AREA I - ARTE TECNICO SCIENTIFICA (ATS)
Capitolo ATS.G03: "Proprietà e Metallurgia del Ferro" - Pagina 02

Gli argomenti di questa pagina sono stati inseriti da Ing. Michele Cuzzoni nel 2008, aggiornati il 21/04/2016, e sono desunti dalla Bibliografia riportata a fondo pagina.

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Metallurgia antica del Ferro

 

 

INDICE:

Vedere anche pagina ARS-C01-05: Archeometallurgia del Ferro

Generalità

 

 

Peso specifico ferro ordinario 7,78; fuso 7,20; temperatura di fusione 1500° C.

 

Presenta un colore grigio lucente; esposto all’aria umida si ricopre di ruggine (carbonato basico idrato), che non aderendo alla superficie si sgretola consentendo così al processo corrosivo di penetrare sempre più all’interno. Arroventato si ossida. E’ tenace, flessibile, elastico, magnetico. E’ solubile negli acidi cloridrico e solforico.

 

Il ferro nativo è molto raro e lo si ritrova come riduzione dei carbonati di sali di ferro, nella Groenlandia occidentale, nell’isola Disko, a Bühl, presso Kassel in Germania e a Chotzen in Boemia. Più frequente è il ferro meteorico, come le sideriti composte esclusivamente da leghe di ferro-nichel.

 

Più diffusi sono i minerali ferrosi: come la magnetite, l’ematite, la limonite, la goethite, la siderite, la pirite. Non tutti sono attualmente utilizzati dato il loro basso tenore di ferro che renderebbe costoso il processo di estrazione. Limitazioni che invece non erano significative in antico, quando anche piccole masse ferrifere erano importanti per la siderurgia dell’epoca.

 

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GIACIMENTI NEL MONDO ANTICO

 

Italia: Isola d’Elba (Populonia) soppiantata in età imperiale dalla produzione iberica;

Spagna: Centrale, Monti Iberici (Bilbilis);

Egeo: isole e Asia minore;

Turchia: Tauro, Cilicia (miniere di Amaxia);

Etiopia: Meroë;

Francia: Lugdunum (Lione) età romana;

Britannia: Ariconium, età romana;

Germania: Carinzia settentrionale (miniere del Norico).

 

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LA LAVORAZIONE

 

In Africa centrale sin dal I millennio a.C. si elaborarono sistemi di estrazione del ferro avvalendosi di filoni superficiali di ematite. Tali sistemi siderurgici, utilizzati sin al XX sec., si basavano su forni a tino in argilla costruiti su ampie buche e con vari ugelli disposti radicalmente alla base. Tali forni potevano raggiungere temperature fra i 1150° e i 1540° C.

 

Nel Mediterraneo si dovette partire probabilmente da questo tipo di lavorazione, tuttavia ciò che si otteneva non era metallo fuso ma una massa (blumo) dalla struttura a spugna composta da metallo con carbone e scoria (quest’ultima composta da ossido ferroso e silicato di ferro: fayalite Fe2SiO4).

Le scorie venivano eliminate meccanicamente per martellatura a caldo ma anche così il metallo che si otteneva non era ferro puro ma ricco di microscorie che si doveva di nuovo lavorare a elevata temperatura (calor rosso) e martellatura. A questo stadio della lavorazione il ferro è dal punto di vista della trazione e della resistenza, inferiore al bronzo: per renderlo superiore bisognava "carburarlo" cioè lavorarlo a stretto contatto con il carbone nella forgia. Qui avveniva un processo di diffusione del carbonio dal carbone incandescente al metallo in modo da mutare la superficie dell’oggetto in acciaio.

La lega ferro-carbonio secondo le quantità di quest’ultimo assumeva caratteristiche differenti avendo:

  1. - acciai: leghe con carbonio inferiore al 1,78%

  2. - ghise: leghe con carbonio sino al 5%; più dura e fragile rispetto all’acciaio.

Poiché la quantità di carbonio influisce sulla durezza dell’acciaio si avranno:

  1. - acciai extra dolci: contenuto di carbonio inferiore allo 0,15%

  2. - dolci: fra 0,15 e 0,30%

  3. - extra duri: fra 0,90 e 1,70%

In pratica un ferro con basso tenore di carbonio è tenero e malleabile (ferro dolce o ferro battuto) mentre fra lo 0,2 e lo 0,3% ha una resistenza comparabile al bronzo non lavorato.

 

Sull’utilizzo degli acciai in età contemporanea e sulle loro composizioni, rimane emblematico durante il periodo fascista (in pieno periodo autarchico) fra il 1934 e il 1938, l’utilizzo di acciai senza carbone e ghisa, impiegando invece magnetite (dalle sabbie del Lazio) e lignite (dalle miniere della Sardegna). I risultati furono incerti e purtroppo le conseguenze si risentirono sulle navi e negli arsenali durante il periodo bellico.

 

Per rendere ancora più duro il ferro acciaioso si sviluppò la tecnica della tempra: immergendo l’oggetto ancora incandescente in un liquido onde il raffreddamento repentino ne aumentava la durezza e la resistenza meccanica. Per evitare però un eccessivo indurimento e quindi fragilità dell’oggetto che la tempra poteva comportare si procedeva al rinvenimento, cioè ad un moderato riscaldamento del pezzo.

 

Tutte le successive lavorazione dell’oggetto avvenivano sempre a caldo e per martellatura.

 

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IL FERRO NELL’ANTICHITA’

 

Iraq: primi strumenti in ferro, tomba A di Samarra (6.000 a.C.);

Iran: tre globetti da Tepe Sialk (5.500-5.000 a.C.);

Egitto: alcune perline ed un anello dai sepolcri di El Gerzeh e di Armant (3.500 a.C.);

Turchia: Alaca Hüyük (seconda metà III millennio a.C.) tombe con oggetti in ferro sia meteorico che da giacimenti, dai livelli ittiti dello stesso sito (seconda metà del II mill.) armi in ferro;

Cipro: sepolcreto di Lapitos (prima metà del II millennio);

Grecia: Tebe (Tardo Elladico) punta di trapano per orefice;

Italia: Sicilia (Bronzo medio) anellino da Castelluccio, Sardegna e Sicilia (Bronzo finale).

Dal IX all’VIII sec. a.C. il ferro si diffuse ampiamente nel mondo occidentale tramite la colonizzazione, divenendo e affermandosi come principale materiale di uso comune.

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Bibliografia


 
Bib-TS-092 - L. Mugnani - Manuale pratico di fonderia - Milano, 1928
Bib-TS-094 - ICCROM - Ancient metals – Metaux anciens - Roma, 1980
Bib-TS-095 - C. Giardino - I metalli nel mondo antico - Bari, 1998
 

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