Il punto di fusione, o temperatura di fusione, è semplicemente definito come la temperatura alla quale un materiale passa dalla fase solida alla fase liquida.
Chi opera nel settore della lavorazione dei metalli sa molto bene cosa sia la fusione, almeno all’atto pratico. Il processo di fusione consiste nel passaggio di una materia dallo stato solido allo stato liquido in seguito al raggiungimento di una determinata temperatura.
Ma, a livello strutturale, cosa succede all’interno dei metalli quando essi assorbono calore? Devi sapere che, a temperatura ambiente, gli atomi e le molecole mantengono un legame tra loro all’interno del reticolo cristallino; con l’assorbimento del calore di fusione, però, essi iniziano ad agitarsi e i legami vengono rotti al raggiungimento di una certa temperatura.
Durante il processo di fusione, tutta l'energia aggiunta alla sostanza viene utilizzata come calore di fusione e la temperatura resta costante. Di conseguenza, durante tale processo, le sostanze assorbono una certa quantità di calore, chiamato calore di fusione, che occorre per rompere i legami interatomici o intermolecolari che costituiscono il reticolo cristallino e, in tal modo, la temperatura smette di salire fino a quando le sostanze non sono completamente liquide.
Ogni metallo ha una temperatura di fusione ben precisa che determina il passaggio di stato da solido a liquido anche se, in realtà, c’è qualcos’altro che influisce su questo fenomeno: la pressione. Tuttavia, è corretto precisare che tale temperatura, per comodità, viene indicata tenendo conto della pressione atmosferica. Allo stesso modo, anche il punto di fusione è uno stato termodinamico che dipende dalla pressione.
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Passando da solido a liquido, solitamente le diverse sostanze si dilatano (eccezion fatta per l’acqua), ossia aumentano di volume. Nel caso dell’acqua, il ghiaccio fondendo diminuisce il proprio volume e, un aumento della pressione esterna, favorendone la contrazione, ne accelera il processo di fusione.
Le leghe metalliche hanno temperature di fusione diverse dai metalli base che le compongono. Ad esempio, l’acciaio (ferro con un basso tenore di carbonio e altri microcomponenti), la ghisa (ferro con un tenore di carbonio superiore al 2%), il bronzo (lega di rame e stagno) o l'ottone (lega di rame e zinco) avranno un punto di fusione diverso da quello dei materiali puri che le compongono.
L’acciaio, per esempio, pur essendo composto prevalentemente di ferro, non fonde alla stessa temperatura di questo elemento.
Lo sapevi? Sebbene la temperatura di fusione dell'acciaio sia superiore a quella della ghisa di circa 200 °C, una ridotta quantità di acciaio solido può progressivamente fondere nella ghisa liquida. Questo fenomeno trova la sua realizzazione e la sua spiegazione nella diffusione degli atomi di carbonio (presenti nella ghisa in quantità maggiore rispetto all'acciaio) verso la superficie dell'acciaio solido.
Per esser precisi, si tratta della fase in cui avviene il processo di fusione vero e proprio e un metallo passa dallo stato solido a quello liquido. Come ben saprai, una volta raggiunto lo stato liquido, un metallo può essere introdotto in uno stampo mediante varie tecniche; le più utilizzate in fonderia sono la fusione a colata e la pressofusione.
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