Riassunto sulle proprietà dei metalli

Di Redazione Studenti.

Metalli: proprietà chimico-strutturali, proprietà fisiche, meccaniche e tecnologiche, tipi di sollecitazioni statiche, prove, controlli dei materiali

METALLI

La prima cosa di cui bisogna tener conto nello studio dei metalli, è che dal punto di vista chimico si dividono in tre grandi categorie, con caratteristiche proprie e stati specifici. Nella fattispecie abbiamo:

  • Metalli
    A temperatura ambiente si trovano allo stato solido (tranne il mercurio), sono buoni conduttori di calore e di elettricità, sono lucenti, non fanno filtrare la luce e possono essere più o meno plastici e resistenti. Tra i più conosciuti ci sono ferro, oro, argento, piombo, alluminio, rame, magnesio.
  • Non Metalli
    Si trovano sia allo stato liquido sia allo stato solido e sono cattivi conduttori di calore e elettricità. Tra i più conosciuti ci sono carbonio, zolfo, silicio, ossigeno.
  • Leghe Metalliche
    Sono costituite da un insieme di due o più elementi nei quali il metallo è presente a livello prevalente. Le leghe possono contenere anche non metalli sotto forma di impurezze (involontarie) o volontarie, per ottenere proprietà particolari.
    Metallo + Metallo = Ottone (Rame e Zinco)
    Metallo + Non Metallo = Acciaio (Ferro e Carbonio)

PROPRIETÀ DEI METALLI

Vediamo una breve carrellata delle proprietà dei metalli.

  • Proprietà chimico-strutturali: riguardano la composizione chimica dei metalli e la loro struttura interna. Da esse derivano le proprietà meccaniche e tecnologiche.
    Tra le proprietà chimiche rientrano anche gli eventi prodotti tra i materiali e l’ambiente esterno, mentre tra quelle fisiche abbiamo elementi come calore, elettricità, gravità ecc.
  • Proprietà meccaniche: riguardano la capacità dei materiali di resistere a forze o sollecitazioni esterne. Le caratteristiche principali sono: resistenza meccanica, resistenza alla fatica, resistenza all’usura, resistenza all’urto, durezza.
  • Proprietà tecnologiche: riguardano l’attitudine dei materiali a subire lavorazioni meccaniche. Tra le principali abbiamo: malleabilità, duttilità, imbutibilità, piegabilità, estrudibilità, fusibilità, saldabilità, truciolabilità, temprabilità.

PROPRIETÀ CHIMICO-STRUTTURALI DEI METALLI

Quali sono le proprietà dei metalli?
Quali sono le proprietà dei metalli? — Fonte: getty-images

I metalli come tutti i materiali non sono perfettamente omogenei in tutti i punti, vale a dire che non sono isotropi.

Se rompiamo un metallo e levighiamo la superficie di rottura con un microscopio a 500 o 1000 ingrandimenti, possiamo vedere tanti cristalli aderenti tra loro ma separati da sottili linee irregolari. Questi sono formati a loro volta da altre particelle (atomi) invisibili anche al microscopio.

Gli atomi di un cristallo sono disposti con regolarità geometrica in modo da formare un reticolo cristallino, ovvero una sorta di gabbia tridimensionale di linee immaginarie che uniscono i centri degli atomi disposti nello spazio.

PROPRIETÀ FISICHE DEI METALLI

Ma quali sono le principali proprietà fisiche?

  • Massa Volumica-Densità: rapporto fra la massa di un corpo e il suo volume.
  • Calore specifico: quantità di calore da fornire all’unità di massa di una sostanza per elevarne la temperatura di 1° C.
  • Temperatura di fusione: Temperatura alla quale un materiale comincia a passare dallo stato solido a quello liquido.
  • Conduttività termica: capacità di trasferire il calore

PROPRIETÀ MECCANICHE DEI METALLI

Le proprietà meccaniche riguardano la capacità dei materiali di resistere alle sollecitazioni dovute a forze applicate dall’esterno che tendono a modificarne la forma e le dimensioni.

  • Forze statiche
    Sono forze applicate con gradualità e continuità nel tempo. La capacità che i materiali hanno di resistere a forze statiche è detta resistenza meccanica. Tra le principali forze statiche abbiamo quelle di trazione, di compressione, di flessione, di torsione, di taglio.
  • Forze dinamiche
    Sono forze sono applicate in tempi brevi (per esempio sotto forma di urto, per meno di 1/10 di secondo). La resistenza dei materiali alle forze dinamiche è detta resilienza.
  • Forze periodiche
    Sono forze che hanno un carattere ripetitivo nel tempo (per esempio una decina di volte al secondo). La resistenza dei materiali alle forze periodiche è detta resistenza a fatica.
  • Forze concentrate
    Si parla di durezza di fronte alla resistenza che i materiali oppongono a forze applicate in zone ristrette o puntiformi.
  • Forze di attrito
    Si parla di resistenza all'usura quando i materiali si oppongono alle forze che vengono applicate su contatti mobili e striscianti.

PROPRIETÀ TECNOLOGICHE DEI METALLI

Le proprietà tecnologiche riguardano l’attitudine dei materiali a subire diversi tipi di lavorazioni meccaniche. Tali proprietà vengono controllate e misurate con prove specifiche, non sempre unificate, utilizzando campioni o provette dei materiali in esame.

  • Malleabilità
    Sinonimo di plasticità, è l’attitudine di un materiale a essere trasformato, a caldo o a freddo, in lamine, senza screpolarsi o rompersi.
  • Duttilità o trafilabilità
    Attitudine di un materiale a essere trasformato in fili senza rompersi quando vengono tirati e costretti a passare attraverso un foro di dimensioni e profilo opportuni.
  • Imbutibilità
    Attitudine che hanno le lamiere di alcuni materiali a essere formate a freddo per ottenere corpi cavi, senza rompersi o screpolarsi.
  • Piegabilità
    Attitudine di alcuni materiali a subire operazioni di piegatura senza screpolarsi o rompersi.
  • Estrudibilità
    Attitudine di un materiale ad assumere determinate forme se spinto attraverso un foro sagomato.
  • Fusibilità
    Attitudine di un materiale a essere trasformato in un prodotto finito mediante fusione.
  • Colabilità
    Proprietà dei metalli liquidi di riempire una forma ricopiandone l’impronta.
  • Saldabilità
    Attitudine di un pezzo di un determinato materiale a unirsi con un altro pezzo di uguale o diverso materiale mediante fusione.
  • Truciolabilità
    Attitudine di un materiale a subire lavorazioni con asportazione di truciolo mediante apposito utensile da taglio.
  • Temprabilità
    Attitudine delle leghe metalliche a subire trasformazioni della struttura cristallina dopo riscaldamenti seguiti da raffreddamenti.