Indietro

 

Acciai e ghise

1. Le propriet� del ferro.

1.1. Strutture cristalline e punti di trasformazione del ferro puro.

La pi� importante propriet� del ferro dal punto di vista metallurgico � il suo polimorfismo cristallino. I punti di trasformazione legati ai cambiamenti della struttura possono essere studiati mediante l�uso dell�analisi termica, T(t), o mediante la dilatometria, Dl(T).

La figura 1 mostra i differenti punti di trasformazione e la curva dell�analisi termica corrispondente. Oltre alla fusione, il ferro presenta due trasformazioni di fase importanti allo stato solido, corrispondenti a dei cambiamenti della struttura cristallina corrispondenti a delle trasformazioni isotermiche (per nucleazione e crescita). Le temperature corrispondenti vengono indicate con Ae3 ed Ae4 (nelle condizioni di equilibrio).

 

 

 

Fig. 1

 

Molto importante � la presenza, nelle curve T(t) oppure Dl(T), di una isteresi Ac-Ar, dipendente dalla direzione della trasformazione (se viene effettuata riscaldando oppure raffreddando). L�ampiezza di tale isteresi aumenta con la velocit� di variazione della temperatura e con il tenore di impurezze nel metallo. Questa isteresi � molto evidente per il punto A3 ed � dovuta essenzialmente ad un abbassamento di Ar3 (che diventa 898�C per una velocit� di raffreddamento di 120�C/s, e 892�C per una velocit� di raffreddamento di 720�C/s).

Il ferro puro ha le seguenti propriet� fisiche:

Massa molare M : 55.847

Parametri cristallini:

Fe a (CCC) a = 0.2866 nm a 20�C

Fe g (CFC) a = 0.3647 nm a 916�C

Le propriet� medie del ferro policristallino sono:

r : densit� (20�C) 7870 kg/m3

c : capacit� termica per unit� di massa :

Fe a (fra 20 e 700�C) da 0.45 a 0.95 kJ/kg K

Fe g (fra 900 e 1400�C) da 0.51 a 0.72 kJ/kg K

l : conduttivit� termica: fra 0 e 800�C da 75 a 30 W/m K

a : coefficiente di dilatazione lineare:

Fe a (fra 100 e 600�C) da 12.6 a 16 10-6 K-1

Fe g (fra 900 e 1100�C) 23.4 10-6 K-1

Le caratteristiche meccaniche, a parte il modulo di Young, dipendono dalla purezza del metallo e dalla grandezza del grano:

Rm = 180-290 MPa

Re = 100-170 MPa

HB = 45-55

E = 210 GPa

Le propriet� elettrochimiche sono legate ai valori = - 0.42 V/SHE, per il quale il ferro � attaccabile dalle soluzioni acquose acide, e = + 0.53 V/SHE, per il quale il ferro � passivabile dagli acidi ed anioni ossidanti.

 

1.2. Leghe ferrose: elementi a-ageni e g-ageni.

Il ferro forma delle leghe con un gran numero di elementi. La messa in soluzione solida di elementi di lega nel ferro modifica la posizione dei punti A3 ed A4.. Tale modificazione � particolarmente importante, ed i vari elementi sono stati classificati in base alla loro influenza sulla posizione di questi punti.

Sono definiti alfageni tutti gli elementi che stabilizzano la fase CCC.

Essi aumentano la temperatura del punto A3 ed abbassano quella del punto A4..

Sono definiti gammageni tutti gli elementi che stabilizzano la fase CFC.

Essi abbassano la temperatura del punto A3 ed aumentano quella del punto A4.

La figura 2 mostra schematicamente questi due comportamenti.

 

Fig. 2

 

Si deve notare che:

� Le soluzioni solide nel Fe g sono denominate austeniti. Sono designate con g ; esse sono CFC.

� Le soluzioni solide nel Fe a o Fe d sono denominate ferriti. Esse sono designate con a oppure d ; esse sono CCC.

 

 Privacy Policy - Personalizza tracciamento pubblicitario