mercoledì 30 dicembre 2020

STEP #26 - La chimica e gli strumenti scientifici

 Lo spessimetro essendo uno strumento a funzionamento meccanico in grado di svolgere il suo utilizzo senza la presenza di una reazione chimica al suo interno, l'unico fenomeno chimico/fisico che coinvolge lo spessimetro è la corrosione o l'usura data dall'utilizzo. Per questo motivo è molto importante in fase di progettazione usare i materiali giusti per crearlo.

Come spiegato anche nel post riguardante i materiali(step #8): "Ogni lama è tipicamente prodotta da un materiale di acciaio ad alto tenore di carbonio. L'utilizzo di acciaio ad alto contenuto di carbonio è progettato per garantire che il materiale della lama non si comprima durante il processo di misurazione". Dal punto di vista della composizione chimica l'acciaio è una lega ferrosa composta principalmente da ferro e carbonio, quest'ultimo in percentuale non superiore al 2,06%. La cristallinità è in genere di tipo policristallina, la temperatura di fusione è tra i 1370 e i 1536 °C; mentre il coefficiente di dilatazione lineare è di 9,9 × 10-6÷16 × 10-6K-1

Il carbonio presente nell'acciaio si presenta esclusivamente sotto forma di cementite o carburo di ferro. Gli acciai sono leghe sempre plastiche a caldo, cioè fucinabili, a differenza delle ghise. questa proprietà di plasticità è influenzata dalla quantità di carbonio che essi contengono; nel caso degli spessimetri essendo ad alto tenore di carbonio( tra l'0,85% e il 2,06% circa) l'acciaio che lo compone è particolarmente duro per appunto evitare compressioni indesiderate dello strumento durante la misurazione.

Inoltre una variante più ricercata dei materiali che compongono uno spessimetro può essere l'acciaio inossidabile. Esso infatti è caratterizzato da una maggior resistenza all'ossidazione e alla corrosione rispetto ai comuni acciai non legati.Tale capacità è dovuta alla quasi assenza di carbonio <= 0,07%, ed alla presenza del cromo, nella lega, in grado di passivarsi e cioè di ricoprirsi di uno strato sottile e aderente di ossidi, praticamente invisibile dello spessore pari a pochi strati atomici (dell'ordine dei 0,3–5 nm), che protegge superficialmente il metallo o la lega sottostante, dall'azione dell'ossigeno e degli agenti chimici esterni.


LA CORROSIONE


Il termine corrosione indica un processo naturale e irreversibile di consumazione lenta e continua di un materiale, che ha come conseguenze il peggioramento delle caratteristiche o proprietà fisiche del materiale inizialmente coinvolto. La corrosione è un fenomeno di natura elettrochimica che determina una interazione chimico-fisica del materiale metallico con l'ambiente che lo circonda.


L'OSSIDAZIONE


Ossidazione, in chimica si ha quando un elemento chimico subisce una sottrazione di elettroni, che si traduce nell'aumento del suo numero di ossidazione. Questa sottrazione di elettroni può avvenire un'opera di un altro elemento, che subisce così il complementare processo di riduzione. Il nome ossidazione è stato inizialmente dato alla reazione tra un metallo che si combina con l'ossigeno per osare il corrispondente ossido: il metallo subisce una sottrazione di elettroni da parte dell'ossigeno, poiché quest'ultimo è più elettronegativo di qualsiasi metallo. La maggior parte delle reazioni di ossidazione comportano lo svilupparsi di energia sotto forma di calore, luce o elettricità.


 

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