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Titolo: per paulhass e fabbrogiovanni...& Co.

Mi domandavo: ma che effetto ha il riscaldamento sui metalli?
Partiamo da quello che so:
1) se si raggiunge la temperatura di fusione, fondono
2) si dilatano
3) se si raffredda un metallo riscaldato, in un dato modo, lo si rende più 
duro e resistente (tempra)
Veniamo a quello che non so:
1) perchè il surriscaldamento di un utensile può rovinarlo?
2) quando si verifica il surriscaldamento di un utensile? Suppongo quando la 
potenza (lavoro meccanico/tempo) è eccessiva. Ad esempio con il crescere 
della durezza del materiale da trattare con l'utensile, con l'aumentare del 
numero dei giri dello stesso, ecc.
3) per piegare un metallo che a temperatura ambiente si spezza, come si fa 
(sempre in riferimento al calore)
4) infine: perchè si opera la grande distinzione tra metalli ferrosi e non? 
Quali le rispettive caratteristiche salienti?
Grazie

 Veniamo a quello che non so:
Non saprei se è quello che cerchi, ma, ad ogni modo, leggiti quanto
sotto, che è mia vecchia roba di qualcghe anno fa e che può essere utile
per inquadrare meglio le conoscenze.
In caso ne riparliamo...
Cordialità.
               Paul
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PICCOLO CORSO SUI METALLI.   Lez. N° 1.
(Ovvero, l' inizio è sempre difficile, e per guadagnare tempo
è meglio prenderla alla lontana).
Non sapendo da dove cominciare, reputo interessante
fornire alcune definizioni che saranno utili in seguito.
Leggete anche se è noioso.
- Resistenza di un materiale è la generica attitudine di questo
  ad opporsi ad un carico applicato.
  - Durezza è una particolare forma di resistenza, che si può
  definire come "resistenza alla penetrazione". (La definizione
  vale solo per i metalli e non per gli ambiti ai quali avete subito
  pensato :-)
- Malleabilità è l' attitudine di un metallo a lasciarsi deformare
  per urto o pressione, senza avere screpolature e rotture.
- Duttilità è una particolare forma di malleabilità, riferita per lo più
  alla trasformazione in fili e lamiere sottili.
- Tenacità e fragilità sono indici (antitetici) della resistenza
  di un metallo a forti carichi dinamici. In parole povere, agli urti.
  La tenacità a volte è anche chiamata  "indice di resilienza".
- Fusibilità e saldabilità ve le risparmio.
Ora, tanto per guadagnare tempo, un' infarinatura sulle leghe,
ovvero sull' intima mescolanza tra due metalli od un metallo
più altri composti.
In effetti, le leghe hanno un impiego industriale molto più vasto
dei singoli metalli usati tal quali.
E' vero che alcuni di essi trovano applicazione anche da soli
(ad esempio il rame, il piombo, un po' meno l' alluminio), ma
le proprietà tecnologiche delle leghe superano complessivamente
quelle del materiale dominante puro.
Se ci pensate, anche  metalli nobilissimi, come l' oro e l' argento,
se devono essere utilizzati nella pratica quotidiana (gioielli),
necessitano di essere legati in lega con altri metalli meno pregiati,
ad esempio il rame.
Come dire : l' unione fà la forza !
La teoria dei rapporti fisico-chimici che presiede  queste unioni
è ben conosciuta da tempo, e stà alla base della scienza
metallurgica.
Spiegare come funziona è compito di appositi trattati, e mi guardo
bene, per ignoranza ed impossibilità di farlo, di addentrarmi
in una materia così ostica.
Però non è possibile non accennare al diagramma di equilibrio
ferro-carbonio, perchè dalla sua conoscenza, anche molto
sommaria, si capisce il perchè del comportamento degli acciai.
Il diagramma ferro-carbonio è stato da sempre, e credo lo sia ancora,
una delle disperazioni degli studenti tecnici.
Scaricatelo e dategli un' occhiata.
http://www.dpci.unipd.it/DipPagesIt/Didattica/MatMetallici_file/dispe.
..
(sono solo 5 pagine).
Comunque, se potremo farne a meno, passeremo velocemente oltre,
sebbene potrà tornarci utile quando parleremo dei trattamenti termici.
Chiudo questo primo messaggio introduttivo con una piccola nota
di terminologia.
E' d' uso nel linguaggio corrente (ma non tecnico), chiamare le leghe
ferro-carbonio con il termine "ferro" anzichè con quello più appropriato
di "acciai".
Similmente accade  con le leghe a base di alluminio, chiamate per
l' appunto "alluminio" anzichè "leghe leggere".
Sarebbe buona cosa abituarsi a nominarle con il termine appropriato.
Un' eccezione si può fare (ed a mio avviso è pienamente consentita),
quando i termini sono posti in comparazione lessicale con altri simili ma
di diversa specie.
Mi spiego :
Se si dice : "quella è una vite in ferro" è scorretto, ma dire : " quell'
antico ponte in pietra è stato sostituito da uno più moderno in ferro"
è consentito.
Similmente non si dovrebbe dire "la carcassa del mio trapano portatile
è costruita in alluminio", ma può essere accettato " ho sostituito i vecchi
serramenti di casa, che erano in legno, con più moderni infissi
in alluminio.
Presentiamo ora alla gentile clientela il programma del corso :
- Lez. N° 2/A, 2/B, 2/C,  ecc - Leghe del ferro (acciai e ghise)
- Lez. N° 3 -  Leghe del rame (bronzi ed ottoni)
- Lez. N° 4 -  Leghe dell' alluminio
- Lez. N° 5 -  Metalli diversi e leghe speciali
Alla prossima.
Cordialità.
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PICCOLO CORSO SUI METALLI.
Lez. N° 2/A. - Leghe del ferro.
( Ovvero, di acciai ce ne sono tanti, ma anche uno solo può essere fatto
di molte cose).
L' acciaio (cioè una lega ferro-carbonio), si ottiene con varii sistemi
metallurgici allo stato fuso e, raffreddandosi lentamente,  inizia
la trasformazione di stato (da liquido a solido) ad una temperatura
che varia da 1.535 °C  per un tenore di carbonio dello 0% sino
ad un minimo corrispondente a 1.145 °C per un tenore di carbonio
del 4,2%. Questa ultima temperatura rappresenta perciò l' eutettico
della lega (cioè il punto di fusione più basso possibile),  rientrando
nel campo delle ghise (cioè delle leghe ferro-carbonio ad alto tenore
di quest' ultimo componente).
Già che ci siamo con le percentuali, e facendo le dovute semplificazioni,
possiamo dire che se nella lega si hanno concentrazioni di carbonio
dallo 0,5% sino all' 1,8% siamo in presenza di acciaio, e con
concentrazioni superiori, di ghisa. (Controllate il tutto sul diagramma
ferro-carbonio, il link del quale avevo postato nella lezione introduttiva).
L' intima mescolanza del carbonio nel ferro si può avere però con differenti
strutture cristalline, e con varii gradi di solubilità. Si hanno così
strutture con differenti proprietà, chiamate con termini inusuali
come "perlite", "austenite", "ferrite", "cementite", ed altri nomi
ancora più fantasiosi.
Queste strutture, oltre che dalla percentuale di carbonio presente,
sono grandemente influenzate dalla temperatura ed anche dalla velocità
di variazione della stessa.
Sfruttando la qual cosa nei trattamenti termici si possono ottenere
le condizioni migliori per il passaggio da una all' altra.
Ad esempio, il trattamento di "tempra" di un acciaio non è null' altro
(semplificando al massimo),  che la trasformazione di una struttura
cristallina di "austenite" in un' altra di "martensite".
Facile, vero ?
Il disegno delle strutture di cui sopra, volendo,  è facilmente visibile
al microscopio a 400 ingrandimenti circa, su provino lucidato a specchio
ed attaccato con appositi reagenti.
Naturalmente oltre che il ferro ed il carbonio negli acciai ci possono
essere un bel po' di schifezze presenti. Alcune indesiderate, come
l' ossigeno e lo zolfo, altre volute ed aggiunte di proposito per migliorare
le caratteristiche meccaniche del prodotto.
Ne riparleremo in seguito.
Ma entriamo ora in aspetti più pratici, parlando della classificazione
degli acciai.
Cosa in verità piuttosto ardua, in quanto diversi possono essere i
criteri di ordinamento.
Si possono ad esempio classificare gli acciai in funzione del loro impiego,
della loro composizione chimica, delle caratteristiche meccaniche, dei
loro costituenti e così via.
Inoltre certe normative variano con il tempo trascorso, e comunque
non sono unificate a livello mondiale.
Proviamo quindi a classificarli con i criteri delle ultime normative UNI.
Secondo queste, gli acciai sono suddivisi in due gruppi, ciascuno dei
quali è ulteriormente diviso in sottogruppi.
I gruppi sono :
- Gruppo 1 : acciai designati partendo dalle caratteristiche meccaniche
                    o dall' impiego.
- Gruppo 2 : acciai designati partendo dalla loro composizione chimica.
ACCIAI DEL GRUPPO 1.
Sono acciai generalmente impiegati allo stato grezzo di laminazione
o di altre lavorazioni a caldo. Sono indicati con il simbolo iniziale "Fe".
Se il simbolo "Fe" è seguito da un numero di tre cifre, ciò indica che
la classificazione è basata sulle caratteristiche meccaniche, ed il
numero di tre cifre indica il valore del carico di rottura in newton/mmq.
Esempi :
- Fe 360, Fe 410, Fe 510, Fe 590.
A volte il numero di tre cifre è seguito da una lettera maiuscola (B,C,D)
che indica il grado di "calmatura" dell' acciaio, cioè il grado di
disossidazione effettuato, che è un indice di insensibilità alla rottura
fragile.
Se invece tra il simbolo "Fe" ed il numero a tre cifre è interposta una
lettera maiuscola, ciò vuol dire che l' acciaio è designato secondo
l' impiego.
Ad esempio, un acciaio indicato come "Fe B 215" è un acciaio per
cemento armato avente una resistenza di 215 newton/mmq (in questi casi,
tanto per complicare, il valore della resistenza indicata NON è a rottura
ma a snervamento).
ACCIAI DEL GRUPPO 2.
Sono acciai destinati al trattamento termico (con una parziale eccezione),
e sono divisi in 4 sottogruppi.
- acciai al carbonio (non legati), destinati al trattamento termico
- acciai al carbonio (non legati), destinati  ad impieghi particolari
- acciai debolmente legati
- acciai legati
Nota :  un acciaio si dice "legato" quando nella composizione chimica
           dello stesso oltre il carbonio vi è presente almeno un altro
           elemento con una percentuale superiore al 5%  sul totale
           della lega.  Se invece ogni elemento diverso dal carbonio
           è presente in quantità inferiore al 5%, l' acciaio si chiama
           "debolmente legato".
Gli acciai del primio sottogruppo (acciai al carbonio), sono indicati
con la lettera iniziale maiuscola "C", seguita dal tenore di carbonio
moltiplicato per 100.
Esempio : l' acciao "C 40" è un acciaio da trattamento termico
al carbonio, con un tenore medio dello stesso dello 0,40% in lega.
Gli acciai del secondo sottogruppo (sempre acciai al carbonio),
sono indicati come quelli del primo, ma con l' avvertenza che tra
la lettera "C" ed il numero indicante la percentuale di  carbonio
vi è un' altra lettera maiuscola che ne indica l' impiego particolare.
Esempio : l' acciaio "C D 15" è un acciaio con tenore di carbonio
dello 0,15% in lega, destinato alla fabbricazione
di vergella (lettera D).
Gli acciai del terzo sottogruppo (acciai debolmente legati), sono
indicati senza lettera iniziale "C", ma direttamente con il tenore
di carbonio moliplicato per 100, seguito dal simbolo chimico del
o degli elementi aggiunti
Esempio : l' acciaio " 39 NiCrMo 3" è un acciaio debolmente legato
con una percentuale di carbonio dello 0,39% in lega, e con
aggiunti nichel, cromo e molibdeno. Il numero 3 è un po' difficile
da spiegare, ma in ultima analisi specifica la percentuale del nichel,
che è dello 0,75%.
Gli acciai del quarto sottogruppo (acciai legati), sono indicati dalla
lettera maiuscola "X", seguita dalla percentuale di carbonio
moltiplicata per 100, e dal simbolo degli elementi aggiunti con la
relativa percentuale in lega.
Esempio : l' acciaio "X 10 Cr 13" è un acciaio  al cromo,
con una percentuale di carbonio dello 0,10% ed una di cromo
del 13%. (In sostanza, un acciaio inossidabile).
Sebbene tutto ciò sembri complicato, ho semplificato al massimo,
tralasciando altre indicazioni complementari, che indurrebbero
più che altro in confusione. Ad esempio, se la designazione di cui
sopra è preceduta dalla lettera "G" (che sta per "getto"), l' acciaio
è particolarmente indicato per lavorazioni di fusione, e non per
lavorazioni tradizionali alle macchine utensili o per deformazione
plastica.
Le prossime lezioni saranno più divertenti, in quanto saranno classificati
gli acciai secono il loro impiego prevalente, e non secondo le norme.
Nota per quei pochi che hanno seguito sin qui.
Continuo nello stesso modo o è meglio scendere maggiormente nei
dettagli (o in alternativa essere più spedito ?).
Cordialità.
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PICCOLO CORSO SUI METALLI.
Lez. N° 2/B. - Leghe del ferro.
(Dove si spiega che l' acciaio è come il prezzemolo, perchè và bene
quasi dappertutto).
Nella lezione precedente si era visto come sono classificati gli acciai
secondo le normative UNI.
In verità, con tale classificazione non è proprio immediato e chiaro
comprendere qual' è il campo d' impiego corrispondente.
Dal momento che l' UNI non si arrabbia se vengono adottati
altri criteri di suddivisione, si può procedere anche in altra maniera.
In questa lezione perciò classificheremo gli acciai secondo la loro
destinazione d' uso prevalente, perchè è un metodo più intuitivo e che
più di ogni altro può interessare il fai-da-te.
Quindi potremo dividere gli acciai in :
- A) acciai da costruzione di uso generale
- B) acciai speciali da costruzione
- C) acciai inossidabili
- D) acciai per utensili
- E) acciai per usi particolari
Aggiungo una nota chiarificatrice sul termine "acciaio da costruzione
di uso generale".
A rigore, tutti gli acciai potrebbero definirsi "da costruzione", in quanto
è ovvio che con gli stessi.... si realizza comunque un manufatto.
In campo tecnico, invece, si definisce "da costruzione di uso generale"
un acciaio destinato prevalentemente alla realizzazione di strutture finite
e macchine (un ponte, un capannone, una ringhiera, uno o più organi
meccanici, ecc.), ma comunque non aventi peculiarità tali da imporre,
 per essere realizzate, una o più specifiche proprietà del materiale.
Insomma un acciaio tuttofare (inteso che con lo stesso possono essere
prodotti beni diversissimi tra loro), e quindi non destinato ad un specifico
campo d' impiego.
Vediamo una ad una le singole categorie.
A) ACCIAI DA COSTRUZIONE DI USO GENERALE.
Questi  acciai rappresentano di gran lunga la categoria più importante
come quantitativo di produzione mondiale. Sono impiegati principalmente
nelle costruzioni civili, (dal ponte al grattacielo sino al tondino per
cemento armato), e corrispondono  praticamente al Gruppo 1 della
designazione convenzionale UNI.
Hanno la particolarità che sono utilizzati senza trattamenti termici, in
pratica allo stato grezzo di laminazione.
Per essi non è prescritta una particolare composizione chimica, ma si
richiede solamente che superino determinati valori di resistenza a trazione
ed allo snervamento. Altre caratteristriche particolari possono essere
inserite in capitolati redatti in sede di acquisto, se il compratore ne ha
l' interesse (e la forza per imporlo al produttore !).
In buona sostanza, sono proprio gli acciai che gli hobbisti chiamano......
ferro, impiegati per cancellate, inferriate, serramentistica corrente,
tettoie, ecc.
B) ACCIAI SPECIALI DA COSTRUZIONE.
E' la categoria più interessante ed anche più numerosa.
Sono acciai (sia al carbonio che legati), aventi caratteristiche
particolari che li rendono adatti ad un impiego specifico,
o più impieghi simili per destinazione d' uso.
Proviamo a suddividerne la categoria per impieghi :
- acciai da bonifica
- acciai da cementazione
- acciai da nitrurazione
- acciai per molle
- acciai autotempranti
- acciai per specifiche applicazioni
- acciai "maraging"
Scendiamo un po' nei dettagli, categoria per categoria.
Gli acciai da bonifica si chiamano in tal modo perchè particolarmente
idonei al trattamento termico di bonifica, cioè di tempra seguita da
rinvenimento (che vedremo meglio nella lezione dedicata
ai trattamenti termici).
Possono essere sia al carbonio che legati.
Se al semplice carbonio, la percentuale di questo elemento varia
tra lo 0,20% e lo 0,60%.
Se legati, gli elementi più comuni aggiunti sono il nichel, il cromo,
il molibdeno, tutti in percentuali variabili.
Gli acciai da bonifica, come è ovvio, dovrebbero essere posti
in opera sempre previo trattamento termico, al fine di sfruttare
al meglio le loro qualità.
Tra i numerosissimi acciai di questa categoria, ne indico due tra
i più comuni (uno al carbonio ed uno legato), che sono abbastanza
facili  a trovarsi nei magazzini di vendita e che possono
rappresentare una valida scelta per un fai da te :
- acciaio "C 40" al carbonio (non è saldabile)
- acciaio " 32 Cr Mo 4" legato al cromo molibdeno (molto ben
  saldabile). Questo acciaio sul mercato italiano è  conosciuto
  anche sotto la denominazione USA di  "4130".
Gli acciai da cementazione sono così chiamati perchè adatti
al trattamento termico di "cementazione", che è un processo
di indurimento superficiale del materiale che si fà prima della
bonifica. Sono anch' essi sia al carbonio che legati, ed hanno
un tenore di carbonio in lega molto basso.
Gli acciai da nitrurazione  sono destinati a questo particolare
tipo di trattamento termico, che determina un sottile strato
superficiale durissimo (molto di più di quello ottenibile con
la cementazione), ma piuttosto fragile.
In genere contengono alluminio e cromo.
Gli acciai per molle, come dice il nome, sono utilizzati per la
realizzazione di questi manufatti, in quanto in loro è
particolarmente alto il limite elastico. Possono essere al
semplice carbonio o legati al manganese-silicio.
Una denominazione piuttosto comune di questi acciai,
riferita per lo più ai fili, è quella di "acciaio armonico".
Gli acciai autotempranti (chiamati così perche si temprano
per semplice raffredamento in aria), sono usati in luogo
degli acciai da cementazione quando si desidera comunque
una elevata durezza superficiale ma al contempo una elevata
resistenza del nucleo, superiore a quella ottenibile nel
procedimento di cementazione.
Nella categoria degli acciai speciali da costruzione vi sono
poi altri tipi di acciaio, destinati a specifiche applicazioni.
Così gli acciai "automatici" sono particolarmente adatti alle
lavorazioni ad alta velocità sulle macchine utensili per asportazione
di truciolo (contengono zolfo), quelli per cuscinetti a rotolamento
sono particolarmente curati nella composizione chimica
e dedicati alla fabbricazione degli stessi (sono quasi degli acciai
per utensili piuttosto che acciai da costruzione), quelli per
costruzioni navali o nucleari hanno specifiche proprietà per
i loro ambiti d' impiego, e così via.
Un' ultima nota per una classe particolare di acciai, che è
poco conosciuta.
Si tratta degli acciai "maraging", che a rigore non si dovrebbero
nemmeno chiamare acciai (cioè leghe ferro-carbonio),
in quanto negli stessi il tenore di carbonio presente in lega
è straordinariamente basso.
Il loro strano nome deriva dalla contrazione dei termini
"martensite" (mar) + "invecchiamento" (aging), in quanto
in loro la tempra, cioè la formazione di una struttura
martensitica, è di tipo particolare, ed è seguita da un
trattamento termico di invecchiamento artificiale mediante
riscaldo ad una temperatura ben precisa.
Hanno un elevatissimo contenuto in nichel, e necessitano
di trattamenti termici con campo di tolleranza assai ristretto
nelle temperature
Sono impiegati nell' industria aeronautica per particolari
fortemente sollecitati (gambe dei carrelli di atterraggio,
ganci di arresto, alberi e giunti di trasmissione ecc.), ed
anche nella costruzione di parti importanti di macchine utensili
particolarmente sofisticate.
Abbiamo finito la classe degli acciai da costruzione.
Rimane da passare in rassegna gli acciai inossidabili,
gli acciai per utensili e quelli per usi particolari.
Alla prossima.
Cordialità.
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 Mi domandavo: ma che effetto ha il riscaldamento sui metalli?
Non aggiungo altro, vedo che è già arrivata una risposta esauriente.
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Fabbrogiovanni