Per fusione in aria si intende il processo di fusione di metalli o leghe in un ambiente aperto dove sono esposti all'aria. Questo metodo può portare alla formazione di ossidi, nitruri e altre impurità dovute alla reazione del metallo fuso con ossigeno, azoto e idrogeno presenti nell'aria. Queste impurità possono influenzare in modo significativo le proprietà meccaniche del materiale finale, portando spesso a una riduzione della resistenza, della duttilità e di altre proprietà critiche.
Spiegazione dettagliata:
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Esposizione all'aria: Durante la fusione in aria, il metallo o la lega vengono riscaldati fino a raggiungere il punto di fusione, trasformandosi da solido a liquido. Questo stato liquido è altamente reattivo, soprattutto con elementi come l'ossigeno e l'azoto. La presenza di aria durante questo processo consente il contatto diretto tra il metallo fuso e questi elementi reattivi.
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Formazione di impurità: L'elevata affinità di molti elementi di lega per l'ossigeno e l'azoto porta alla formazione di ossidi e nitruri. Questi composti possono diventare inclusioni all'interno della matrice metallica, interrompendo la continuità e l'omogeneità del materiale. Ad esempio, gli ossidi possono agire come concentratori di sollecitazioni, portando a cedimenti prematuri sotto sforzo.
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Impatto sulle proprietà meccaniche: Le inclusioni che si formano durante la fusione in aria possono influenzare notevolmente le proprietà meccaniche dei materiali. Possono ridurre la capacità del materiale di resistere alle sollecitazioni senza rompersi (resistenza alla trazione), la capacità di deformarsi plasticamente senza rompersi (duttilità) e la resistenza all'usura e alla corrosione. Questi cambiamenti possono essere dannosi, soprattutto nelle applicazioni in cui sono richieste prestazioni e affidabilità elevate.
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Strategie di mitigazione: Per evitare questi problemi, vengono impiegati vari metodi per proteggere la fusione dall'aria. Vengono utilizzate tecniche come la fusione a induzione sotto vuoto (VIM), in cui il metallo viene fuso sotto vuoto per eliminare l'esposizione all'aria. La VIM e metodi simili consentono di ottenere una fusione più pulita, priva di inclusioni indesiderate, migliorando così le proprietà del materiale.
In sintesi, la fusione in aria è un processo di fusione che avviene in presenza di aria, con conseguente formazione di impurità che possono degradare le proprietà meccaniche del metallo o della lega. Per mantenere un'elevata qualità del materiale, nelle industrie che richiedono materiali ad alte prestazioni si preferiscono metodi di fusione alternativi che proteggono la fusione dall'esposizione all'aria.
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