Nella produzione industriale e nel lavoro quotidiano, spesso incontriamo la necessità di calcolare il peso dei materiali metallici. Ma come dovremmo calcolare il peso dei metalli con forme e materiali diversi? Oggi riassumeremo i metodi di calcolo per materiali metallici come lamiere, tubi e barre.
1. Barre quadre e piastre: (Lunghezza lato (mm) × Lunghezza lato × Peso specifico × Lunghezza/Spessore) ÷ 1.000,000=kg
2. Disco rotondo (barra): (Diametro (mm) × Diametro × 0,7854 × Peso specifico × Lunghezza) ÷ 1.000,000=kg
3. Anelli e tubi: (Diametro esterno – Diametro interno) ÷ 2=Spessore della parete
(Diametro esterno – Spessore parete) × Spessore parete × 3,14 × Peso specifico × Altezza ÷ 1.000,000=kg
Densità dei materiali metallici comuni:
Titanio(Ti): 4,51 g/cm
Molibdeno (Mo): 10,2 g/cm³
Zirconio (Zr): 6,49 g/cm³
Niobio (Nb): 8,57 g/cm³
Tungsteno (W): 19,35 g/cm³
Afnio (Hf): 13,31 g/cm³
Tantalio (Ta): 16,6 g/cm³
Nichel (Ni): 8,85 g/cm³
Rame (Cu): 8,95 g/cm³
Ferro (Fe): 7,8 g/cm³
Acciaio dolce: 7,87–8,0 g/cm³
Vanadio (V): 5,96 g/cm³
Alluminio (Al): 2,7 g/cm³
Cromo (Cr): 7,2 g/cm³
Grafite: 1,9–2,1 g/cm³
Caratteristiche di titanio e nichel:
Titanio (Ti) - "Una potenza leggera"
Il suo più grande vantaggio è la sua resistenza specifica estremamente elevata (il rapporto tra resistenza e densità).
Leggero e resistente: con una densità di soli 4,5 g/cm³-circa il 60% di quella dell'acciaio-vanta una resistenza paragonabile all'acciaio legato, rendendolo indispensabile nei motori aerospaziali e nelle strutture degli aerei.
Eccezionale resistenza alla corrosione: sulla sua superficie si forma un denso strato di ossido che lo rende praticamente "invulnerabile" agli ambienti aggressivi come l'acqua di mare, il gas di cloro umido e l'acido nitrico. È proprio questa proprietà che lo rende ampiamente utilizzato nei sottomarini, nelle apparecchiature per il trattamento chimico e negli impianti medici (come i perni ossei).
Eccellente biocompatibilità: non-tossico per il corpo umano, non-magnetico e non respinto dal corpo, è il miglior materiale metallico per impianti medici.
Eccellenti prestazioni alle alte-temperature: può funzionare a temperature di 500–600 gradi, superando di gran lunga le capacità delle leghe di alluminio.
Limitazioni principali: Difficile da lavorare (incline all'ossidazione e al notevole ritorno elastico) e costo relativamente elevato.
Nickel (Ni) – "Il dietro-le-scene tutto-tuttofare"
Il valore più grande del nichel spesso non risiede nel suo utilizzo autonomo, ma come elemento di lega in grado di migliorare significativamente le prestazioni di altri metalli.
La pietra angolare della resistenza alle alte-temperature e all'ossidazione: le leghe-a base di nichel-alle alte temperature sono i materiali principali utilizzati per produrre le pale delle turbine dei motori aeronautici, in grado di mantenere la resistenza a temperature prossime ai 1.000 gradi.
L'elemento di lega che "trasforma l'ordinario in straordinario": se combinato con cromo, molibdeno e altri elementi per formare l'acciaio inossidabile, migliora notevolmente la resistenza alla corrosione; le leghe di nichel-titanio possiedono memoria di forma e superelasticità, il che le rende straordinariamente efficaci in applicazioni quali stent vascolari e montature per occhiali.
Eccellente resistenza alle basse-temperature: non diventa fragile nemmeno a temperature estremamente basse, rendendolo un materiale ideale per i serbatoi di stoccaggio del gas naturale liquefatto (GNL).
Materiale principale della batteria: è un elemento chiave nel materiale catodico delle batterie agli ioni di litio- (come le batterie al litio ternarie).
Principali limitazioni: il nichel stesso è alquanto tossico ed è un comune allergene cutaneo; pertanto, gli oggetti che entrano in contatto prolungato con la pelle (come gli orecchini) richiedono uno stretto controllo sul rilascio di nichel.
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