I METALLI

I METALLI

I metalli sono distribuiti in modo molto disuguale sulla Terra e raramente si trovano allo stato libero o stato nativo, ma quasi sempre sono in combinazione con altri elementi a formare i minerali.

Gli elementi che si trovano in natura si dividono in metalli, non metalli e semimetalli (o semiconduttori).

§  I metalli sono solidi a temperatura ordinaria, eccetto il mercurio che è liquido; hanno un aspetto lucente; sono buoni conduttori di calore e di elettricità; sono duttili e malleabili (possono essere ridotti in fili e lamine). Gli elementi metallici sono molto numerosi, più di 80: fra i più importanti ricordiamo il ferro, l’alluminio, il rame, lo zinco, il piombo, lo stagno, l’argento, l’oro.

§  I non metalli sono cattivi conduttori di calore e di elettricità; possono essere gassosi (idrogeno, fluoro, cloro, ossigeno, azoto), liquidi (bromo), solidi (carbonio, zolfo, fosforo); non sono né malleabili né duttili. Vi sono poi i gas rari o nobili (argo, neon, cripto, xeno, elio, rado), presenti in piccolissima quantità nell’atmosfera, chimicamente inerti.

§  I semimetalli sono un gruppo limitato di elementi che hanno un comportamento metallico e non metallico insieme. Il silicio, il germanio e altri semimetalli sono anche detti semiconduttori per le loro proprietà intermedie tra i metalli, che sono buoni conduttori di elettricità, e i non metalli che sono isolanti. Entrano a far parte di componenti base dell’industria elettronica e dei calcolatori, come transistor e circuiti integrati.

L’estrazione

L’estrazione consiste nel separare il metallo dalle altre sostanze. Dopo l’estrazione, il metallo viene fuso e poi raffinato, cioè ne vengono eliminate le impurità fino ad ottenere la percentuale di purezza desiderata. A questo punto il metallo viene colato, cioè viene estratto dal forno come metallo fuso. L’insieme delle tecniche e dei procedimenti per l’estrazione dei metalli dai loro minerali costituisce la metallurgia. La metallurgia del ferro, che è il metallo industrialmente più importante, prende il nome di siderurgia.

I minerali ferrosi

Il ferro è uno dei metalli più diffusi e abbondanti in natura ed è il più importante nell’industria. Si trova raramente allo stato libero, e soltanto come ferro meteoritico in quei frammenti di materia cosmica che cadono sulla Terra (meteoriti): il ferro viene perciò estratto dai suoi minerali con processi metallurgici.

I minerali più ricchi e che quindi sono sfruttati per l’estrazione del metallo sono: la magnetite, l’ematite, la limonite, la siderite e la pirite.

Ghisa e acciao

Allo stato puro il ferro non è praticamente utilizzato, mentre sono largamente impiegate le sue leghe di ferro e carbonio: GHISE E ACCIAI.

• le ghise, con contenuto di carbonio dal 1,7 al 5%;
• gli acciai, con contenuto di carbonio inferiore al 1,7%.

Stabilimento siderurgico e altoforno

Uno stabilimento siderurgico viene definito a ciclo integrale quando, partendo dal minerale di ferro, si arriva a produrre laminati di acciaio (lamiere, tubi, profilati, rotaie ecc.). La produzione dell’acciaio è ottenuta quasi esclusivamente in modo indiretto attraverso l’altoforno: in un primo momento si produce la ghisa madre, successivamente la ghisa madre viene convertita in acciaio.

Le principali lavorazioni

Lavorazione per fusione

Il materiale una volta rifuso, è colato in appositi stampi. Dopo il raffreddamento, i pezzi grezzi ottenuti possono essere impiegati direttamente o sottoposti ad ulteriori lavorazioni.

Deformazione plastica

Questo processo di lavorazione sfrutta la malleabilità del materiale e consente di modificarne la forma. Può avvenire con processi a caldo, con materiali riscaldati in modo da renderli più malleabili e a freddo, utilizzando il materiale a temperatura ambiente.

Fucinatura: si esegue sul pezzo metallico riscaldato.

Stampaggio: può essere eseguito sia a caldo che a freddo, con presse munite di uno stampo mobile e un controstampo fisso in grado di sagomare le lamiere.

Imbutitura: consente di realizzare oggetti che presentano profonde cavità, come lattine metalliche.

Trafilatura: permette la produzione di fili metallici di qualsiasi diametro e consiste di tirare il materiale attraverso un foro sagomato, per mezzo di una pinza.

Laminazione: avviene per mezzo di macchinari chiamati laminatoi. Si producono semilavorati come rotaie e barre.

Piegatura: serve a piegare le lamiere. Si effettua con macchine piegatrici.

Estrusione: si esegue costringendo il materiale, mediante un’adeguata forza di compressione, a passare attraverso un’apertura sagomata.