Proprietà dei materiali - Zanichelli

1 1 Copyright 2014 Zanichelli Editore SpA, Bologna [5753]Questo file un estensione online dei corsi di disegno di Sergio SammaroneSOSTANZEPUREELEMENTICOMPOSTIMET ALLIF erro, alluminio, rame,magnesio, METALLIS ilicio, azoto, carbonio,zolfo, fosforo, , idrossidi, anidridi,acidi, saliORGANICIP etrolio e derivati, cellulosa,alcoli, resine sintetiche, OMOGENEIAria, soluzioni, legheMISCUGLI ETEROGENEIR occe composite (graniti), emulsioni(acqua e olio), materiali compositi(cemento armato,vetroresine)Composti organici sono particolari composti naturali e artificialidel carbonio, come per esempio il petrolio e i suoi derivati, la cellu-losa, le resine detto sopra, le sostanze hanno propriet specifiche, che nehanno fatto la fortuna in determinate epoche.

2 Nella storia dell uma-nit alcuni materiali hanno avuto un ruolo determinante, tra questii metalli. Non a caso le ere primi-tive sono designate con i nomi diet del rame, del bronzoe del ferro;ma ancora maggiore stato il lo-ro ruolo nella societ industrialee la nostra attenzionesi appunter prevalentementesui materiali metallici che, gra-zie alle loro propriet , hannoapplicazioni industriali assolu-tamente materiali verranno de-scritti sommariamente anche sehanno un ruolo, significativo nel-la tradizione (legno, vetro) o nel-l innovazione ( materiali sintetici).I materiali metallici sonodistinti in metalli e metalli (ferro, alluminio, ra-me, magnesio, ecc.) sono ricon-ducibili alle propriet riportatenella tabella a leghe sono miscugli di so-stanze in cui prevale la presenzadi un metallo.

3 Presentano caratte-ristiche migliori rispetto a quelledei componenti. Le principali so-no riportate nella tabella a DI PROPRIET Le singole propriet dei materiali possono essere ricondotte aiseguenti tipi: propriet fisiche: sono caratteristiche legate all interazione delmateriale con grandezze fisiche quali il calore o l elettricit ; propriet chimico-strutturali: definiscono l attitudine del mate-riale a trasformare la propria composizione in presenza di altriagenti e ad acquisire una struttura per le sue molecole; propriet meccaniche: caratterizzano la resistenza del materialealle sollecitazioni create da forze esterne; propriet tecnologiche: descrivono l attitudine del materiale aessere lavorato secondo le diverse principali propriet sono riassunte nella seguente INDUSTRIALER ealizzare un oggetto tecnico comporta un complesso percorsoprogettuale e operativo che trasforma la materia primain prodottofinito.

4 Quando il manufatto un prodotto industriale il progetto devedefinire tutte le caratteristiche del prodotto (forma, dimensioni, materiali ) e le modalit di lavorazione (ciclo di lavorazione, tecni-che). Sul progetto, quindi, intervengono diversi elementi, quali: elementi funzionali (funzioni che l oggetto deve svolgere); elementi tecnologici(caratteristiche dei materiali e delle lavora-zioni); elementi economici(costi e valutazioni del mercato); elementi normativi(leggi e norme sulla sicurezza e sulla qualit ).Tutti questi elementi del progetto sono profondamente condiziona-ti, soprattutto dalla scelta del materiale utilizzato per il prodotto; inambito economico ha forse un peso apparentemente minore (lamanodopera ha un incidenza sempre maggiore), ma il materiale haun ruolo determinante sugli aspetti funzionali e materiali hanno caratteristiche proprie basate sulla loro compo-sizione, che determina la loro distinzione secondo diversi DI MATERIALIOgni materiale si pu descrivere come formato da una sola sostan-za (sostanze pure) o da un miscuglio di due o pi sostanza possiede un complesso di propriet miscugli, invece, conservano in generale le propriet dellesostanze componenti.

5 Ma, mentre alcuni (miscugli omogenei) pre-sentano una integrazione intima dei componenti, altri (miscuglieterogenei) mostrano, anche a colpo d occhio, le diverse miscugli omogenei si possono ricavare le sostanze componenticon procedimenti di separazione molecolare, quali i passaggi di stato(dallo stato solido a quello liquido o aeriforme); sono miscugli omogeneile soluzioni acquose o idroalcoliche (vino), l aria e le leghe miscugli eterogenei, invece, possono essere separati con mezzifisici anche semplici (filtri, utensili, ecc.); sono tali, per esempio, leemulsioni (acqua e olio), le rocce composite (graniti), materialicompositi (cemento armato, vetroresine).Le sostanze pure sono divisibili in elementi e elementi sono sostanze non decomponibili; si trovano libere innatura (azoto, ossigeno, ecc.)

6 O possono essere ricavate dalla decompo-sizione di altre sostanze naturali. Dalla loro combinazione nascono icomposti. In base alla capacit di combinarsi tra loro, gli elementi so-no distinti in metalli e non metalli; a questa distinzione sfuggono al-cuni gas, detti gas nobili, che non si combinano con altri composti sono distinti in composti inorganici (perch prevalen-ti nel mondo minerale) e composti organici(perch originariamen-te rilevati negli organismi viventi).Sono composti inorganici gli ossidi, gli idrossidi, le anidridi, gliacidi, i dei materialiPROPRIET DEI METALLIS olidi a temperatura ambiente (tranne il mercurio)Buoni conduttori di calore ed elettricit Lucentezza caratteristica ( metallica )Resistenza meccanica in genere buonaBuona lavorabilit Struttura cristallinaComportamento chimico di tipo basicoMolecola monoatomica (costituita da un solo atomo)LEGHE METALLICHELEGHEG hise e acciaiDEL FERROcon carbonio ed eventuali altri elementiLEGHEB ronzo (con stagno),DEL RAME ottone (con zinco)LEGHEL eghe leggereDELL ALLUMINIO con magnesio, manganese, ultraleggereDEL MAGNESIOcon alluminio, zinco, ecc.

7 FISICHEM assa volumicaConduttivit termicaConduttivit elettricaDilatazione termicaCapacit termica massicaTemperatura di fusioneResistenza a compressioneResistenza a trazioneResistenza a taglioResistenza a flessioneResistenza a torsioneResistenza ad attritoDurezzaResilienzaMECCANICHETECNOL OGICHEF usibilit Saldabilit Malleabilit Piegabilit Duttilit Estrudibilit Imbutibilit Truciolabilit Temprabilit CHIMICHE STRUTTURALIR esistenza a corrosioneStruttura molecolare2 Copyright 2014 Zanichelli Editore SpA, Bologna [5753]Questo file un estensione online dei corsi di disegno di Sergio SammaronePROPRIET FISICHEMASSA VOLUMICA. il rapporto tra massa e volume di un materiale; espressa in kg/dm3. Con la temperatura varia il volume dei corpi econ esso, quindi, la massa volumica; pertanto la massa volumica sempre rilevata a una temperatura di riferimento (20 C).

8 Il valoredella massa volumica determinante per una valutazione proget-tuale della massa (e quindi anche del peso) del generale i metalli hanno una massa volumica notevole, men-tre altri materiali (per esempio il legno e il polistirolo) molto ridot-ta. Anche tra i metalli esistono notevoli differenze: il piombo hamassa volumica 11,36kg/dm3, mentre il magnesio 1,74 TERMICA MASSICA. Si misura mediante la quantit di calore, espres-sa in joule (J), che necessaria per innalzare di 1 C la massa di questa grandezza fisica influenzata dalla temperatura e perci ne viene rilevato il valore medio nell intervallo tra 0 C e 100 TERMICA ED ELETTRICA. l attitudine del materiale a trasmet-tere il calore o l elettricit.

9 In genere questi tipi di conduttivit sonoassociati; un buon conduttore di calore anche un buon condutto-re di elettricit . I metalli sono in genere buoni conduttori; sostanzecome il vetro o la ceramica non lo sono affatto (vengono pertantodetti isolanti). L inverso della conduttivit la resistivit .DILATAZIONE TERMICA. La dimensione di un corpo una variabile dipen-dente dalla sua temperatura. Ogni materiale presenta una specificadilatazione proporzionale alla lunghezza iniziale e alla variazionedi temperatura; questo valore specifico, chiamato coefficiente didilatazione lineare, si misura attraverso l allungamento di una bar-retta lunga 1m per una variazione di 1 esempio, un filo di rame lungo 1m subisce un allungamen-to di 17 m per un incremento di temperatura di 1 C.

10 I valori diquesto coefficiente sono dipendenti dai livelli di temperatura e per-ci se ne rileva il valore medio in un intervallo tra 20 C e 100 parametro molto importante per le valutazioni proget-tuali di organi in movimento, che possono subire notevoli variazio-ni termiche e quindi anche DI FUSIONE. la temperatura alla quale un materiale passadallo stato solido a quello liquido. Alcuni materiali presentano unbasso punto di fusione, come lo stagno (232 C), altri ne hanno unoalto, come il platino (1769 C). I materiali che hanno un punto difusione molto elevato (superiore a 2000 C) vengono chiamatirefrattari; tra questi rientrano le sabbie e le argille, utilizzate neirivestimenti di forni o nelle forme di CHIMICHE E STRUTTURALIRESISTENZA ALLA CORROSIONE.