Domande 14 e dalla 16 alla 59

1. Che cos’è una trasformazione allotropica?

Risposta (pag. 80 testo): una trasformazione allotropica è il passaggio da un forma cristallina ad un’altra in uno stesso materiale al variare della temperatura.

2. Elenca le principali proprietà fisiche dei materiali e descrivile

Risposta (pag. 80 testo): massa volumica che è la massa riferita all’unità di volume, peso specifico che è il peso riferito all’unità di volume (massa volumica moltiplicata per accelerazione gravitazionale), coefficienti di dilatazione termica che sono i coefficienti da utilizzare nelle leggi di dilatazione termica del materiale, calore specifico che è la quantità di calore necessaria per innalzare di 1°C l’unità di massa del materiale, temperatura di fusione che è quella particolare temperatura alla quale il materiale inizia a liquefarsi, coefficiente di conducibilità termica che è il coefficiente da utilizzare nella legge di conducibilità termica del materiale, resistenza elettrica che è la resistenza che oppone il materiale al passaggio di corrente elettrica al suo interno, proprietà magnetiche che sono tutte quelle proprietà che ha il materiale riguardo alla creazione di un campo magnetico al suo interno.

3. Quale differenza c’è fra un materiale refrattario ed un metallo?

Risposta (pag. 80 testo): un materiale refrattario ha una migliore resistenza alle alte temperature rispetto ad un materiale metallico.

4. Quale differenza esiste fra un magnete permanente ed un magnete temporaneo?

Risposta (pag. 81 testo): magnete permanente conserva nel tempo le sue proprietà magnetiche, mentre un magnete temporaneo le perde dopo poco tempo.

5. Cosa si intende con proprietà meccanica di un materiale?

Risposta (pag. 84 testo): per proprietà meccanica di un materiale si intende la capacità del materiale di resistere alle sollecitazioni esterne.

6. Definire la resistenza meccanica

Risposta: (pag. 84 testo): la resistenza meccanica è la capacità che il materiale ha di opporsi alle sollecitazioni statiche esterne (trazione, compressione, taglio, torsione, flessione, e loro combinazioni) senza dimostrare cedimento, ma lavorando in campo elastico.

7. Definire la resilienza

Risposta (pag. 84 testo): è la capacità del materiale di resistere ad urti e strappi.

8. Definire la resistenza a fatica

Risposta (pag. 84 testo): è la capacità di un materiale di resistere a sollecitazioni dinamiche periodiche.

9. Definire la durezza

Risposta (pag. 85 testo): è la capacità di un materiale di resistere alla scalfittura da parte di un altro materiale (esempi: il diamante o il corindone scalfiscono l’acciaio, l’acciaio scalfisce l’alluminio).

10. Definire la resistenza ad usura

Risposta (pag. 85 testo): è la resistenza al logoramento per contatto da sfregamento posseduta dal materiale

11. Definire l’elasticità

Risposta (pag. 85 testo): è la capacità di un materiale di deformarsi sotto l’azione di una sollecitazione esterna per poi tornare alle condizioni di partenza una volta che la sollecitazione cessa.

12. Cosa si intende con proprietà tecnologiche di un materiale?

Risposta (pag. 87 testo): le proprietà tecnologiche di un materiale sono quelle che lo stesso dimostra di possedere quando è sottoposto ai processi di lavorazione meccanica.

13. Definire la malleabilità

Risposta (pag. 87 testo): la malleabilità è la capacità di un materiale ad essere deformato senza rompersi.

14. Definire la duttilità

Risposta (pag. 87 testo): la duttilità è la capacità di un materiale ad essere trasformato in fili e barre passando attraverso un foro senza rompersi (trafilatura e laminazione)

15. Definire l’estrudibilità

Risposta (pag. 88 testo): l’estrudibilità è la capacità di un materiale ad assumere una determinata forma passando attraverso un foro sagomato per mezzo di una spinta (processo di estrusione)

16. Definire l’imbutibilità

Risposta (pag. 88 testo): l’imbutibilità è la capacità di una lamiera di assumere a freddo forme cave, aumentando la propria superficie senza rompersi (processo di fabbricazione delle pentole e dei secchielli in metallo).

17. Definire la piegabilità

Risposta (pag. 88 testo): la piegabilità è la capacità di un materiale ad essere piegato senza alterare le sue proprietà meccaniche e senza rompersi.

18. Definire la fusibilità

Risposta (pag. 88 testo): la fusibilità o colabilità è la capacità di una materiale ad essere lavorato per fusione.

19. Definire la saldabilità

Risposta (pag. 88 testo): è la capacità di un materiale ad esser unito ad un altro materiale attraverso una fusione del materiale d’apporto e dei lembi da unire.

20. Definire la truciolabilità

Risposta (pag. 89 testo): la truciolabilità è capacità di un materiale ad essere lavorato per asportazione di truciolo.

21. Definire la temprabilità

Risposta (pag. 89 testo): la temprabilità è la capacità di un materiale nel modificare la sua struttura cristallina e ad indurirsi a seguito di un riscaldamento seguito da un repentino raffreddamento.

22. Che cosa si indica con il termine siderurgia?

Risposta (pag. 112 testo): si indica il ramo della tecnica che si occupa della produzione dei materiali ferrosi (prodotti siderurgici).

23. Con quali macchinari si ottiene la ghisa?

Risposta (pag. 112 testo): con l’altoforno o con il bassoforno elettrico. La ghisa è poi lavorata con la fusione nel cubilotto.

24. Come può essere impiegata la ghisa?

Risposta (pag. 112 testo): può essere impiegata per un utilizzo immediato con fusione in cubilotto oppure inviata ai convertitori per ottenere l’acciaio.

25. Come si ottiene l’acciaio?

Risposta (pag. 112 testo): si ottiene per conversione della ghisa (cui si sottrae carbonio) oppure attraverso la fusione di rottami e recuperi di acciaieria.

26. Descrivere da quali minerali si parte per ottenere la ghisa.

Risposta (pag. 113 testo): si parte dai minerali di ferro ovvero da ematite, limonite, magnetite e siderite.

27. Che cos’è il coke?

Risposta: (pag. 114 testo): è un carbone per impieghi siderurgici ottenuto per distillazione del carbone fossile (carbone estratto dalle miniere).

28. Cosa sono e quali sono i fondenti?

Risposta (pag. 114 testo): i fondenti sono materiali che servono per migliorare il processo siderurgico attraverso l’aumento della quantità di scoria e la desolforazione della ghisa. Essi sono calcare, dolomite e quarzite.

29. Cosa indica il termine loppa?

Risposta (pag. 114 testo): indica la scoria d’altoforno.

30. Cosa sono e come funzionano i processi di arricchimento ed agglomerazione?

Risposta (pag. 114 testo): l’arricchimento consiste nell’aumentare il contenuto in ferro rispetto al materiale di partenza, sfrutta le proprietà magnetiche e la differenza di massa volumica. L’agglomerazione consiste nella trasformazione dei minerali in una massa porosa attraverso un processo fusorio parziale.

31. Descrivere il ciclo integrale

Risposta (pag. 116 testo): il ciclo integrale consiste nel localizzare tutte le operazioni all’interno di uno stesso stabilimento siderurgico o nelle immediata vicinanze delle cave di materia prima.

32. Descrivere un impianto in colata continua

Risposta (pag. 117 testo): dopo il processo fusorio, l’acciaio fuso in uscita dal forno viene versato in delle siviere (grandi recipienti refrattari con parte esterna metallica simili a secchi). Il contenuto delle siviere è versano nella lingottiera o in un impianto di colata continua dai quali esce la barra di acciaio semilavorata.

33. Dire quale grado di automazione deve essere presente nell’industria siderurgica e perché.

Risposta: l’industria siderurgica ha un elevata grado di automazione si per il fatto che vi sono zone inaccessibili all’uomo, sia per il fatto che la produzione è continua e quindi richiede bassi costi di manodopera a fronte di elevati investimenti per gli impianti.

34. Descrivere l’altoforno ed il suo funzionamento

Risposta (pag. 121 testo): l’altoforno è un forno a combustibile a forma di tino in muratura refrattaria rivestita esternamente in acciaio. Dalla bocca, posta in alto entrano coke, fondenti e materia prima, nel crogiolo è raccolta ala ghisa insieme con la loppa (che più leggera galleggia). Si introduce dal basso verso l’alto l’aria calda, proveniente della torri Cowper, necessaria per la combustione del coke.

35. Spiegare il motivo per cui è necessario riscaldare l’aria comburente e perché il tino deve avere sezione troncoconica divergente.

Risposta (pag. 121 testo): è necessario preriscaldare l’aria per aumentare il rendimento della combustione (e quindi dell’impianto). Il tino ha sezione troncoconica divergente per agevolare la discesa del materiale verso la sacca.

36. Cosa sono le torri Cowper e cosa avviene in esse?

Risposta (pagg. 121-122 testo): le torri Cowper sono torri che sfruttano il calore contenuto nei fumi d’altoforno per preriscaldare l’aria comburente. Tale processo aumenta il rendimento dell’impianto evitando che i fumi escano ad una temperatura troppo elevata dal camino e che l’aria comburente entri ad una temperatura troppo bassa nell’altoforno.

37. Come funziona il bassoforno elettrico?

Risposta (pag. 123 testo): Il bassoforno elettrico è un forno ad arco-resistenza ad alimentazione trifase. L’energia elettrica fa scoccare l’arco dal quale si ricava il calore necessario per la fusione. Presentano però il vantaggio di poter utilizzare coke di una qualità inferiore a quello utilizzato nell’altoforno.

38. Cosa si ottiene dall’altoforno?

Risposta: ghisa e loppa.

39. Perché la loppa galleggia sull’altro prodotto d’altoforno?

Risposta: perché ha una minora massa volumica rispetto alla ghisa.

40. Quali tipi di ghisa si trovano in commercio?

Risposta (pag. 123 testo): ghise da acciaieria, ghise da fonderia e ghise speciali.

41. Quali sono le principali proprietà di ciascun tipo di ghisa commerciale e quali i criteri d’impiego?

Risposta: (pagg. 124-125-126-127 testo):

Ghise bianche: carbonio sotto forma di cementite, particolarmente dure e resistenti ad usura ed abrasione. Sono utilizzate per ottenere ghise malleabili o per componenti dove è necessaria durezza elevata.

Ghise grigie: carbonio sotto forma di grafite lamellare, buona resistenza a fatica, discreta resistenza alla corrosione, impiegabili fino a 300°C di temperatura di esercizio, per questi motivi possono essere utilizzate nelle costruzioni meccaniche.

Ghise malleabili: ottenute per ricottura (riscaldamento, messa in temperatura, raffreddamento lento in aria calma) dalla ghise bianche. Possono essere impiegate nelle costruzioni meccaniche, lavorate alle macchine utensili e presentano buona resistenza alla corrosione.

Ghise sferoidali: sono ricavate dalle ghise grigie aggiungendo nickel e magnesio. Sono utilizzate per produrre getti di qualsiasi spessore, per produrre alberi a gomito, alberi a camme, parti di compressori, valvole, ingranaggi, basamenti, stampi ed altri particolari meccanici.

42. Per ciascun tipo di ghisa riportare un esempio di designazione unificata UNI e descrivere la sigla utilizzata.

Risposta (pagg. 125-126-127): G10 (ghisa grigia UNI 5007-69 avente carico di rottura R 160 N/mm² e durezza HB215); GM35 (ghisa malleabile avente carico di rottura a trazione di 350 N/mm²); GS 370-17 UNI 4544-74 (ghisa sferoidale avente carico di rottura minimo di 370 N/mm² e allungamento percentuale a rottura del 17%)

43. Come viene prodotto l’acciaio?

Risposta (pag. 130 testo): l’acciaio è prodotto per conversione della ghisa o direttamente dai minerali di ferro.

44. Come funziona un forno Martin-Siemens? E’ ancora utilizzato? Perché?

Risposta (pag. 131 testo): il forno in esame non è più utilizzato per gli elevati costi di produzione dovuti al fatto che la fusione della carica avviene per il riverbero di una fiamma alimentata da combustibili liquidi o gassosi ad oggi molto costosi.

45. Come funziona il processo di conversione?

Risposta (pag. 131 testo): la ghisa liquida viene trattata con un agente ossidante gassoso che sia in grado di togliere carbonio. Solitamente sono utilizzati aria o ossigeno quali agenti ossidanti. L’ossigeno puro, a fronte di maggiori costi mi fornisce una migliore qualità nella conversione.