I materiali ferrosi

I materiali ferrosi: ferro, ghisa e acciaio

I metalli hanno condizionato in maniera determinante una fase della storia della tecnologia delle costruzioni come vedremo soprattutto tra la metà dell'Ottocento e l'inizio del 900. I metalli sono composti da una struttura cristallina, gli atomi hanno una diversa disposizione che forma un reticolo tridimensionale di tipo cubico o esagonale. Gli atomi sono legati tra di loro attraverso il legame detto legame metallico.

Tipi di celle dei metalli

Tipi di celle dei metalli sono: cubica a facce centrate, cubica a corpo centrato (ferro) ed esagonale. I metalli si prestano al meccanismo della fusione, quindi fondono ad elevate temperature, per le caratteristiche chimiche dei propri atomi: gli atomi hanno la possibilità di muoversi liberamente in maniera disordinata, per poi riordinarsi all'abbassamento della temperatura.

I metalli sono liberi di deformarsi: da una situazione di partenza, che è quella della conformazione cristallina metallica, attraverso deformazioni plastiche e quindi lo slittamento dei piani degli atomi.

La combustione con carbone di legna

Nota: il fuoco alimentato con carbone di legna può raggiungere temperature intorno ai 400-500 °C, quindi l'evoluzione è stata legata al tentativo di progettare, sperimentare, sistemi sia a livello di combustibile che di macchinari per ottenere temperature sempre più elevate: le elevate temperature comportavano un migliore risultato finale del prodotto.

L'ossigenazione è un sistema efficace per aumentare la temperatura del fuoco: grazie ai sistemi artificiali dei mantici che consentivano di introdurre aria all’interno della camera di combustione si raggiungevano temperature superiori ai 1000 °C. Predisponendo il materiale le successive lavorazioni.

• Nota: Aspetti negativi della combustione con carbone di legna sono il non poter raggiungere temperature troppo elevate e l'eccessiva quantità di scorie.
• Nota: Le fasi di cottura affinano il materiale perché consentono l'eliminazione delle scorie.
• Nota: Deforestazione, processo insostenibile = alternativa: carbon fossile.

Il carbon fossile viene cotto, in assenza di aria, liberandosi dalle impurità = carbon coke.

Caratteristiche di ghisa e acciaio

La ghisa è una lega ferro-carbonio con tenore di carbonio compreso tra il 2% ed il 6,6%: percentuali inferiori al 2% di carbonio hanno dato vita all'acciaio moderno. Il carbonio è l'elemento che tende ad irrigidire il materiale ferroso e, contemporaneamente, a renderlo meno malleabile e più fragile.

L'obiettivo dei processi inerenti alla produzione del ferro è quello di ridurre il tenore di carbonio. Acciaio (0,7% al 2%): più malleabile, ma più vulnerabile alla corrosione. Ferro puro, ferro dolce, percentuali inferiori allo 0,7%.

La ghisa è meno malleabile e molto più fragile del ferro e presenta una buona resistenza alla corrosione (anche alla compressione, ma scarsa alla trazione) perché ha una percentuale di carbonio che sembra minima ma è ancora importante. Questo materiale dà vita a tutta l’architettura industriale: la possibilità di raggiungere finalmente temperature pari a/la colabilità a 1200-1300 °C consente la produzione in stampi di elementi anche decorativi, che sono tipici dell’arch. industriale della fine dell'Ottocento.

Oggetti ottenuti con la ghisa colata in stampi, imitando le parti decorative dell'architettura del passato, così come utensili di uso comune. Nota: Ghisa: destinata agli elementi portanti sottoposti a compressione.

Si evolve la tecnologia produttiva, che è finalizzata sempre...