Materiale metallico
Da TecnoLogica.
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Descrizione
Si dicono metallici quei materiali costituiti principalmente da uno o più metalli, intendendo per metallo il gruppo di elementi chimici che si trovano sul lato sinistro della tavola periodica chimica.
Questi materiali, per quanto notevolmente eterogenei, hanno proprietà e caratteristiche comuni, quali:
- densità e punto di fusione abbastanza elevati;
- buona resistenza meccanica, duttilità e malleabilità;
- capacità di condurre calore e elettricità;
- elevata dilatazione termica;
- impermeabilità all'acqua e ridotta permeabilità al vapore;
- formazione ossidi se a contatto con l'ossigeno.
I metalli più utilizzati in edilizia sono:
- alluminio;
- cromo;
- ferro;
- piombo;
- rame;
- stagno;
- tungsteno;
- zinco.
Quando vengono utilizzati allo stato puro, i metalli vengono contraddistinti dal loro grado di purezza, espresso percentualmente. Ad esempio, Cu al 99% si riferisce ad un materiale metallico costituito da rame puro al 99%, e cioè caratterizzato da una frazione pari all'1% di impurità.
Altre volte, le impurità, o comunque altri materiali, vengono aggiunti allo scopo di migliorare alcune prestazioni dei metalli originari: questi, mischiati tra loro o anche con altri elementi non metallici, danno luogo alle leghe, che hanno caratteristiche anche profondamente diverse rispetto ai componenti di partenza, e vengono per questo motivo impiegate molto spesso nell'industria e nell'edilizia. Tra le leghe si hanno:
- acciaio al carbonio (ferro e carbonio);
- acciaio inox;
- bronzo;
- ghisa;
- leghe di alluminio
- ottone.
Caratteristiche
I metalli, e le leghe da essi composte, hanno delle configurazioni atomiche simili, e questo determina alcuni comportamenti affini.
In funzione dei meccanismi che vengono coinvolti, è possibile distinguere le caratteristiche chimiche da quelle fisiche.
Caratteristiche chimiche
Un fenomeno comune a tutti i metalli è quello della corrosione, cioè di essere attaccati da agenti corrosivi che si compongono chimicamente dando luogo a sostanze dalle caratteristiche profondamente differenti rispetto al metallo di partenza.
Nonostante esistano meccanismi differenti, i fenomeni corrosivi sono caratterizzati dal fatto che gli atomi di metallo cedono elettroni, ossidandosi. Gli atomi di metallo così ossidati possono disciogliersi in una soluzione, oppure ricombinarsi con atomi di ossigeno dando luogo ad un ossido, o legarsi ad un atomo non metallico generando un sale.
La propensione di un materiale metallico ad essere corroso dipende quindi dalla facilità con la quale i metalli cedono elettroni: tale caratteristica è detta nobilità. In altri termini, più un materiale è nobile meno esso tende naturalmente a cedere elettroni, e quindi a corrodersi. Di seguito si riporta un elenco di materiali metallici, dal meno al più nobile:
- Litio
- Sodio
- Magnesio
- Titanio
- Alluminio
- Manganese
- Zinco
- Cromo
- Ferro, acciaio al carbonio, ghisa
- Cadmio
- Nichel
- Stagno
- Piombo
- Rame
- Acciaio inossidabile
- Argento
- Mercurio
- Platino
- Oro.
Metalli poco nobili quindi si ossidano con facilità, ed è il motivo per cui in natura non vengono rinvenuti allo stato puro, ma sempre combinati con altri elementi chimici. Metalli molto nobili si corrodono con estrema lentezza e, allo stato puro, tendono a mantenersi inalterati per tempi anche molto lunghi. La velocità di corrosione però non dipende esclusivamente dalla nobiltà, ma anche dalla forma data al materiale: un pezzo di ferro di si corrode meno velocemente di quanto accade alla polvere di ferro della stessa quantità, perché la superficie a contatto con l'esterno è nel secondo caso di gran lunga superiore al primo.
Caratteristiche fisiche
Di solito le caratteristiche fisiche si riducono all'aumentare della temperatura; ciò permette di conformare questi materiali attraverso la forgiatura, cioè riscaldandolo in una fucina - al di sotto del punto di fusione - e poi modificandone la forma per battitura con appositi martelli o per stampaggio.
Portando il materiale ad una temperatura tale da liquefarlo è invece possibile produrre oggetti per fusione, colandolo in appositi stampi ed attendendo che si solidifichi raffreddando. Se il liquido viene iniettato a pressioni elevate (tra i 140 e i 1400 bar), allora si parla di pressofusione. In generale, la fusione restituisce oggetti più irregolari, per i quali si rende necessaria un successivo processo di finitura, ma è molto più economica della pressofusione, che invece permette di rispettare tolleranze dell'ordine del decimo di millimetro. Inoltre, la fusione consente la produzione di oggetti anche grandi, mentre la pressofusione si limita a medie e piccole dimensioni.
(da completare)
