a 1700°C) e dell’aria immessa da particolari aperture, i materiali sono soggetti a profonde trasformazioni fisiche e chimiche, per cui risultano gradualmente ridotti, carburati, fusi e separati dalle scorie.

Caratteristiche della ghisa e dell'acciaio

— Il prodotto ottenuto è detto ghisa ; contiene dal 2 al 6% di carbonio; ha struttura granulosa; non è saldabile, né duttile, né malleabile; si lavora soltanto per fusione.

— Con successive operazioni di raffinazione (cioè eliminazione degli elementi chimici estranei: zolfo, fosforo, azoto) e di decarburazione (eliminazione di gran parte del carbonio mediante passaggio di ossigeno nella ghisa fusa, contenuta in grandi recipienti detti convertitori) si ottiene invece l’acciaio, che è una lega dì ferro e carbonio nella percentuale dallo 0,30 al 2% circa.

Quali sono le proprietà e gli usi dell'acciaio?

L’acciaio è temperabìle (cioè riscaldato e poi sottoposto ad un brusco raffreddamento acquista maggiore durezza e resistenza alla trazione ed anche maggiore fragilità); saldabile; lavorabile per fucinatura o per fusione. E tenace, duttile, malleabile; di struttura più fine della ghisa ed in grado di magnetizzarsi in modo permanente. Queste caratteristiche ne fanno la lega in assoluto più importante della moderna metallurgia. L’acciaio, a sua volta, può essere comune o speciale, cioè addizionato con altri elementi che gli conferiscono particolari requisiti (es. : acciaio inossidabile, largamente usato per posateria e pentolame, in quanto inattaccabile dalla ruggine e dagli acidi).

Produzione e lavorazione del ferro dolce

— Se il materiale ferroso, an-cora depurato, contiene carbonio in misura inferiore allo 0,30 % viene detto ferro dolce. E molto facilmente saldabile, tenacissimo; lavorabile per fucinatura (ferro battuto), ma non per fusione.

— La lavorazione dei rottami di ferro è naturalmente meno complessa di quella dei minerali: dopo essere stati selezionati essi vengono fusi in forni elettrici e il materiale ottenuto è sottoposto a raffi- nazione, se occorre. Quindi viene colato in forme, dove solidifica e assume l’aspetto di pani o lingotti. Da questi ultimi si otterranno poi i la-minati, le barre, i profilati e gli altri prodotti finiti.

Industria siderurgica globale e italiana

— La grande industria siderurgica, chiave dell’econonomia mondiale, è ripartita tra Stati Uniti, Gran Bretagna, Unione Sovietica, Germania e Svezia. L’Italia produce circa 1 milione di tonnellate all’anno di minerali di ferro, estratti dalle miniere dell’isola d’Elba, della Sardegna, del Bresciano, del Grossetano e di Cogne. Ne importa altri 11 milioni di tonnellate all’anno, oltre ad ingenti quantità di rottami.

La lavorazione dei minerali e dei rottami, base dell’industria metalmeccanica, è distribuita in Italia secondo la cartina riportata, in cui la grandezza dei simboli è relativa all’importanza dei diversi centri siderurgici.

È interessante ricordare che, per facilitare gli scambi in questo vitale settore economico, è stata costituita nel 1951 la Comunità Europea del Carbone e dell'Acciaio (C.E.C.A.), cui partecipano insieme all’Italia, la Francia, il Belgio, l’Olanda, il Lussemburgo e la Germania Occidentale.

Importanza e lavorazione del rame

Il rame (Cu) è un metallo di estrema importanza per le sue applicazioni tecniche.

Caratteristico per il bel colore rosso; pesante; molto duttile; facile a lavorarsi anche a freddo, il rame viene ricavato grezzo trattando in appositi forni i suoi minerali, fra cui i più noti sono la calcopirite, la azzurrite, la malachite.

Per l’impiego il rame deve essere sempre depurato o con mezzi chimici o con l’elettrolisi, che dà il rame elettrolitico, destinato ad usi elettrici per le sue ottime qualità di conduttore.

Il rame, un tempo molto impiegato negli usi domestici, è oggi escluso da essi perché si ossida facilmente e forma, con gli acidi, dei sali molto velenosi (il cosiddetto verderame).

Importantissime sono le sue leghe:

— bronzo (lega di rame e stagno, usata nella fabbricazione di oggetti artistici, monete, medaglie, campane ed anche ingranaggi, valvole, bossoli);

—- ottone (lega di rame e zinco, impiegata nella fabbricazione di particolari accessori per la casa, quali maniglie e rubinetterie; di strumenti musicali; di ornamenti, ed anche di viterie, tubi, molle, ecc.);

— alpacca (lega di rame, zinco e nichelio, usata in passato soprattutto per posaterie).