Metalli: ghisa, acciaio, alluminio, rame, stagno, zinco.
Ghisa
La ghisa è una lega ferrosa di ferro e carbonio dal 2,06% al 6,67% che è il limite di saturazione.
| ipoeutettiche | eutettiche | ipereutettiche | |
| Carbonio % | < 4.3% | 4.3% | > 4.3% |
| punto di fusione | >1150 °C | 1150 °C | >1150 °C |
La ghisa rispetto all’acciaio è più dura, quindi resiste meglio alla abrasione-graffio (effetto lubrificante del carbonio-grafite), dilata meno (-20%), notevole effetto antiruggine, ma è più fragile. La ghisa è meno viscosa e quindi nello stampo assume la forma desiderata.
La ghisa grigia o lamellare o grafitica GJL è la più diffusa, è prodotta con rottame di ghisa e acciaio, e l’aggiunta di carbonio 2,5-4% in peso, silicio 1-3% e fosforo. Lento raffreddamento. Utilizzo nei motori, caldaie, termosifoni, basamenti, valvole.
La ghisa bianca o cementite è costituita da carburo di ferro Fe3C: Fe 93,3% e C 6,67% (55.85 x 3 + 12). Rapido raffreddamento. Utilizzo oggetti resistenti all’usura, come ruote di carrelli o cilindri di laminazione.
In Edilizia la ghisa viene molto utilizzata per colonne, travi e altre componenti strutturali, e per condotte d’acqua e gas.
Acciaio
L’acciaio è una lega ferrosa con carbonio uguale o inferiore al 1,7% in peso.
| dolce | semiduro | duro | |
| Carbonio % | > 0,05 | 0,4-0,6 | <0,85 |
Gli acciai dolci sono i più comuni e meno pregiati.
L’acciaio “da riciclo” si ottiene da rottami ferrosi in forni elettrici, può essere fuso e rifuso infinite volte senza perdere mai le sue qualità originali. In Italia l’82% dell’acciaio è riciclato, e solo il 12% deriva da minerali ferrosi.
In zootecnia si fa largo uso di strutture prefabbricate in acciaio.
Alluminio
L’alluminio si trova nella bauxite sotto forma di ossido di alluminio idrato Al2O3-2H2O (almeno al 40%) e nei silicati della crosta terrestre. L’alluminio è un metallo leggero, resistente e facilmente riciclabile. Nel processo di riciclaggio è sufficiente il 5% dell’energia utilizzata originariamente per la produzione del metallo primario con perdite di materiale inferiori al 3%. Pesa 2,7 gr/cm3, cioè un terzo dell’acciaio o del rame, malleabile, duttile, ottima conducibilità e resiste alla corrosione, non brucia, ma fonde a 660 °C con incendio pienamente sviluppato.
L’alluminio in edilizia: serramenti, infissi, recinzioni, cancelli, gronde, edilizia prefabbricata, termosifoni e scambiatori di calore, lamiere per controsoffittature, pannelli solari, per coperture ecc;
Rame
E’ puro se il contenuto minimo di rame è pari al 99,9%, densità di 8,920 gr/cm3, e fonde a 1.083°C.
Il rame elettrico ha una conducibilità elettrica e termica inferiore solo all’oro e all’argento. La conducibilità elettrica è notevolmente influenzata dalle impurità. Il rame è duttile (fili sottili) e malleabile (lamine sottili). Questo tipo di rame ha tenori moderati di ossigeno (O2 < 0,04%).
Il rame idraulico resiste alla corrosione negli impianti idrici, resiste alle vibrazioni, è facile da installare, perché facilmente modellabile.
Il rame architettonico viene applicato sotto forma di lastre per fare tetti o facciate e poi in lattoneria per gronde e pluviali.
Variazioni cromatiche del rame dipendono dal tempo e dall’atmosfera.
Dopo alcune settimane reagisce con l’ossigeno per diventare Cu2O (n.ossidazione +1) visibile come strisce nere e poi CuO (n.ossidazione +2) visibile come macchie marroni, dopo 6-12 mesi diventa bruno omogeneo.
Dopo qualche anno reagisce con l’acido solforico H2SO4 presente in atmosfera e diventa solfato di rame pentaidrato, cioè con 5 molecole d’acqua di cristallizzazione: CuSO4 · 5 H2O, che è verde chiaro su sfondo bruno. Dopo 20-25 anni diventa verde intenso.
Il rame in lattoneria viene saldato con lo stagno.
Alla fine del suo ciclo di vita può essere ottimamente riciclato.
Le leghe del rame
Le leghe più comuni sono l’ottone ( + zinco) e il bronzo ( + stagno), hanno durezza e resistenza meccanica più elevate, ma sono meno malleabili e duttili.
Attualmente il bronzo è stato soppiantato dal cupralluminio ( + alluminio), perché l’alluminio costa meno dello stagno e poi il cupralluminio ha proprietà meccaniche e di resistenza alla corrosione superiori al bronzo.
Ottone, bronzo e rame-nichel in edilizia sono utilizzati per le facciate degli edifici e non per i tetti.
Zinco
Lo zinco è un elemento naturale estratto dal minerale della blenda: solfuro di zinco ZnS.
Lo zinco è morbido e vivo, si presta facilmente alla piegatura.
Lega di zinco e rame (0,08% – 1,0%) grigiastra, il rame aumenta resistenza meccanica.
Lega di zinco e titanio (0,06% – 0,2%) biancastra, il titanio aumenta resistenza alla deformazione.
La zincatura è il rivestimento di zinco su un manufatto di acciaio, per proteggerlo dalla corrosione galvanica: lamiera zincata.
Alla fine del suo ciclo di vita può essere ottimamente riciclato.
Stagno
Lo stagno si usa in molte leghe e per ricoprire altri metalli (piombo, zinco e acciaio) più vulnerabili alla corrosione. Lo stagno si usa per saldare tubi di rame e piombo. Lo stagno si ossida poco all’aria e resiste alla corrosione nell’ acqua marina, distillata e potabile. Lo stagno è un metallo malleabile, ma se riscaldato, perde la sua duttilità e diventa fragile.