Dalle armature negli edifici ai pannelli in acciaio delle automobili, fino alle pentole in acciaio inossidabile in cucina,-il ferro manganese svolge un ruolo in quasi tutti i prodotti in acciaio.
Prevenire la formazione di bolle nell'acciaio fuso
Durante il processo di fusione, una quantità significativa di ossigeno può inavvertitamente dissolversi nell'acciaio fuso. Se questo ossigeno rimane nell'acciaio, formerà piccole bolle quando l'acciaio si solidifica-proprio come le bolle che si trovano all'interno di un blocco di ghiaccio. Queste bolle rendono l'acciaio fragile e incline alla rottura.
Il ruolo primario diferromanganeseè quello di "catturare" l'ossigeno dall'acciaio fuso. Il Manganese ha una particolare “affinità” per l'ossigeno; appena entrano in contatto si combinano formando una scoria molto leggera che galleggia sulla superficie dell'acciaio fuso, dove viene scremata. Ciò rimuove l'ossigeno in eccesso dall'acciaio fuso, producendo lingotti di acciaio solidi e densi.
Rendere l'acciaio duro e tenace
Il ferro puro è in realtà piuttosto morbido e non può essere utilizzato direttamente come materiale strutturale. L'aggiunta di una piccola quantità di manganese al ferro fuso aumenta significativamente la resistenza e la durezza dell'acciaio senza renderlo fragile.
Molte armature per cemento armato da costruzione, travi di ponti e travi di protezione automobilistica contengono una quantità adeguata di manganese. Proprio come le barre d'armatura del calcestruzzo (sebbene l'analogia sia un po' forzata), consente all'acciaio di resistere a forze maggiori senza sacrificare la tenacità.
Prevenire la rottura spontanea dell'acciaio alle alte temperature
Questa è una funzione cruciale del ferromanganese di cui molte persone non sono a conoscenza.
Lo zolfo è un "problema" naturale nell'acciaio. Quando l'acciaio viene riscaldato a temperature superiori a 1.000 gradi Celsius per la laminazione o la forgiatura, lo zolfo causa problemi-fa sì che i grani dell'acciaio si "separano", portando l'acciaio a rompersi sotto pressione. Questo fenomeno è noto come "hot shortness".
Ferro-manganeseinterviene per "legarsi" con lo zolfo, formando un composto altamente-resistente al calore chiamato solfuro di manganese. Questo composto rimane saldamente all'interno del grano senza interrompere i confini del grano. Di conseguenza, gli effetti distruttivi dello zolfo vengono completamente neutralizzati.
Perché vengono utilizzati diversi tipi di ferro-manganese per diversi gradi di acciaio?
Il ferro-manganese è classificato in tre tipi in base al contenuto di carbonio:
- Barre d'armatura standard e acciaio da costruzione generale:Ferro-manganese ad alto contenuto di carbonioè sufficiente; costa poco e soddisfa i requisiti.
- Parti meccaniche che richiedono tenacità e resistenza (ad esempio, ingranaggi, alberi): Utilizzoferromanganese a medio-carbonio.
- Acciaio inossidabile e acciaio legato di alta-grado (ad es. utensili da cucina, dispositivi medici):Ferromanganese a basso-carboniodeve essere utilizzato, poiché un eccesso di carbonio può essere dannoso.
Il ferro-manganese può sembrare insignificante nella produzione dell'acciaio, ma svolge tre funzioni fondamentali: disossidazione, rafforzamento e desolforazione. Senza di esso, i costi di produzione dell’acciaio salirebbero alle stelle e la qualità dell’acciaio precipiterebbe.
