Qual è la differenza tra grafitizzazione e carbonizzazione

Cos'è la grafitizzazione?

La grafitizzazione è un processo industriale in cui il carbonio viene convertito in grafite. Questo cambiamento microstrutturale si verifica negli acciai al carbonio o bassolegati esposti a temperature comprese tra 425 e 550 gradi Celsius per periodi prolungati, a volte fino a mille ore. Questo processo può portare all’infragilimento.

Ad esempio, la microstruttura degli acciai al carbonio-molibdeno contiene tipicamente perlite, che è una miscela di ferrite e cementite. Quando sottoposto a grafitizzazione, questo materiale si decompone in ferrite e particelle di grafite disperse in modo casuale. Questa trasformazione indebolisce l'acciaio perché la presenza di grafite ne riduce la resistenza a causa della distribuzione casuale delle particelle all'interno della matrice.

Per evitare la grafitizzazione possiamo utilizzare materiali più resistenti e meno sensibili a questo processo. Inoltre, anche la modifica dell’ambiente, come l’aumento del pH o la riduzione del contenuto di cloruro, può aiutare a mitigare il rischio di grafitizzazione. Un altro metodo efficace per la prevenzione è l'applicazione di rivestimenti, inclusa la protezione catodica per la ghisa.

Cos'è la carbonizzazione?

La carbonizzazione è un processo industriale che converte la materia organica in carbonio. I materiali organici coinvolti includono tipicamente piante e carcasse di animali. Questo processo avviene attraverso una distillazione distruttiva ed è classificato come reazione di pirolisi, che coinvolge più reazioni chimiche che si verificano simultaneamente. Esempi di queste reazioni includono deidrogenazione, condensazione, trasferimento di idrogeno e isomerizzazione.

La carbonizzazione differisce dalla produzione di carbone perché avviene a un ritmo molto più rapido; la sua velocità di reazione è molto più rapida di molti ordini di grandezza. La temperatura applicata durante il processo può influenzare l'entità della carbonizzazione e il contenuto residuo di elementi estranei nel prodotto finale. Ad esempio, ad una temperatura di 1200 K il contenuto di carbonio del residuo è di circa il 90% in peso, mentre a circa 1600 K il contenuto di carbonio aumenta fino a circa il 99% in peso.

In generale, la carbonizzazione è una reazione esotermica, ovvero rilascia calore. Può essere reso autosufficiente e utilizzato come fonte di energia senza generare anidride carbonica. Tuttavia, se il materiale organico viene sottoposto a un improvviso cambiamento di temperatura, come nel caso di un'esplosione nucleare, la materia biologica si carbonizzerà quasi istantaneamente, trasformandosi in carbonio solido.

In conclusione, sia la grafitizzazione che la carbonizzazione sono processi industriali che coinvolgono il carbonio sia come reagente che come prodotto. La carbonizzazione si riferisce al processo di conversione della materia organica in carbonio, mentre la grafitizzazione comporta la trasformazione del carbonio in grafite. Pertanto, la carbonizzazione è classificata come un cambiamento chimico, mentre la grafitizzazione è riconosciuta come un cambiamento microstrutturale.

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