Materiali per l'industrial design

ACCIAI E CORROSIONE

La corrosione è il principale problema dei metalli come l'acciaio. Essendo delle leghe a base metallica e in particolare a base ferrosa, il ferro lega bene l'ossigeno e questo comporta una serie di problematiche. L'approccio che si utilizza per limitare questa problematica è stato quello di realizzare degli acciai inossidabili, per proteggere l'acciaio dall'ossidazione si aggiunge il cromo, solitamente lo si mette al di sopra del 9% in peso, in questo caso ad ossidarsi è il cromo. Quello che succede è che si forma un sottile strato al di fuori dell'acciaio detto passivazione. Acciaio inox 18 (sta per la percentuale di cromo addizionata all'acciaio). Ci sono vari tipi di acciai a seconda delle applicazioni:

• Gli acciai ferritici sono quelli a più basso tenore di carbonio, più utilizzati ed economici, è magnetico.
• Gli acciai non ferritici non sono magnetici. I ferritici sono quelli usati

per duttilità e persaldabilità. Acciai inossidabili austenitici si aggiunge sia cromo che nickel, che rende statica la fase austenitica, sono saldabili e duttili. Ma maggiore è il contenuto di carbonio più è difficile la saldatura, che avviene tra le parti ferritiche. Infine ci sono gli acciai inossidabili martensitici, la struttura cristallina è la martensite, si aggiunge il cromo e anche altri elementi. Questa è difficile da lavorare e saldare. Questi tipi di acciai sono meno resistenti alla corrosione, ma sono più resistenti all'usura. Questi possono essere utilizzati negli ingranaggi meccanici, perché possono avere una sollecitazione continua per anni, bisogna proteggerli non solo dall'ossidazione ma anche dall'usura. Infine poiché sono molto duri di solito si hanno oggetti da taglio che hanno durezza elevata. Hanno però una maggiore fragilità, ovvero la parte interna.

Secondo la normativa, ci sono diverse simbologie per gli acciai. Gli acciai più ferritici con meno carbonio sono più duttili e possono essere utilizzati per tubature, lamiera dell'automobile, ecc. Gli acciai C40 e C45 indicano la percentuale di carbonio. Un basso tenore di carbonio si ha quando è inferiore allo 0,25%. Quelli a medio tenore vanno tra lo 0,25% e lo 0,6% di carbonio, sono più duri ma ancora mantengono una certa duttilità e sono più resistenti all'usura. Quelli ad elevato tenore di carbonio sono i più duri e sono utilizzati per i sistemi da taglio, ma possono essere resi utilizzabili in vari modi.

Gli acciai legati sono quelli composti anche con altri materiali oltre al nickel e al cromo. Ad esempio, il cortenB è un acciaio particolare in cui si aggiunge il banadio e si ottiene una colorazione brunastra che rimane stabile. Questo tipo di acciaio viene utilizzato per creare strutture esterne artistiche che sono resistenti sia all'usura che alle corrosioni. La scelta dell'acciaio dipende dallo scopo che si vuole raggiungere.

raggiungere si utilizzano determinati modi e lavorazioni. Ad esempio se vogliamo un acciaio che sia più duro rispetto la perlite, posso avere la martensite, magari una martensite mista a perlite o bainite, anche se più fragili. La bainite è più forte della perlite e più dura. La velocità di raffreddamento per formare la bainite è più rapida di quella richiesta per formare la perlite, ma meno rapida di quella richiesta per formare la martensite (negli acciai della stessa composizione). ... La durezza della bainite può essere compresa tra quella della perlite e quella della martensite non temperata nella stessa durezza dell'acciaio. La fase alfa è chiamata ferrite. La ferrite è un costituente comune negli acciai e ha una struttura Body Centered Cubic (BCC) [che è meno densamente impaccata di FCC]. Fe La C si chiama cementite e infine (per noi) la miscela "eutettica" di alfa + cementite si chiama

Perché la martensite è fragile? La martensite non temperata è un materiale forte, duro e fragile. Più è forte e duro, più è fragile. La forza e la durezza sono dovute alla deformazione elastica all'interno della martensite, che è il risultato della presenza di troppi atomi di carbonio negli spazi tra gli atomi di ferro nella martensite.

Qual è il componente più duro dell'acciaio? Descrizione: la martensite è il componente più duro dell'acciaio. Le ragioni principali delle tensioni interne all'interno del ferro BCC sono l'eccesso di carbonio e la deformazione plastica del ferro FCC originario che circonda la piastra martensitica.

Lez 28/04/2022 Le leghe e le proprietà delle leghe L'alluminio è possibile trovarlo in natura come bauxite, composta da idrossidi (1 solo numero di ossidazione) di alluminio. Dopodiché la bauxite viene fatta reagire con la soda.

caustica (idrossido di sodio). Questo processo prende il nome di processo Bayer del 1887. La miscela invece degli scarti e delle impurezze (tra cui gli ossidi di ferro) forma i "fanghi rossi", di conseguenza risulta essere un processo ad alto impatto. Da questo processo verrà fuori l'allumina, ovvero l'alluminio legato all'ossigeno.

Il processo Bayer nella prima fase si macina la bauxite e viene miscelata con la soda caustica in questo digestore, un reattore che porta ad elevata temperatura e pressione. Questo porta in soluzione gli ossidi dell'alluminio, in questo modo si ottiene l'alluminato di sodio (particolare tipo di idrossido+ ossi complesso dell'alluminio). Il passaggio successivo viene definito chiarificazione, coesistono delle impurezze che si separano con il raffreddamento. Di conseguenza si cominciano a separare la silice, gli ossidi di ferro, che vanno giù essendo pesanti in fondo alla vasca. Questi producono i famosi "fanghi rossi".

Fanghi rossi che hanno bisogno di essere smaltiti. Successivamente c'è un lento raffreddamento sottoposto ad agitazione, dalla soluzione cristallizzano e si separano gli idrossidi di alluminio. Successivamente i cristalli di idrossido di alluminio vengono separati e sottoposti al processo detto calcinazione, perché a 1000°C disidrato, di conseguenza si forma l'ossido corrispondente. Quindi riscaldiamo ad elevata temperatura, successivamente avremo l'ossido di alluminio, ovvero allumina.

Cosa si fa a partire dall'allumina?

Si effettua poi una riduzione (In chimica la riduzione è l'acquisizione di uno o più elettroni da parte di una specie chimica. Ogni riduzione avviene contemporaneamente a un'ossidazione, che consiste nella perdita di elettroni da parte di un'altra specie chimica. Un elemento chimico che subisce una riduzione diminuisce il suo numero di ossidazione) elettrolitica, bisogna togliere l'ossigeno dall'allumina.

Come può essere utilizzato l'alluminio?

Gran parte delle aziende, anche se l'alluminio è riciclabile, utilizza il metallo puro per poterne prevedere le proprietà senza problemi e per i costi. È atossico anche, non reagisce e non contamina se contiene un alimento, per questo viene usato anche nei tetrapack.

L'alluminio è molto resistente alla corrosione a differenza del ferro. L'alluminio si ossida reagendo con l'ossigeno, ma l'ossido che forma l'alluminio copre bene la superficie e quindi gli strati sottostanti sono protetti. Mentre gli ossidi di ferro formano uno strato di rugine e tende a staccarsi, di conseguenza esponendo ancora il ferro all'ossigeno che si ossida ancora. Si parla di passivazione.

L'alluminio viene utilizzato nella vita comune per il packaging, dove si contengono i farmaci. Vengono fatte delle leghe, ognuna di queste ha proprietà specifiche. Applicazioni. L'alluminio ha una

densità molto bassa, ha una bassa densità o un basso peso specifico. Se anche occupa un volume grosso la massa è piccola. Per abbassarla ancora si può usare il litio in lega che alleggerisce ancora di più. La sua resistenza aumenta con le leghe, ottenibili in lega: Boro titanio rame zinco magnesio silicio elitio (per alleggerire). In Ungheria ci fu la fuoriuscita dei fanghi rossi, causando un problema climatico non indifferente. I danni sono simili dove il pH è molto acido e basico, essendo molto corrosivi. A livello energetico converrebbe l'alluminio riciclato per costi e consumi 20 volte inferiore, ma nessuno lo vuole perché le proprietà non sono facilmente prevedibili, non sono come quelli che ci dà il metallo puro.

Gruppo 1: Alluminio puro

Gruppo 2: lega con il rame - Avional

Gruppo 3: Manganese

Gruppo 4: Silicio

Gruppo 5: Magnesio

Gruppo 6: Silicio e Magnesio

Gruppo 7: Zinco e Magnesio- Ergal.

Dall'inizio della

produzione dell'alluminio si ha avuto un aumento esponenziale di produzione di alluminio e dei processi descritti. Ha un reticolo cubico a facce centrare, per questo è modellabile. Perché ha una scarsa saldabilità? Perché in superficie l'alluminio ha l'ossido, che non permette di diffondere (gli ossidi fondono ad altissime temperature). Per ovviare a questi problemi abbiamo bisogno di utilizzare le leghe di alluminio, che oltre alle principali caratteristiche ci consentono di migliorare le proprietà meccaniche, applicazioni interessanti che con l'alluminio puro non sarebbe possibile fare. Con il magnesio miglioriamo le proprietà meccaniche, forza durezza e miglioriamo la saldabilità, tenendo comunque un'elevata resistenza alla corrosione. Con il silicio invece vengono migliorate le proprietà meccaniche e aumenta la facilità con cui potremmo trattare termicamente la lega (a caldo la lega viene trattata ad elevata.

temperatura, poi viene raffreddata aumentando le proprietà meccaniche, altre leghe possono essere anche trattate non termicamente