Appunti Metodologie Metallurgiche e Metallografiche, Prof. Natali

DIFETTI DI FONDERIA

Sono dovuti a:

• Diminuzione di volume
• Presenza di gas
• Altro
• Ritiro
• Inclusioni non metalliche
• Azioni subite in colata

INCLUSIONI NON METALLICHE

Le inclusioni non metalliche sono pericolose sia perché possono ostacolare la coesione dei grani durante la solidificazione, sia perché possono portare a corrosione galvanica (↔ Catodo, ↔ Anodo).

INM ESOGENE: Hanno origine esternamente al metallo e sono dovute al trascinamento di elementi non metallici nel bagno di fusione. Sono di grandi dimensioni e affiorano in superficie.

INM ENDOGENE: Causate da reazioni chimiche interne al bagno di fusione, non possono essere eliminate completamente (Al₂O₃, SiO₂) (OSSIDI & SULFURI)

ESTRAZIONE DEL FERRO

Per estrarre il ferro uso il CARBON COKE sull'ossido di ferro (così si trova allo stato naturale). Il Carbonio riduce l'ossido di ferro e si ottiene la GHISA.

Il Carbon Coke però contiene elevate quantità di zolfo, devo quindi desolforare aggiungendo Manganese (ottengo solfato di Mn, inclusione endogena).

Abbasso infine il contenuto di Carbonio aggiungendo O₂ e ottengo ACCIAIO.

• (CO₂ + FeO) _gas

E, eventualmente, viene eliminato riducendo CO₂ con l'aggiunta di Al e Si. Si ottiene un ACCIAIO CALMATO (Fe₂O₃ e SiO₂ finemente suddivisi)

DIAGRAMMA DI ELLINGHAM

ΔG° - ΔH° - TΔS°

ΔG° C=O

C FeO CO

C + O₂ CO

TiO₂ ↔ Al₂O₃

C + O₂ ↔ CO₂

1. C + 1/2 O₂ ↔ CO entropia aumenta

2. C + O₂ ↔ CO₂ entropia costante

DIFETTI DI FONDERIA

Sono dovuti a:

• Diminuzione di volume
• Presenza di gas
• Altro
• Ritiro
• Iniezioni sbagliate di metallo
• Scorie solide in colata

INCLUSIONI NON METALLICHE

Le inclusioni non metalliche sono pericolose sia perché possono ostacolare la coesione dei grani durante la solidificazione, sia perché possono portare a corrosioni GALVANICHE (IMM.: Catodo, MET.: Anodo).

• INN. ESOGENE: Hanno origine esternamente al metallo e sono dovute al trascinamento di elementi non metallici nel bagno di fusione. Sono di grandi dimensioni e affiorano in superficie.
• INN. ENDOGENE: Causate da reazioni chimiche interne al bagno di fusione, non possono essere eliminate completamente (_Al2O₃, SiO₂) (OSSIDI e SOLFURI)

ESTRAZIONE DEL FERRO

Per estrarre il ferro uso il CARBON COKE sull’ossido di ferro (così si trova allo stato naturale). Il Carbonio riduce l’ossido di ferro e si ottiene la GHISA.

• Il Carbon Coke però contiene elevate quantità di zolfo, devo quindi desolforare aggiungendo Manganese (ottengo Solfato di Mn, inclusione endogena).
• Abbasso infine il contenuto di Carbonio soffiando O₂ e ottengo ACCIAIO DOLCE (CO₂ + FeO)(gas)
• Successivamente vengo eliminato riducendo CO₂ con l’aggiunta di Al e Si.
• Si ottiene un ACCIAIO CALMATO (Fe₂O₃ e SiO₂ finemente suddivisi)

DIAGRAMMA DI ELLINGHAM

ΔG⁰ = ΔH⁰ - TΔS⁰

Equazioni:

• C + 1/2 O₂ → CO
• C + O₂ → CO₂

Entropie aumentate per:

• C + 1/2 O₂ → CO
• C + O₂ → CO₂ entropia costante

PRESENZA di GAS

la presenza di gas nel bagno di fusione genera dei problemi a causa delle variazioni di solubilità

del gas nel metallo al variare delle Pressione e della Temperatura

Ad esempio l'idrogeno può generare porosità, soffiature e bolle, oltre a tensioni residue.

per evitarle possiamo usare:

• COLATA SOTTOVUOTO (Ho basso P, tiro fuori il gas)
• GAS VETTORI (Gasi positivi che spinge fuori quello indesiderato)
• MARCA ANTIVEGETANTE (Faccio sostituire il gas ad oltre?)

Vediamo la variazione di solubilità dell'idrogeno nel Ferro puro

SOLUBILITA: Attitudine a rimanere nel metallo

DIFFUSIVITA: Attitudine a fluire o separatamente dal gas

LEGGE DI FICK

I - J = - D _∂c/_∂x

II _∂c/_∂t = D _∂²c/_∂x²

Saldatura

La saldatura è un processo attraverso il quale si realizza l'unione permanente di 2 pezzi metallici.

Saldatura Autogena: il metallo base partecipa alla realizzazione del giunto.