STEP #26 - La chimica e gli strumenti scientifici

Come anticipato nel post STEP #8 - I materiali, la ferrite è un elemento fondamentale per il radiogoniometro, infatti esso è il componente costitutivo dell'antenna mobile, il cui compito è determinare l'orientamento da seguire per raggiungere la stazione selezionata (radiofaro). Di seguito andremo ad analizzare la composizione chimica della ferrite poichè proprio essa permette all'antenna mobile di leggere il minimo di intensità di campo emanato dalla stazione e dunque inclinarsi verso essa.

Il diagramma di stato ferro-carbonio è un particolare diagramma di fase che descrive le strutture di equilibrio delle principali leghe ferro-carbonio (acciaio e ghisa).

La ferrite è una soluzione solida interstiziale costituita da carbonio solubilizzato in un reticolo cubico a corpo centrato di ferro (ferro alfa o ferro delta). Il reticolo cubico a corpo centrato (a differenza di quello cubico a facce centrate o di quello cristallino esagonale compatto) garantisce deformabilità al metallo solo sotto sforzi elevati, resistenza, ma fragilità alle basse temperature. La cella unitaria di un reticolo cubico a corpo centrato (BCC) è costituita da un cubo ai cui vertici vi sono 8 atomi, molecole o ioni e uno al centro. Assumendo che le specie presenti siano assimilabile a una sfera rigida si può notare che la sfera centrale è circondata da 8 sfere quindi il numero di coordinazione ovvero il numero di sfere con i quali una data sfera è in contatto è pari a 8.Poiché le sfere presenti ai vertici sono condivise con 8 celle unitarie adiacenti si può ritenere che solo 1/8 di ogni sfera appartenga ad una data cella unitaria.

Cella unitaria BCC

Ritornando al diagramma Ferro-Carbonio, la ferrite (o erratamente chiamata ferro alfa), è una soluzione solida interstiziale di carbonio (soluto) in ferro α (ο δ). Una soluzione solida interstiziale è una sostanza costituita da un composto solido omogeneo di atomi che occupano nel reticolo posizioni statisticamente arbitrarie, ed è interstiziale quando atomi di soluto occupano le posizioni libere fra gli interstizi degli atomi del solvente. Questa caratteristica garantisce maggiore durezza alla ferrite. Come si evince dal grafico, la ferrite ha un massimo di solubilità di 0.022% di C (molto bassa) alla temperatura di 727°C. Il carbonio garantisce duttilità alla soluzione; essendo qui presente in percentuale minima, la conseguenza è che la ferrite è molto dura. Infatti tale percentuale di carbonio determina il fatto che la ferrite è una tra le soluzioni più vicine al ferro puro (molto difficile da ricavare per processi industriali).