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Proprietà del Ferro e dell'Acciaio: Produzione, Composizione e Caratteristiche

Il ferro molto puro si ottiene riducendo l'ossido ferrico con idrogeno a 1000 °C o per fusione sotto vuoto di un prodotto dall'elettrolisi di solfato ferroso ammonico. Il ferro chimicamente puro si produce per decomposizione termica del pentacarbonilferro a 200-250 °C, depositando ferro come polvere fine.

L'acciaio si produce miscelando carbonio e ferro in rapporto specificato, con percentuale di carbonio normalmente 0,2-2,14% del peso totale. Oltre al carbonio, altri elementi di lega includono manganese, cromo, tungsteno e vanadio.

Proprietà Fisiche del Ferro

Il ferro puro è un metallo bianco-grigiastro, tenero. Punto di fusione 1528 °C, ebollizione 2735 °C. Malleabile, duttile, non indurisce per tempra. È il metallo più magnetico, proprietà inalterate anche ad alte temperature. Buon conduttore di calore ed elettricità.

Proprietà Fisiche dell'Acciaio

Le proprietà fisiche dell'acciaio non somigliano ai suoi elementi componenti (carbonio e ferro). Alta resistenza, basso peso, durabilità, flessibilità, resistenza alla corrosione. Altamente flessibile, modellabile in qualsiasi forma. Importante proprietà: capacità di raffreddarsi rapidamente da alte temperature in acqua o olio. A differenza del ferro, l'acciaio non arrugginisce facilmente esposto ad acqua e umidità.

Forme Allotropiche del Ferro

Il ferro puro esiste in tre forme allotropiche secondo la temperatura: α-, γ- e δ-ferro. Differiscono per stabilità termica, struttura cristallina, durezza, proprietà magnetiche e capacità di dissolvere carbonio.

α-ferro (α-ferrite) stabile sotto 768 °C, costituente principale del ferro forgiato puro (0,10-0,25% C). Morbido e fortemente magnetico.

γ-ferro (γ-ferrite) stabile tra 906 °C e 1404 °C. Duro e non magnetico.

δ-ferro stabile sotto 1400 °C. Non magnetico.

Gradi dell'Acciaio

La classificazione dell'acciaio viene fatta da vari enti standard in base a proprietà fisiche e composizione. La durezza è il fattore principale, variabile col tenore di carbonio. Più carbonio = più durezza. Tuttavia, acciaio di alta qualità ha sempre meno carbonio e minori rischi di frattura.

Proprietà Chimiche del Ferro

Il ferro puro non è influenzato da aria secca e acqua pura a temperatura ordinaria, ma il ferro commerciale arrugginisce in aria umida e acqua. Il ferro puro emette idrogeno, azoto e monossido di carbonio scaldato. Brucia brillantemente in ossigeno e combusta in zolfo. Decompone il vapore a calore rosso, usato per produrre idrogeno.