Appunti di Tecnologia dei materiali metallici

Prodotti:

• Devono costare poco
• Essere resistenti
• Devono avere un alto assorbimento di energia

Valori elevati di resistenza (MPa) per alleggerire la struttura e ridurre i consumi.

Le saldature diminuiscono notevolmente le caratteristiche meccaniche del materiale.

Siderurgia: 'Lavoro del ferro'

Ferro non esiste se non sottovuoto nei laboratori. Quello che chiamiamo volgarmente ferro è acciaio.

Acciaio imbattibile: rapporto qualità prezzo ottimo

• 1 Kg di acciaio costa 0,20€ ÷ 4€ (in media 1€/kg)
• 1 kg di alluminio costa 5€ ÷ 10€
• 1 kg di titanio costa 50 ÷ 100€

Il comportamento delle leghe è influenzato da:

• Composizione chimica
• Trattamento termico (termomeccanico) e meccanico
• Condizioni ambientali (es. temperatura)

La produzione dell’acciaio riguarda principalmente la riduzione degli ossidi

Italia produce 28 milioni di tonnellate di acciaio, la Cina 750!

Acciaio ← Minerale ferroso, carbon fossile, coke oppure rottami → Acciaio

(Acciaio ← Acciaieria elettrica)

Ciclo integrale

• Partendo da min. ferroso e carbon fossile
• Altiforni
• Taranto
• Mare (comodità logistica)

Acciaieria elettrica

• Partendo da acciaio usato (rottami)
• Val di Susa
• Montagna (centrali idroelettriche)
• Forno elettrico

PRODOTTI:

• DEVONO COSTARE POCO
• ESSERE RESISTENTI
• DEVONO AVERE UN ALTO ASSORBIMENTO DI ENERGIA

VALORI ELEVATI DI RESISTENZA (MPa) PER ALLEGGERIRE LA STRUTTURA E RIDURRE I CONSUMI.

LE SALDATURE DIMINUISCONO NOTEVOLMENTE LE CARATTERISTICHE MECCANICHE DEL MATERIALE.

SIDERURGIA: 'LAVORO DEL FERRO'

FERRO NON ESISTE SE NON SOTTOVUOTO NEI LABORATORI. QUELLO CHE CHIAMIAMO VOLGARMENTE FERRO È ACCIAIO.

ACCIAIO IMBATTIBILE: RAPPORTO QUALITÀ PREZZO OTTIMO

• 1 Kg DI ACCIAIO COSTA 0,20€ ÷ 4€ (IN MEDIA 1€/Kg)
• 1 Kg DI ALLUMINIO COSTA 5€ ÷ 10€
• 1 Kg DI TITANIO COSTA 50 ÷ 100€

IL COMPORTAMENTO DELLE LEGHE È INFLUENZATO DA

• COMPOSIZIONE CHIMICA
• TRATTAMENTO TERMICO (TERMOCHIMICO E MECCANICO)
• CONDIZIONI AMBIENTALI (ES. TEMPERATURA)

LA PRODUZIONE DELL'ACCIAIO RIGUARDA PRINCIPALMENTE LA RIDUZIONE DEGLI OSSIDI

ITALIA PRODUCE 28 MILIONI DI TONNELLATE DI ACCIAIO, LA CINA 750!

ACCIAIO ACCIAIO

CICLO INTEGRALE

• PARTENDO DA MIN. FERROSO E CARBON FOSSILE
• ALTOFORNI
• TARANTO
• MARE (COMODITÀ LOGISTICA)

ACCIAIERIA ELETTRICA

• PARTENDO DA ACCIAIO USATO (ROTTAMI)
• VAL DI SUSA
• MONTAGNA (CENTRALI IDROELETTRICHE)
• FORNO ELETTRICO

Alluminio si produce solo per via elettrica utilizzando l'elettrolisi

Minerale

• d_1.35mm
• d_10m

Coke → Altiforno → Convertitore → Ferro (4.3% C) + O₂ → Ghisa (molto O₂)

Fondente

Aria

Fe_x O + CO → Fe + CO₂

Scoria (Silicati, Fosfati, ...) → Cemento

Gas (CO, CO₂, ...) → Riciclati per scaldare l'altiforno. Mandati in degli scambiatori di calore (Cowper) sono sempre 4: 2 riscaldano l'aria e 2 vengono riscaldati.

Ferro di bassa qualità → Colare

Colata continua

(Si ottiene la bramma, prodotto già laminato)

Ciclo integrale

Colata continua → Colata in lingotti (Acciai pregiati e quantità meno grandi)

Acciaieria elettrica

Colata continua

Danneggiamento

Chimico → Corrosione

Meccanico

• Fatica
• Usura
• Sovraccarico
• H (Interviene solo in presenza di carichi)

Si aggiungono gli elementi che ci interessano e sale in superficie.

Alluminio assorbe O₂

Aggiungere alluminio (Al₂O₃) "Killing"

Programma del corso

• Proprietà dei materiali metallici
• Difetti → Meccanismi di rafforamento
• Fasi metalliche (Diagramma di stato Fe–C)

• Punto peritetttico (incontrato nella solidificazione)
• Punto eutectico (chise)
• Punto eutettoide (trattamenti termici)

Nomenclatura degli acciai

Proprietà dei materiali metallici

Leghe: materiali con caratteristiche metalliche

• Conducibilità
  • Elettrica
  • Termica
• Lucentezza: proprietà che hanno i materiali metallici, in opportune condizioni, di riflettere la luce. La luce è riflessa dalla superficie del componente (che deve essere sia metallica che piana), permette lo studio dei materiali metallici.

In natura non abbiamo metalli puri ma si presentano tutti sotto forma di composti (ossidi,...)

• Riciclabilità: riciclare i metalli significa aver già separato il metallo dall'ossigeno e qui