Bronzo
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Il bronzo è una lega rame-altro metallo, dove il metallo aggiuntivo può essere l'alluminio, nichel, berillio e stagno, anche se spesso il termine bronzo viene inteso come la lega rame-stagno.
Composizione.
Questa lega composta principalmente di rame, viene arricchito con stagno fino al 8-9% dà luogo a leghe con buone caratteristiche meccaniche e grande resistenza alla corrosione: queste leghe sono ancora lavorabili plasticamente e si possono laminare, estrudere, forgiare, stampare e trafilare. Aumentando ulteriormente il tenore di stagno, la durezza raggiunge livelli tali da consentire solo pezzi ottenuti per fusione, chiamati anche getti.
A livello industriale si arriva a produrre bronzi con tenori fino al 30% di stagno. Il diagramma di equilibrio rame-stagno è piuttosto complicato.
In genere i bronzi contengono sempre elementi aggiunti oltre allo stagno:
Gli ottoni sono leghe di rame (Cu) e zinco (Zn).
Innanzitutto bisogna distinguere tra ottoni binari, costituiti solo da rame e zinco, e ottoni ternari, in cui è presente un terzo elemento caratterizzante la lega o altri ottoni quaternari in cui sono presenti altri elementi chimici.
Considerando gli ottoni binari, si parla di fase α quando il contenuto di zinco è inferiore al 36% circa; la struttura cristallina della lega ricalca quella del rame, cioè cubica a facce centrate. Questi ottoni hanno eccellente lavorabilità a freddo (imbutitura e stampaggio) e buona a caldo.
Gli ottoni α-β (dove la fase β è cubica a corpo centrato) hanno un titolo di zinco oscillante tra il 36 e il 45%; sono facilmente lavorabili a caldo.
Le leghe con percentuali di Zn superiori al 45% non hanno interesse pratico.
La lavorabilità alle macchine utensili delle leghe binarie rame-zinco è buona, ma la tenacità provoca la formazione di trucioli molto lunghi; allora si aggiunge del piombo (Pb) che, insolubile ed estraneo alla struttura cristallina, si disperde ai bordi dei grani: così i trucioli diventano molto corti o addirittura polverosi e gli utensili subiscono un'usura e un riscaldamento minori, con conseguente miglioramento della qualità e della velocità della lavorazione. Gli ottoni al piombo sono denominati anche ottoni secchi.
Alla lega possono essere aggiunti altri elementi per ottenere determinate proprietà:
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L'alluminio è un metallo leggero ma resistente, con un aspetto grigio argento a causa del leggero strato di ossidazione che si forma rapidamente quando è esposto all'aria e che previene la corrosione in quanto non solubile. L'alluminio ha un peso specifico di circa un terzo dell'acciaio, o del rame; è malleabile, duttile e può essere lavorato facilmente; ha una eccellente resistenza alla corrosione e durata. Inoltre non è magnetico, non fa scintille, ed è il secondo metallo per malleabilità e sesto per duttilità.
L'alluminio è uno degli elementi più diffusi sulla terra (8,3% in peso), secondo solo a ossigeno (45,5%) e silicio (25,7%) e paragonabile al ferro (6,2%) e al calcio (4,6%). In natura si trova sempre combinato con altri elementi; è presente in numerosi minerali. Dal punto di vista industriale questo metallo leggero (la sua densità è di 2,71 g/cm³) viene prodotto a partire dalla bauxite, roccia rosso bruno o giallo, diffusa soprattutto negli USA, in Russia, Guyana, Ungheria, nei territori dell'ex Jugoslavia. Le proprietà salienti dell'alluminio sono:
Composizione.
Questa lega composta principalmente di rame, viene arricchito con stagno fino al 8-9% dà luogo a leghe con buone caratteristiche meccaniche e grande resistenza alla corrosione: queste leghe sono ancora lavorabili plasticamente e si possono laminare, estrudere, forgiare, stampare e trafilare. Aumentando ulteriormente il tenore di stagno, la durezza raggiunge livelli tali da consentire solo pezzi ottenuti per fusione, chiamati anche getti.
A livello industriale si arriva a produrre bronzi con tenori fino al 30% di stagno. Il diagramma di equilibrio rame-stagno è piuttosto complicato.
In genere i bronzi contengono sempre elementi aggiunti oltre allo stagno:
- Il fosforo disossida e aumenta la durezza; nei bronzi al fosforo vi è un tenore dello 0,4-0,8%.
- Il piombo viene aggiunto in tenori compresi tra l'1 al 5%. Esso rimane confinato ai bordi dei grani rendendo così più facile la lavorazione alle macchine utensili. Se invece il piombo raggiunge percentuali molto più elevate (dal 10 al 30%) la lega presenta un particolare comportamento alla frizione: per questo sono impiegate per i cuscinetti.
- Lo zinco viene usato come disossidante.
- Il berillio viene aggiunto per aumentare la durezza.
Gli ottoni sono leghe di rame (Cu) e zinco (Zn).
Innanzitutto bisogna distinguere tra ottoni binari, costituiti solo da rame e zinco, e ottoni ternari, in cui è presente un terzo elemento caratterizzante la lega o altri ottoni quaternari in cui sono presenti altri elementi chimici.
Considerando gli ottoni binari, si parla di fase α quando il contenuto di zinco è inferiore al 36% circa; la struttura cristallina della lega ricalca quella del rame, cioè cubica a facce centrate. Questi ottoni hanno eccellente lavorabilità a freddo (imbutitura e stampaggio) e buona a caldo.
Gli ottoni α-β (dove la fase β è cubica a corpo centrato) hanno un titolo di zinco oscillante tra il 36 e il 45%; sono facilmente lavorabili a caldo.
Le leghe con percentuali di Zn superiori al 45% non hanno interesse pratico.
La lavorabilità alle macchine utensili delle leghe binarie rame-zinco è buona, ma la tenacità provoca la formazione di trucioli molto lunghi; allora si aggiunge del piombo (Pb) che, insolubile ed estraneo alla struttura cristallina, si disperde ai bordi dei grani: così i trucioli diventano molto corti o addirittura polverosi e gli utensili subiscono un'usura e un riscaldamento minori, con conseguente miglioramento della qualità e della velocità della lavorazione. Gli ottoni al piombo sono denominati anche ottoni secchi.
Alla lega possono essere aggiunti altri elementi per ottenere determinate proprietà:
- il manganese e lo stagno aumentano la resistenza alla corrosione;
- il ferro aumenta il carico di rottura;
- l'alluminio aumenta la resistenza alla corrosione e all'abrasione;
- l'antimonio e l'arsenico inibiscono la dezincificazione.
- il nichel migliora le caratteristiche meccaniche e la resistenza alla corrosione;
- il silicio serve a disossidare e favorisce la creazione della fase β.
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L'alluminio è un metallo leggero ma resistente, con un aspetto grigio argento a causa del leggero strato di ossidazione che si forma rapidamente quando è esposto all'aria e che previene la corrosione in quanto non solubile. L'alluminio ha un peso specifico di circa un terzo dell'acciaio, o del rame; è malleabile, duttile e può essere lavorato facilmente; ha una eccellente resistenza alla corrosione e durata. Inoltre non è magnetico, non fa scintille, ed è il secondo metallo per malleabilità e sesto per duttilità.
L'alluminio è uno degli elementi più diffusi sulla terra (8,3% in peso), secondo solo a ossigeno (45,5%) e silicio (25,7%) e paragonabile al ferro (6,2%) e al calcio (4,6%). In natura si trova sempre combinato con altri elementi; è presente in numerosi minerali. Dal punto di vista industriale questo metallo leggero (la sua densità è di 2,71 g/cm³) viene prodotto a partire dalla bauxite, roccia rosso bruno o giallo, diffusa soprattutto negli USA, in Russia, Guyana, Ungheria, nei territori dell'ex Jugoslavia. Le proprietà salienti dell'alluminio sono:
- basso peso specifico, pari a circa un terzo di quello dell'acciaio o delle leghe di rame;
- elevata resistenza alla corrosione;
- alta conducibilità termica ed elettrica;
- elevata plasticità;
- eccellente duttilità e malleabilità;
- basso potere radiante;
- difficile saldabilità (per la formazione di allumina, per saldare l'alluminio occorre isolare il giunto di saldatura dall'ossigeno dell'aria attraverso particolari paste che producono gas ionizzanti o plasma).
- Bassa temperatura di fusione (compresa tra i 510 ed i 650 °C)[3]
- Basso peso specifico, compreso tra 2,66 e 2,85 g/cm³
- Elevatissima conducibilità elettrica e termica
- Contenuto di alluminio maggiore del 95%
- Silicio: migliora la colabilità e riduce il coefficiente di dilatazione;
- Magnesio: aumenta la resistenza alla corrosione in ambiente alcalino e in mare;
- Manganese: aumenta la resistenza meccanica e alla corrosione;
- Rame: accresce la resistenza meccanica, soprattutto a caldo;
- Zinco: soprattutto se associato al magnesio, conferisce un'elevata resistenza meccanica.