1. Introducción a La Siderurgia 2016

8/17/2019 1. Introducción a La Siderurgia 2016

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SIDERURGIA Y ACERIA

Introducción

Dr. Ing. Robinson A. Constanzo Rojas

Marzo de 2016


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¿Qué es la metalurgia?


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“Conversión, aparentemente milagrosa, de tierras opacas ametales brillantes era la esencia del misterio alquímico; nohabía ciencia de los metales para racionalizar e iluminar el

mundo medieval de la fórmula secreta para templar losmetales y combinar las aleaciones….”

“Un arte antiguo y misterioso….”

“El Arte y la Ciencia de producir metales y aleaciones conformas y propiedades adecuadas para el uso….”

“Técnica peligrosa y sucia, indigna de los intelectuales y delas refinadas elegancias….”

“Disciplina basada en operaciones de preparación de minerales

y extracción que involucra procesos físicos y químicos paraobtener un concentrado mineral o metal, y un entendimientoclaro de la estructura y propiedades de metales y aleaciones”

¿Qué es la metalurgia?


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¿Quiénes fueron los primeros metalúrgicos?


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Prehistóricos en la edad de los metales Primeras armas Egipcios luchando

Utensilios

Griegos Utensilios

Romanos


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Etapas de la edad de los metales



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¿Qué es un acero?

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Propiedades generales

- Excelentes características mecánicas y estructurales en relación con su peso.

- Excelentes calidades técnicas y de fabricación: Fácil de conformar, ensamblar,recubrir, etc.

Es una aleación de hierro-carbono y otros elementos tales como P, S, Si(no metálicos) y Mn, Ti, Cr, Va, Ni, Mo,.... (metálicos)


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Historia y aplicaciones del hierro/acero

Ejemplos de herramientasencontradas en Europa del Este

fabricadas en hierro alrededor del

año 500 A.C.


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ÓxidosHematita(Fe2O3)Magnetita(Fe3O4)

Hidróxidos:

Limonita FeO(OH)*nH2OGoethita Fe(OH)H2O

Carbonatos:Siderita (FeCO3)Pirita (FeS2)

Olivino (fayalita (Fe2SiO4))

El camino hacia el acero: Minerales de hierro


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Hematita LimonitaMagnetita Siderita


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El camino hacia el acero: Yacimientos en Chile

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CAP


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METALURGIA EXTRACTIVA DE

MINERALES DE HIERRO

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El camino hacia el acero: Elemento reductor

Carbón mineral


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METALURGIA EXTRACTIVA DEL MINERAL

DE CARBÓN

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El camino hacia el acero: Siderúrgica

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Hacia el camino del acero: Alto horno


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Hacia el camino del acero: Esquema de proceso


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Hacia el camino del acero: Esquema de proceso


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Hacia el camino del acero: Esquema de proceso y productos


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Hacia el camino del acero: Esquema de proceso y productos


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Diagrama Fe- C: Estructuras

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Hierros: Es normal denominar así a

aleaciones hierro-carbono con bajo contenidode éste último,menor de un 0.008%.

Aceros: El contenido de carbono está en el intervalo entre el 0.008% y el 2.11%.

Fundiciones: El contenido mínimo de carbono es relativamente alto,

de

aproximadamente un 2%, mientras que el

contenido práctico máximo esde aproximadamente un 4.3%. El elevado porcentaje de carbono hace que estasaleaciones sean, en general, frágiles y poco dúctiles.

El carbono es un soluto intersticial para el hierro y forma solucione sólidas con laferrita y la austenita.

Aunque este en muy poca proporción el carbono

tiene una gran influencia en laspropiedades de la ferrita

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En el eje derecho del diagrama la composición de

carbono es de un 6.7%, valor quecoincide con el necesario para formar el compuesto intermetálico carburo dehierro (Fe3C) o cementita. La parte de interés industrial del diagrama de faseshierro-carbono se denomina diagrama de fases hierro-carburo de hierro debido aque a todos los efectos el carburo de hierro se puede considerar como una de lascomponentes.

La importancia práctica de este compuesto

radica en que, desde un punto de vistamecánico, es duro y frágil, por lo que su presencia va a aumentar la resistenciamecánica (endurecimiento por dispersión).

Por otra parte, y desde un punto de vista estructural, la cementita es uncompuesto termodinámicamente metaestable; no obstante, debido a que suvelocidad de descomposición (en ferrita y carbono) es extremadamente lenta, el

diagrama de fases puede

considerarse válido a todos los efectos.

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Transformaciones cristalinas del hierro (Alotropía ypolimorfismo)

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Los aceros sufren modificacionescristalinas en fase sólida que modifican lasdistancias intercristalinas, lo que implicaexpansiones y contracciones conreubicación de átomos de carbono.

- En proceso de solidificación hasta los1400 ºC se produce la transición desde

Fe hasta austenita Fe, produciéndoseuna expansión en el volumen.

- A 910 ºC se produce una nuevatransformación desde austenita () a

ferrita (), produciéndose ahora unacontracción.


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Diagrama Fe-C: Reacción eutectoide

. a) Proceso de enfriamiento lento para un acero eutectoide.

b) estructura de la perlita (aumentos x500).

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Diagrama Fe-C: Fundición blanca

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Termodinámica en acería

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Proceso de desoxidación de Fe con Al


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Clasificación y usos de los aceros

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