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1Libro consigliato:Settori Produttivi 1 _ IL MANUALE DI TECNOLOGIA _G.ARDUINO_LATTES studiare pag.15-16 da pag.34 a 48 Unità aggiornata: 7/2012Argomento interdisciplinare Tecnologia-Scienze-Geografia-Storia

2www.minerali.itI METALLI sono materiali di origine NATURALE, NON BIOLOGICA (non nasce, non si nutre, non cresce, non siriproduce e non muore) e sono ricavati dalla lavorazione di minerali estratti dalle rocce.mineralirocceLa classificazione e l’origine delle rocce saràargomento di SCIENZE per adesso voglio soloche vi ricordiate che la maggior parte deiminerali si originò e si origina ancora oggi nellezone profonde della terra, dove si trovano altepressioni ed elevate temperature. Quandoarrivano sulla superficie si solidificano in rocceche vengono classificare a seconda del processoche le origina in magmatiche (ignee),metamorfiche o sedimentarie.Abbiamo rocce costituite da un solo minerale(roccia calcarea costituito da sola calcite, oro e argento); erocce che contengono % variabili di diversiminerali.Prof.ssa Rossella D'Imporzano

33Le RISERVE di MINERALI sono in via di ESAURIMENTO e lo sfruttamento intensivoha condotto spesso a:• danni all’ambiente con devastazioni del paesaggio, erosione del suolo• inquinamento causato dai rifiuti che si producono durante la lavorazione• lavoro minorile nei paesi meno sviluppati (Africa)I maggiori produttori di minerali sono: CINA - RUSSIA – AMERICA Vedi Tabella pag. 15Oggi è quindi opportuno limitare la produzione di minerale vergine (estratto dallanatura) attraverso alcuni accorgimenti:1. Riciclare con raccolta differenziata e trasformazione ad opera di consorzi; CIA,CIAL2. Sostituire i metalli più dannosi all’ambiente con altri materiali meno inquinanti(es: rame sostituito nel settore delle telecomunicazioni dalle fibre ottiche ottenute dal vetro a sua volta prodottopartendo dalla sabbia-ossido di silicio-quarzo)http://www.cial.it/index.shtmhttp://consorzioricrea.org/Prof. ssa Rossella D'Imporzano

4I metalli sono solidi a temperatura ordinaria tranne il Mercurio (Hg) che è liquido. Sono circa80 e di questi noi ne studieremo soltanto alcuni classificandoli in due grandi categorie:GHISA(ferro + carbonio dal 2al4%)FERROSIMetalli che contengono Ferro come :ACCIAIO(ferro + carbonio

5Riepiloghiamo tutte le proprietà che possono avere:CHIMICO-FISICHE MECCANICHE TECNOLOGICHEDENSITÀ - PESO SPECIFICO DUREZZA DUTTILITÀ (fili)TEMPERATURA DI FUSIONE(non combustibile)CONDUCIBILITÀ TERMICARESILIENZA o TENACITÀResistenza urtiRESISTENZA ALLACOMPRESSIONEMALLEABILITÀ (fogli)FUSIBILITÀCONDUCIBILITÀ ELETTRICA RESISTENZA ALLA TRAZIONE SALDABILITÀRESISTENZA ALLACORROSIONERESISTENZA ALLAFLESSIONE, TORSIONE,TAGLIOTEMPERABILITÀ (aumenta lasua durezza se portato adalte temperature eraffreddato velocemente)COMPITO: studia pag. 35 osservando le figure e ricordati che il testo chiama Massa Volumica la Densità .Rispondi alle domande di pag.34 e 36Prof. ssa Rossella D'Imporzano

6Il FERRO allo stato puro (simbolo chimico Fe),presenta molte proprietà scadenti, queste siannullano se lo mescoliamo al CARBONIO aformare una LEGA (termine che definisce l’unione tra 2metalli).A seconda della % di Carbonio si distinguono dueLEGHE:• GHISA (Fe + C) dove C > 2 % max 5%• ACCIAIO (Fe + C) dove C < 1,9%Quello che noi chiamiamo comunemente ferro, come le gambedei vostri banchi, in realtà è Acciaio Dolce a basso tenore dicarbonio (fa la ruggine).Per ottenere queste leghe, l’uomo deveprocedere come segue:1. Escavazione delle rocce nelle miniere (filonesotterraneo o a cielo aperto)2. Stabilimento METALLURGICO, dove si estrarreil Ferro dalle rocce.3. Stabilimento SIDERURGICO , dove si ottiene laGHISA e l’ACCIAIO.Prof. ssa Rossella D'Imporzano

7Settore della metallurgia che porta alla produzione della GHISA e dell’ACCIAIO.Il centro siderurgico è composto da:1.ALTOFORNO (dove si produce la GHISA)2.ACCIAIERIA (dove si produce l’ACCIAIO)3.LAMINATOIO (dove si producono imanufatti)Prof. ssa Rossella D'Imporzano

11L’acciaio fuso o in lingotti in uscita dal CONVERTITORE, viene portato al LAMINATOIO peressere trasformato in SEMILAVORATI:• LAMINE (laminazione)• BARRE e PROFILATI (trafilatura elaminazione)• TUBI (trafilatura)• FILI (estrusione)• PEZZI a STAMPO (fucinaturastampo con martello)L’acciaio è un MATERIALE ECOLOGICO in quanto totalmente RICICLABILE (ConsorzioNazionale Acciaio CNA), il 40% della produzione mondiale è costituita da materiali diriciclo, con risparmio di materia prima ed energia, ROBUSTO ed ELASTICO.Prof. ssa Rossella D'Imporzano

12PROPRIETÀACCIAIO ORDINARIO(solo Acciaio con % variabili di C)Grande durezza e resistenzaespressa come carico di rotturada 40 a 200 kg/mm 2- Buona fusibilità, saldabilità,malleabilità, duttilità, elasticità eresistenza alla corrosione-Punto di fusione 1300°-1500°Cextra dolci: carbonio tra lo 0,05% e lo 0,15%;semidolci: carbonio tra lo 0,15% e lo 0,25%dolci: carbonio tra lo 0,25% e lo 0,40%;semiduri: carbonio tra lo 0,40% e lo 0,60%;duri: carbonio tra lo 0,60% e lo 0,70%;durissimi: carbonio tra lo 0,70% e lo 0,80%;extraduri: carbonio tra lo 0,80% e lo 0,85%.Gli acciai dolci sono i più comuni e menopregiati ma più malleabili e resilientiFERRO + CARBONIO (da 0,15 a 1,9%)PROPRIETÀACCIAIO SPECIALE (acciaio legato ad altri elementi)Ha le stesse proprietà elencate nell’acciaio ordinario, con l’aggiunta di proprietà particolariAcciaio al Nichel (fino 8%)Aumenta la tenacità. Per pezzi di ingranaggi es:cuscinettiAcciaio al manganese (fino 13%)Aumenta la durezza e la resilienza. Per rotaie e ruote del treno.Acciaio inossidabile (cromo 18% e nichel 8%)Molto resistente alla corrosione.Per molti usi dalle pentole da cucina, rubinetti, posate ai motori areazione.Acciaio extrarapido (tungsteno 18%, cromo 6%, vanadio 1,8%).Durezza e resistenza alle alte temperature. Per le punte dei trapani.Acciaio al silicio ( 1% silicio) resistenza ed elevata elasticità.Per le molle.COMPITO: Rispondi alle domande di pag.40 - Esercizi n° 8 – 9 – 10 (fino a r) pagina 48Prof. ssa Rossella D'Imporzano

13Sottile lamina di acciaio ricoperta su entrambi i latidi stagno fuso.Lo stagno impedisce la corrosione e l’ossidazione cheavviene a contatto con il cibo, mentre l’acciaio negarantisce la robustezza.Nel 1830 compaiono le prime “scatolette” chemantengono inalterato il cibo (non entra luce e aria).Il primo ad averle importate in Italia fu FrancescoCirio capostipite della famosa industria di conserveitaliana.Prof. ssa Rossella D'Imporzano

14Fu il primo metallo ad essereestratto dalle rocce(5000 anni fa - età del rame3000 anni a.c).Si estrae dai minerali:• CALCOPIRITE• CUPRITEProprietà principali:− fonde a temperatura 1083°C.− ha colore rossastro e lucentezza metallica (si considera seminobile)− si ossida facilmente e si ricopre di verderame che lo rende poiinattaccabile agli acidi organici (es: canale pluviali), quindi RESISTEALLA CORROSIONE.− Duttile (es: fili elettrici), malleabile (lamine).− Ottimo conduttore termico (es: paioli) ed elettrico (es: cavielettrici).OGGI È STATO IN LARGA PARTE SOSTITUITO DALL’ ACCIAIO E DALL’ ALLUMINIO perchénel processo di estrazione è causa di INQUINAMENTO ambientale; anche una bassaconcentrazione in un corso d’acqua risulta mortale per gli organismi viventi .Prof. ssa Rossella D'Imporzano

15OTTONERAME + ZINCOColore giallo, inattaccabile dagli agenti chimiciBRONZORAME + STAGNOColore brunoCUPROALLUMINIRAME + ALLUMINIOCUPRONICHELRAME + NICHELALPACCHE (NICHEL-SILVER)RAME + ZINCO+NICHELProf. ssa Rossella D'Imporzano

16Attualmente dopo il ferro è il minerale più diffuso, conancora tanti giacimenti * attivi.Si estrae dal minerale BAUXITE (da 5kg ottengo 1kg di Al).Proprietà principali:- fonde a temperatura 660°C;- ha colore argenteo;- ha una notevole resistenza meccanica ma è leggero(basso peso specifico)- è resistente alla corrosione- è capace di non alterare i cibi, igienicamente sicuro,protegge da luce, aria,odori (stagnola); atossico- è duttile (fili), malleabile (lamine);- ottimo conduttore termico ed elettrico;- non è attratto dalle calamite; a-magnetico- è riciclabile al 100% e molte volte.I giacimenti *(purtroppo sono causa di sfruttamento del lavoro minorile, le condizioni di lavoro non sono salubri emolti adolescenti perdono la vita, per questo bisogna incentivare il RICICLO (Consorzio CIAL ), si risparmia il 95%dell’energia richiesta per produrlo partendo dalla Bauxite. L’alluminio riciclato si dice SECONDARIO, usato perprodurre molti prodotti di uso comune per esempio le caffettiere.Prof. ssa Rossella D'Imporzano

17aumentano la sua resistenza meccanica ma resta leggero, sono infatti detteLEGHE LEGGEREDURALLUMINIO95% Alluminio + 4% Rame +0,5%Silicio+0,5% MagnesioANTICORODAL98%Alluminio+1%Silicio+0,5%Magnesio+0,5%ManganeseMolto resistente alla corrosione e alta conducibilità elettricaLEGHE ULTRALEGGEREELEKTRON85% Magnesio + 0,5% Zinco+ 4%Alluminio+0,5% Manganese COMPITO: Rispondi alledomande di pag.42Prof. ssa Rossella D'ImporzanoCuriosità: Linguetta lattine a strappo nel 1962 USA,linguetta lattine fissa nel 1978 USA da noi nel 1990.

18PIOMBO – MERCURIO – ARSENICO – CROMOSono Tossici ed entrano nella catena alimentare accumulandosi (dal plancton ai pesci e poi a noi; nonvengono metabolizzati, digeriti), si accumulano lentamente e progressivamente negli organi e nei tessuti(ossa, fegato, rene, sistema nervoso centrale, tessuto adiposo) dove svolgono la loro azione dannosacausando cancro, immunodeficienze, autismo, Alzheimer.NITINOLNichel + TitanioLega a memoria di forma, ossia “memorizzano” la forma ricevuta.E’ un materiale dotato di buona biocompatibilità (stent vascolari).GEOGRAFIA:STORIA:SCIENZE:Ricerca i principali giacimenti di minerali e multinazionali.Età del rame e del ferro – Rivoluzione industriale del XVIII secoloSimbolo chimico dell’elemento minerale - OrogenesiProf. ssa Rossella D'Imporzano