Materiali

Materiali metallici non ferrosi

Rame

Proprietà meccaniche

Resistenza meccanica

Bassa

Duttilità elevata

Resistenza alla corrosione

In atmosfera normale e in acqua la resistenza è elevata

Conducibilità

Ottimo conduttore elettrico

Riciclabilità

Il rame riciclato conserva le sue cartteristiche chimico-fisiche e tecnologiche

Il rame, in combinazione con altri metalli, si caratterizza anche per l'attitudine alla formazione di leghe che ne modificano il colore e ne esaltano le prestazioni in termini di caratteristiche-chiave

Durata nel tempo

Resistenza all'usura e alla corrosione

Lavorabilità agli utensili

Leghe di rame più diffuse

Ottone

Lega generica formata da rame e zinco

Proprietà

Resistenza all'abrasione

Resistenza meccanica

Lavorabilità

Duttilità

Durezza

Colore

Antibattericità

Scambio termico

Resistenza alla corrosione

Bronzo

Lega formata da rame e stagno

Rame-nichel

Resistenza eccellente alla corrosione

Migliori caratteristiche meccaniche

Rame-alluminio

Resistenza alla corrosione

Resistenza meccanica

Colore dorato

Rame-Berillio

Più dure

Alta resistenza

MAggiore resistenza alla corrosione

Alpacche

Rame + Zinco + Nichel

Aspetto simile all'argento

Alluminio

Proprietà

Basso peso specifico

Elevata resistenza alla corrosione

Alta conducibilità termica ed elettrica

Atossicità

Elevata plasticità

Eccellente duttilità e malleabilità

Basso potere radiante

Difficile saldabilità

Caratteristiche meccaniche

Bassa temperatura di fusione

Basso peso peso specifico

Elevata conducibilità termica ed elettrica

Contenuto di alluminio maggiore del 95%

Alliganti

Elementi solubili nell'alluminio

Ogni elemento possiede il suo particolare efffetto

Silicio

Migliora la colabilità

Riduce il coefficiente di dilatazione

Magnesio

Aumenta la resistenza alla corrosione

Manganese

Aumenta la resistenza meccanica e alla corrosione

Inibisce la fragilità derivante dal contenuto di ferro

Rame

Aumenta la resistenza meccanica

Migliora la lavorabilità all'utensile

Zinco

Migliora la colabilità

Materiali polimerici

Vantaggi

Leggerezza

Lavorabilità

Resistenza chimica

Basso costo

Svantaggi

Scarse proprietà meccaniche

Scarsa resistenza termica

Scarsa resistenza a usura

Scadimento

Invecchiamento nel tempo

Plastomeri

materiali plastici sintetici o artificiali con struttura macromolecolare che in determinate condizioni di temperatura e pressione subiscono variazioni più o meno permanenti di forma:

Termoplastiche

Materie plastiche che acquistano malleabilità sotto l'azione del calore

Termoindurenti

Materie plastiche che induriscono per effetto di reticolazione tridimensionale

Oggetti duri resistenti ma fragili

Elastomeri

Sostanze in grado di estendersi facilmente quando sono sottoposte a trazione e di riprendere con facilità la forma iniziale, possono essere naturali o sintetiche

Struttura

Amorfa

Distribuzione disordinata delle catene

Alcuni esempi

Polistirene PS

Resine polivinilliche

PVC

PVA

Cristallina

Disposizione di catene ordinata

Alcuni esempi

Polietilene PE

Polipropilene PP

Polistirene PS

Resine fluorurate PTFE

Resine poliammidiche PA

Nanomateriali

Sostanze chimiche di dimensioni che possono essere osservate solo al microscopio

Nanotossicologia

Disciplina che si occupa dello studio degli effetti di nanodispositi e nanomateriali sugli organismi viventi

Materiali ceramici

Tradizionali

mattoni

porcellana

Avanzati

Proprietà

Temperature di fusione elevate

Elevata durezza

Alta resistività elettrica

Bassa conducibilità termica

Buona resistenza chimica

fragilità

Non sono duttili

Caratteristiche specifiche

Resistenti a corrosione

Resistenti a abrasione

Resistenti all'attacco di agenti chimici

Superficie

liscia

vetrosa

impermeabile

dura

Bassa conducibilità termica

Alta temperatura di fusione

Resistenza meccanica

Usi tecnologici

Porcellana dura

Tubazioni

Valvole

Pompe per ambienti corrosivi

Serbatoi

Reattori

Colonne

Gres

Rivestimento pareti e pavimenti

Tubazioni

Refrattari

Materiali resistenti ad alte tensioni e agenti aggressivi

Per forni e reattori

Vetro

Rivestimento di reattori chimici

Tubi per gas corrosivi

Contenitori con inerzia chimica

Bassa resistenza meccanica

Problemi per giunzioni

Fragilità

Materiali compositi

Fase matriche

Compositi a matrice polimerica

Termoplastici o termoindurenti

Resistenti ma bassa densità e lavorabilità

Resistenza chimica

Compositi a matrice metallica

Compositi a matrice ceramica

Fase rinforzante dispersa

Rinforzi

Fibre

vetro

carbonio

aramidiche

basalto

Svantaggi

Scarsa resistenza superficiale a usura e carichi concentrati

Costo elevato

Problemi di smaltimento e riciclaggio

Composizione

Materiali naturali

Vengono utilizzati così come si trovano in natura

Materiali naturali modificati

Conservano inalterati la loro composizione interna ma sono parzialmente trasformati dall’uomo

Materiali artificiali

La loro composizione è completamente nuova perché ottenuta attraverso particolari processi di trasformazione

Comportamento

Metalli

Stato solido

Buoni conduttori di calore ed elettricità

Non metalli

Cattivi conduttori di calore de elletricità

Poco resistenti a sollecitazioni esterne

Leghe metalliche

Costituita da due e più elementi

Miscugli

Miscela di più elementi ciascuno dei quali conserva le caratteristiche originali

Suddivisione

Metallici

Più resistnti se in lega

Duttili

scarsa resistenza a fatica

i meno resistenti alla corrosione

Struttura

Solidi policristallini e struttura reticolare

Polimeri ed elastomeri

Resistenti quasi come i metalli

Deformazioni elastiche elevate

Le loro proprietà dipendono dalla temperatura

Importante resistenza per unità di peso

Facili da modellare

Facili da assemblare

Resistenti alla corrosione

Basso coefficente di attrito

Ceramici e vetri

Fragili se sottoposti a sforzi

Non sono duttili

Molto sensibili agli sforzi concentrati e superficiali

Rigidi

Duri

Resistenti all'abrasione

Resistenti alla corrosione

Compositi

Duri, resistenti e tenaci

Materiali costosi

Difficili da essere formati e saldati

Materiali metallici ferrosi

Acciaio

L'acciaio si può considerare come una lega binaria costituita da ferro e da una percentuale di carbonio non superiore al 2,11%

Il carbonio non compare come costituente indipendente

Si trova sempre combinato col ferro in forma di carburo detto anche cementite

Classificazione

In base al tasso di carbonio

Extra dolci

Semidolci

Dolci

Semiduri

Duri

Durissimi

Extraduri

Classificazione in base ai trattamenti termici

Tempra

Rinvenimento

Ricottura

Presentano

Buona resistenza meccanica

Buon allungamento

Buona resilienza

Buona saldabilità

Buona plasticità a caldo

Scarsa fusibilità e colabilità

Trattamenti termici

Preriscaldamento

Mantenimento in temperatura

Raffreddamento controllato

La lega risultante dipende dalla percentuale di carbonio e può essere costituita da

Ferrite+Perlite

<0.77%

Perlite

=0.77%

Perlite+ Cementite secondaria

>0.77%

Ferrite

Bassa durezza

Basso carico di rottura

Grande plasticità

Perlite

Media durezza

Elevato carico di rotura

Cementite

Durezza molto elevata

Fragilità elevata

Tempo di raffreddamento

Con un lento raffreddamento

50% di ferrite e 50% di perlite.

Accelerando il processo

la percentuale di ferrite tende a ridursi mentre quella di
perlite ad aumentare.

Se la velocità di raffreddamento supera una certo valore detto
velocità critica di tempra, la lega assume una struttura diversa da quella normale di ferrite e perlite.
Essa risulta costituita da martensite

Durezza molto elevata

Il raffreddamento eseguito con velocità sufficiente a portare l'acciaio allo stato martensitico prende il
nome di tempra.

Processo di rinvenimento

Sottoponendo l'acciaio temprato ad una nuova fase di riscaldamento a temperature moderate

Elementi di lega dell'Acciaio

Carbonio

È l'elemento principale nella strutturazione delle leghe di acciaio

Aumento di durezza

Alluminio

Ha un effetto disossidante

Conferisce resistenza all’ossidazione a caldo.

Peggiora la saldabilità

Boro

In piccolissime percentuali aumenta l'attitudine ai trattamenti termici.

Cromo

Aumenta fortemente la temprabilità perché riduce fortemente la velocità critica di raffreddamento

Aumenta la resistenza all'usura

Riduce la stabilità al rinvenumento

Riduce la fragilità a freddo

Rame

Migliora la resistenza alla corrosione atmosferica

Manganese

Riduce la fragilità a caldo

Riduce la velocità di raffreddamento aumentando la temprabilità dell'acciaio

Aumenta la resistenza meccanica

Molibdeno

Influisce notevolmente sull'aumento della temprabilità, sulla stabilità al rinvenimento e sulla diminuzione della sensibilità al surriscaldo

Aumenta la durezza, la tenacità e la resistenza all'usura

Aumenta notevolmente la resistenza meccanica a caldo

Riduce fortemente la fragilità di
rinvenimento negli acciai che ne sono suscettibili

Azoto

Utilizzato per aumentare la resistenza meccanica

Nichel

Provoca l'abbassamento dei punti critici

Riduce la velocità critica di raffreddamento aumentando la temprabilità

Aumenta la durezza e la resistenza meccanica

Piombo

Facilita la lavorazione alle macchine utensili.

Silicio

Aumenta la durezza, la resistenza, la temprabilità, la stabilità al rinvenimento e la resistenza all'usura

Aumenta il limite di elasticità

Titanio

Aumenta la resistenza alla corrosione negli acciai inox

Vanadio

Aumenta la durezza anche a caldo, la
stabilità al rinvenimento e riduce la sensibilità al surriscaldo

Tugsteno

Conferisce durezza e resistenza all'usura

Ghise

Lega ferro-carbonio caratterizzatta da un tenore di carbonio compreso tra l'1.9% e il 5.5%

Viene usata per produrre diversi tipi di accaio

Proprietà

Dura

Fragile

Resiste poco alla trazione e flessione

Resistente alla corrosione

Non è malleabile

Ottima fusibilità