Che cos’è il ferro?

Il ferro è il metallo più abbondante sulla terra.

Il ferro è l’elemento chimico di numero atomico 26.

La parola “ferro” è scorrettamente usata nel linguaggio comune per indicare le “leghe di ferro” a bassa resistenza, definiti acciai dolci. Tale elemento si trova sempre legato ad altri quali: carbonio, silicio, manganese, cromo, nichel ecc..ecc…

Con il carbonio il ferro forma le sue due leghe più conosciute: acciaio e ghisa.

A livello industriale si riesce ad ottenere ferro con una purezza che si avvicina al 100%, tale prodotto viene poi utilizzato per essere legato ad altri elementi chimici per ottenere leghe dalle più diverse caratteristiche.

Estremamente importante nella tecnologia per le sue caratteristiche meccaniche, la sua lavorabilità, in passato fu tanto importante da dare il nome ad un intero periodo storico: l’età del ferro.

CARATTERISTICHE DEL FERRO

Il ferro è il metallo più abbondante all’interno della Terra (costituisce il 34,6% della massa del nostro pianeta) ed è il sesto elemento per abbondanza nell’intero universo.

La concentrazione di ferro nei vari strati della Terra varia con la profondità: è massima nel nucleo, che è costituito probabilmente da una lega di ferro e nichel e decresce nella crosta terrestre.

Il suo simbolo Fe è una abbreviazione della parola ferrum, il nome latino del metallo.

Il ferro è un metallo che viene estratto dai suoi minerali, costituiti da composti chimici del ferro stesso (prevalentemente, ossidi). Infatti, sulla crosta terrestre, il ferro non si rinviene mai allo stato elementare, cioè metallico (ferro nativo), ma sempre sotto forma di composti, nei quali è sempre presente allo stato ossidato.

Per ottenere ferro metallico, è necessario procedere ad una riduzione chimica dei suoi minerali. Il ferro si usa solitamente per produrre acciaio, che è una lega a base di ferro, carbonio ed altri elementi.

Il nucleo di ferro ha la più alta energia di legame per nucleone, perciò è l’elemento più pesante che è possibile produrre mediante fusione nucleare di nuclei atomici più leggeri e il più leggero che è possibile ottenere per fissione: quando una stella esaurisce tutti gli altri nuclei leggeri e arriva ad essere composta in gran parte di ferro, la reazione nucleare di fusione nel suo nucleo si ferma, provocando il collasso della stella su sé stessa e dando origine ad una supernova.

Secondo alcuni modelli cosmologici che teorizzano un universo aperto, vi sarà una fase dove, a seguito di lente reazioni di fusione e fissione nucleare, tutta la materia sarà convertita in ferro.

LE APPLICAZIONI DEL FERRO

Il ferro è il metallo in assoluto più usato dall’umanità, rappresenta da solo il 95% della produzione di metalli del mondo. Il suo basso costo e la sua resistenza (nella forma detta acciaio) ne fanno un materiale da costruzione indispensabile, specialmente nella realizzazione di automobili, di scafi di navi e di elementi portanti di edifici. I composti del ferro più utilizzati comprendono:

  • la ghisa di prima fusione, contenente tra il 4% ed 5% di carbonio e quantità variabili di diverse impurezze quali lo zolfo, il silicio ed il fosforo. Il suo principale impiego è quello di intermedio nella produzione di ghisa di seconda fusione (la ghisa propriamente detta) e di acciaio;
  • la ghisa di seconda fusione, cioè la ghisa vera e propria, che contiene tra il 2,06% ed il 3,5% di carbonio e livelli inferiori delle impurezze sopra menzionate, tali da non incidere negativamente sulle proprietà reologiche del materiale. Ha un punto di fusione compreso tra 1 150 °C e 1 200 °C, inferiore a quello di ferro e carbonio presi singolarmente, ed è, quindi, il primo prodotto a fondere quando ferro e carbonio sono scaldati insieme. È un materiale estremamente duro e fragile, si spezza facilmente, persino quando viene scaldato al calor bianco;
  • l’acciaio al carbonio, che contiene quantità di carbonio variabile tra lo 0,10% e l’1,65%. Secondo il tenore o percentuale di carbonio si dividono in:
    • extradolci (meno dello 0,15%);
    • dolci (da 0,15% a 0,25%);
    • semiduri (da 0,25% a 0,50%);
    • duri (oltre lo 0,50%);
  • il ferro comune (tecnicamente detto battuto o dolce), contenente meno dello 0,5% di carbonio (quindi da un punto di vista chimico si tratta comunque di acciaio). È un materiale duro e malleabile. Spesso tuttavia con il termine ferro viene indicato comunemente sia l’acciaio extradolce che quello dolce;
  • un ferro particolarmente puro, noto come “ferro Armco” viene prodotto dal 1927 con particolari procedimenti ed è impiegato dove si richiede una elevatissima permeabilità magnetica ed un’isteresi magnetica
  • gli acciai speciali, addizionati oltre al carbonio di altri metalli quali il cromo, il vanadio, il molibdeno, il nichel e il manganese per conferire alla lega particolari caratteristiche di resistenza fisica o chimica;
  • l’ossido di ferro(III) (Fe2O3), nelle varietà magnetite e maghemite usato per le sue proprietà magnetiche come materiale per la produzione di supporti di memorizzazione – ad esempio supportato su polimeri nei nastri magnetici.

FERRO E ARTIGIANATO

Il ferro (e le sue leghe) è il metallo utilizzato dal fabbro per realizzare cancelli di recinzione, ringhiere decorative, inferriate e griglie di sicurezza, scale d’arredo e soppalchi in ferro battuto.

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