L’alluminio è il metallo più abbondante al mondo ed è il terzo elemento più comune che comprende l’8% della crosta terrestre. La versatilità dell’alluminio lo rende il metallo più usato dopo l’acciaio.

Produzione dell’alluminio

L’alluminio deriva dal minerale bauxite. La bauxite viene convertita in ossido di alluminio (allumina) attraverso il processo Bayer. L’allumina viene poi convertita in alluminio metallico usando celle elettrolitiche e il processo Hall-Heroult.

Domanda annuale di alluminio

La domanda mondiale di alluminio è di circa 29 milioni di tonnellate all’anno. Circa 22 milioni di tonnellate sono di alluminio nuovo e 7 milioni di tonnellate di rottami di alluminio riciclato. L’uso dell’alluminio riciclato è economicamente e ambientalmente interessante. Ci vogliono 14.000 kWh per produrre 1 tonnellata di alluminio nuovo. Al contrario, ci vuole solo il 5% di questo per rifondere e riciclare una tonnellata di alluminio. Non c’è differenza di qualità tra leghe di alluminio vergini e riciclate.

Applicazioni dell’alluminio

L’alluminio puro è morbido, duttile, resistente alla corrosione e ha un’alta conducibilità elettrica. È ampiamente usato per lamine e cavi conduttori, ma la lega con altri elementi è necessaria per fornire la maggiore resistenza necessaria per altre applicazioni. L’alluminio è uno dei metalli da costruzione più leggeri, con un rapporto forza-peso superiore a quello dell’acciaio.

Utilizzando varie combinazioni delle sue proprietà vantaggiose come forza, leggerezza, resistenza alla corrosione, riciclabilità e formabilità, l’alluminio viene impiegato in un numero sempre maggiore di applicazioni. Questa gamma di prodotti va dai materiali strutturali ai sottili fogli da imballaggio.

Designazioni delle leghe

L’alluminio è più comunemente legato con rame, zinco, magnesio, silicio, manganese e litio. Si fanno anche piccole aggiunte di cromo, titanio, zirconio, piombo, bismuto e nichel e il ferro è invariabilmente presente in piccole quantità.

Ci sono oltre 300 leghe battute con 50 di uso comune. Sono normalmente identificate da un sistema a quattro cifre che ha avuto origine negli Stati Uniti ed è ora universalmente accettato. La tabella 1 descrive il sistema per le leghe battute. Le leghe fuse hanno designazioni simili e usano un sistema a cinque cifre.

Tabella 1. Designazioni per leghe di alluminio battuto.

Per le leghe di alluminio battuto non legato designate 1XXX, le ultime due cifre rappresentano la purezza del metallo. Sono l’equivalente delle ultime due cifre dopo la virgola quando la purezza dell’alluminio è espressa allo 0,01% più vicino. La seconda cifra indica le modifiche nei limiti di impurità. Se la seconda cifra è zero, indica alluminio non legato con limiti di impurità naturali e da 1 a 9, indicano impurità individuali o elementi di lega.

Per i gruppi da 2XXX a 8XXX, le ultime due cifre identificano diverse leghe di alluminio nel gruppo. La seconda cifra indica le modifiche della lega. Una seconda cifra di zero indica la lega originale e i numeri interi da 1 a 9 indicano le modifiche consecutive della lega.

Proprietà fisiche dell’alluminio

L’alluminio ha una densità di circa un terzo di quella dell’acciaio o del rame che lo rende uno dei metalli più leggeri disponibili in commercio. L’alto rapporto forza-peso che ne risulta lo rende un importante materiale strutturale che permette di aumentare il carico utile o di risparmiare carburante, in particolare per le industrie di trasporto.

La forza dell’alluminio

L’alluminio puro non ha un’alta resistenza alla trazione. Tuttavia, l’aggiunta di elementi di lega come manganese, silicio, rame e magnesio può aumentare le proprietà di resistenza dell’alluminio e produrre una lega con proprietà adatte a particolari applicazioni.

L’alluminio è adatto agli ambienti freddi. Ha il vantaggio, rispetto all’acciaio, che la sua resistenza alla trazione aumenta con la diminuzione della temperatura, pur mantenendo la sua tenacità. L’acciaio invece diventa fragile alle basse temperature.

Resistenza alla corrosione dell’alluminio

Quando è esposto all’aria, uno strato di ossido di alluminio si forma quasi istantaneamente sulla superficie dell’alluminio. Questo strato ha un’eccellente resistenza alla corrosione. È abbastanza resistente alla maggior parte degli acidi ma meno resistente agli alcali.

Conducibilità termica dell’alluminio

La conduttività termica dell’alluminio è circa tre volte maggiore di quella dell’acciaio. Questo rende l’alluminio un materiale importante sia per le applicazioni di raffreddamento che di riscaldamento, come gli scambiatori di calore. Insieme alla sua atossicità, questa proprietà fa sì che l’alluminio sia ampiamente utilizzato negli utensili da cucina e nelle stoviglie.

Conducibilità elettrica dell’alluminio

Insieme al rame, l’alluminio ha una conduttività elettrica abbastanza alta per essere usato come conduttore elettrico. Anche se la conduttività della lega conduttrice comunemente usata (1350) è solo circa il 62% del rame ricotto, è solo un terzo del peso e può quindi condurre il doppio dell’elettricità rispetto al rame dello stesso peso.

Riflettenza dell’alluminio

Dai raggi UV agli infrarossi, l’alluminio è un eccellente riflettore di energia radiante. La riflettività della luce visibile di circa l’80% significa che è ampiamente utilizzato nei dispositivi di illuminazione. Le stesse proprietà di riflettività rendono l’alluminio ideale come materiale isolante per proteggere dai raggi del sole in estate, mentre isola dalla perdita di calore in inverno.

Tabella 2. Proprietà dell’alluminio.

Proprietà meccaniche dell’alluminio

L’alluminio può essere fortemente deformato senza cedimenti. Questo permette all’alluminio di essere formato tramite laminazione, estrusione, disegno, lavorazione e altri processi meccanici. Può anche essere fuso con un’alta tolleranza.

La lega, la lavorazione a freddo e il trattamento termico possono essere utilizzati per personalizzare le proprietà dell’alluminio.

La resistenza alla trazione dell’alluminio puro è di circa 90 MPa, ma può essere aumentata fino a oltre 690 MPa per alcune leghe trattabili termicamente.

Tabella 3. Proprietà meccaniche di leghe di alluminio selezionate.

Norme alluminio

Il vecchio standard BS1470 è stato sostituito da nove norme EN. Le norme EN sono riportate nella tabella 4.

Tabella 4. Norme EN per l’alluminio

Le norme EN differiscono dalla vecchia norma, BS1470 nelle seguenti aree:

• Composizioni chimiche – invariate.
• Sistema di numerazione delle leghe – invariato.
• Le denominazioni delle temperature per le leghe trattabili ora coprono una gamma più ampia di temperature speciali. Sono state introdotte fino a quattro cifre dopo la T per applicazioni non standard (es. T6151).
• Designazioni di tempra per leghe non trattabili termicamente – le tempre esistenti sono invariate ma le tempre sono ora definite in modo più completo in termini di come vengono create. La tempra morbida (O) è ora H111 ed è stata introdotta una tempra intermedia H112. Per la lega 5251 i tempra sono ora indicati come H32/H34/H36/H38 (equivalente a H22/H24, ecc.). H19/H22 & H24 sono ora indicati separatamente.
• Proprietà meccaniche – rimangono simili alle cifre precedenti. Lo 0,2% di Proof Stress deve ora essere citato sui certificati di prova.
• Le tolleranze sono state strette a vari gradi.

Trattamento termico dell’alluminio

Una gamma di trattamenti termici può essere applicata alle leghe di alluminio:

• Homogenisation – la rimozione della segregazione tramite riscaldamento dopo la fusione.
• Ricottura – usata dopo la lavorazione a freddo per ammorbidire le leghe indurenti (1XXX, 3XXX e 5XXX).
• Precipitazione o indurimento per invecchiamento (leghe 2XXX, 6XXX e 7XXX).
• Trattamento termico di soluzione prima dell’invecchiamento delle leghe indurenti per precipitazione.
• Trattamento termico per l’indurimento dei rivestimenti
• Dopo il trattamento termico viene aggiunto un suffisso ai numeri di designazione.
• Il suffisso F significa “come fabbricato”.
• O significa “prodotti lavorati ricotti”.
• T significa che è stato “trattato termicamente”.
• W significa che il materiale è stato trattato termicamente in soluzione.
• H si riferisce a leghe non trattabili termicamente che sono “lavorate a freddo” o “incrudite”.

Le leghe non trattabili termicamente sono quelle dei gruppi 3XXX, 4XXX e 5XXX.

Tabella 5. Designazioni di trattamento termico per alluminio e leghe di alluminio.

Tempra dell’alluminio

Le leghe non trattabili termicamente possono avere le loro proprietà regolate dalla lavorazione a freddo. La laminazione a freddo è un esempio.

Queste proprietà regolate dipendono dal grado di lavorazione a freddo e se la lavorazione è seguita da un trattamento termico di ricottura o stabilizzazione.

La nomenclatura per descrivere questi trattamenti usa una lettera, O, F o H seguita da uno o più numeri. Come indicato nella tabella 6, il primo numero si riferisce allo stato lavorato e il secondo numero al grado di rinvenimento.

Tabella 6. Non-Designazioni di leghe non trattabili termicamente

Tabella 7. Codici di tempra per lamiere

DISCLAIMER

Questi dati sono solo indicativi e non devono essere considerati come un sostituto della specifica completa da cui sono tratti. In particolare, i requisiti delle proprietà meccaniche variano ampiamente con la tempra, il prodotto e le dimensioni del prodotto. Le informazioni si basano sulle nostre conoscenze attuali e sono fornite in buona fede. Tuttavia, nessuna responsabilità sarà accettata dalla Società rispetto a qualsiasi azione intrapresa da qualsiasi terza parte sulla base di esse.

Poiché i prodotti dettagliati possono essere utilizzati per un’ampia varietà di scopi e poiché la Società non ha alcun controllo sul loro uso, la Società esclude specificamente tutte le condizioni o garanzie espresse o implicite per statuto o altrimenti riguardo alle dimensioni, proprietà e/o idoneità per qualsiasi scopo particolare.

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Queste informazioni sono state ricavate, riviste e adattate da materiali forniti da Aalco – Ferrous and Non-Ferrous Metals Stockist.

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