ALLA SCOPERTA DELL’ACCIAIO

L’acciaio ha caratteristiche fisiche,meccaniche e tecnologiche che dipendono,oltre che dalla sua composizione chimica,anche dai trattamenti termici a cui è stato sottoposto.

Il Ferro,che con il Carbonio costituisce la lega base dell’acciaio,è una sostanza allotropica:assume,cioè,a seconda della temperatura forme cristalline diverse.

I suoi atomi si dispongono secondo celle elementari cubiche a corpo centrato(8 atomi ai vertici più 1 al centro del cubo) fino alla temperatura di 906 °C. Oltre ,fino a 1403 °C la cella aumenta leggermente le dimensioni e si trasforma in cubica a facce centrate(8 atomi ai vertici più 1 al centro di ognuna delle 6 facce).Il Carbonio,che è presente nell’acciaio con una percentuale massima dell’1,7 %,si inserisce negli interstizi di queste celle e formando soluzioni solide che sono stabili in funzione della temperatura e della concentrazione.

Nelle celle c.c.c.(ferrite) lo spazio a disposizione è molto piccolo;infatti a temperature basse il Carbonio si deve separare sotto forma di cementite(Fe₃C) esterna alla cella.

Nelle celle c.f.c.(austenite) il Carbonio trova spazio al centro della cella e quindi può essere disciolto in quantità maggiore(fino all’1,7 % a 1145 °C).

L’esperienza proposta evidenzia la transizione in riscaldamento e in raffreddamento delle due strutture.Il filo d’acciaio viene riscaldato elettricamente fino a una temperatura di circa 1000 °C;quando raggiunge la temperatura di circa 750 °C il dilatometro montato all’estremità del filo segnala un’anomalia(la dilatazione si interrompe brevemente).Raffreddandosi il filo si scurisce ma,durante la trasformazione da celle c.f.c. a c.c.c. si ha una liberazione d’energia che per un’istante innalza la temperatura del filo che riprende ad allungarsi e ad emettere luce.

L’esperienza mostra anche la perdita delle qualità magnetiche del Ferro quando è riscaldato oltre i 768 °C (Punto di Curie).Il pendolino magnetico,raggiunta tale temperatura,si sgancia dal filo perché l’agitazione termica degli atomi è tale da cancellare l’organizzazione del campo magnetico dei domini.