fundicion1

7/24/2019 fundicion1

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os materiales y su historia Historia

mHierro - Acero - Fundicion

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os materiales y su historia Historia

m

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Ciencia e ingenieria historia

- 8

. 0 0 0

A . C .

- 5

. 0 0 0 A

. C .

- 3

. 0 0 0 A

. C .

Primera metalurgia en elantiguo neoltico: forja de

cobre. MediterraneoOriental

Cerca de Turqua, se

descubre la extraccin decobre de un mineral, cobrelquido de la malaquita y laa urita, y que el metal se

!uede modelar.

Aleacindonde la sumaes ms que las

partes"n la ona de #iria y Turqua,

descubren que al a$adir esta$oal cobre fundido, se forma unaaleacin m%s dura y resistente

&bronce '.

Herramientasde Piedra porherramientas

de Cobret


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(no de los objetos de cobrefundido m%s antiguo de los

Montes )agros &*r%n' como astambi+n ornos de fundicin,

crisoles y moldes..

- 4

. 0 0 A

. C .

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- 3

. 5 0 0 A

. C .

-!arece el acero pudelado a!artir de ierro es!onja en un

crisol en el sur de *ndia.

os egi!cios funden ierro

en !eque$as cantidades!ara objetos ornamentales

y moti/os ceremoniales.

"n C ina se moldea el ierrocomo fundicin.

!e comien"a con la#abricaci$n de

pie"as comple%asde #undici$n

Con este acero con

capas de carbono &capas de hierro'#abrican los rabes

las espadas de(amasco

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-300A.C.

-)00A.C.


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. *

0 +

-bra am 0arby * descubre que el coque!uede reem!la ar de forma eficiente alcarbn de le$a en los ornos de fusin de lafundicin de ierro.

0isminuye en forma dr%sticael costo de la fundicin

&sal/ando enormes regionesde la deforestacin'

!ermitiendo la producci$n enmasa.

!ed,le& !ta##ordshire

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. 8

5

Henr& essemer !atenta un con/ertidor deacero bajo en carbono de so!lado desde elfondo.

-bre la era del acero

barato en construccin,trans!orte y en general en

la industria

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Progreso en los materiales estructurales

Aos

0esde los a$os 12342 cuando tomamos conciencia del paradi,ma estructura -propiedades - composici$n somos ca!aces de fabricar materiales con5esistencia "s!ecfica die /eces mayor. /la capacidad de un material en #unci$n de su peso

Re

e

a

e

c

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osMateriales

clasificacion

m t#eg6n la ciencia de los materiales

1etlicosPol2merosCermicos

1ateriales compuestos!emiconductores

1etlicosnlace metlico

rilloConducti idad el ctrica &t rmica

1aleabilidad(uctilidad

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osMateriales

clasificacion




Cermicosnlaces i$nicos & 6 co alentes

Fra,ilidad

(ure"aAisladores electricos &caloricos.

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osMateriales

clasificacion




Pol2merosCarbonos unidaspor

Cadena denlaces co alentes

7ermoplsticos7ermor2,idoslast$meros

Alta relaci$nesistencia 6Peso

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osMateriales

clasificacion




1ateriales compuestos#on la incor!oracin de fibras de /idrio, o decarbono, en una matri !olim+rica &las m%sdifundidas son a base de e!oxies y de nylons',!roduciendo materiales m%s fuertes y rgidos.

-lta relacin resistencia 7 !eso, ca!itali an larigide que les brindan las fibras, y la facilidadde !rocesamiento y bajo costo de lamatri !olim+rica. "l conce!to decom!uesto tambi+n se a extendido a matricesmet l icas y cer am icas.

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osMateriales

clasificacion




!emiconductores"l silicio elemental, es el material semiconductorutili ado como base en la lgiica y la memoria delas com!utadoras, donde un inmenso gru!o detransistores est n agru!ados en un c i! decircuito integrado &*C', !roceso que incluye: el

crecimientode una !elcula delgada de /idrio muy !uro&cer m ico ', la colocacin de contactos einterconectares de un material met l ico conductor.8 el uso de !olmeros !ara el enca!sulado yem!aquetado de las unidades de *C. t


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osMateriales

clasificacion

m t

1etlicos

#on sustancias inorg%nicas que est%nelementoscom!uestas de uno o m%smet%licos, !udiendo contener tambi+nalgunosejem!lohierro'

elementos no met%licos,de elementos met%licos son

&cobre' aluminio' n2queltitanio mientras que como elementos nomet%licos !odramos

carbono.

mencionar al

1etlicos - Pol2meros - Cermicos

Pol2meros

#e !roducen creando grandesestructuras moleculares a !artir demol+culas org%nicasobtenidas del !etrleo o !roductosagrcolas.#e incluyen el caucho /el hule ' los plsticos& muchos tipos de adhesi os.CermicosComo los ladrillos' el idrio' la lo"a' los

aislantes & los abrasi os' tienenescasas

conducti/idad tanto el+ctrica como t+rmicay

aunquedure a

!ueden tener buenaresistencia y son deficientes

en ductilidad,conformabilidad y resistencia al im!acto.

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osMateriales

clasificacion

m t#eg6n su com!osicin

1etlicos - 9o metlicos

:r,ncos

contienenanimales.org%nicos

c+lulas de /egetales o#e disuel/en en lquidoscomo el alco ol o

los se disuel/enen el

tretracloruros, noagua y no so!ortan altas temperaturas .;Plasticos' madera' papel' hule' pielC y uno de sus

!rinci!ales !roblemas es la corrosion.


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MetalesFerrosos

definicion

Hierros & Aceros

Hierro >puro>. Por lo regular es utili ado !ara la generacion de aleacionesespeciales.Hierro #or%ado. amina negra o material !ara la formacion de ob%etos por medio delaminado o #or%a.Hierro #undido. Art iculos sin ,ran calidad !ero con gran dure a y muy fragiles.Acero. Materiales con requerimientos especiales de resistencia a la traccion,friccion y tenacidad.

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"l ierro !uede ace!tar determinadas cantidades de carbon diluidas,estas cantidades nunca son su!eriores al ?B. "n los casos en los que serebasa el ?B de carbon el ierro es de muy baja calidad.os ierros mas utili ados en los !rocesos de manufactura son los siguientes:

Hierro dulce C ? 0.0 @ Aceros C

entre 0. & 0.) @ Hierro #undido C ).0@ pero ? 4.0@


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MetalesFerrosos

definicion

Fundicion

Clasi#icacion de las #undiciones.as caracter is ticas de una fundicion no solo de!enden de sucomposicion quimica , sino tambien del proceso de elaboracion ambas cosasdeterminan la forma de !resentarse el carbono &en forma de grafito laminar,

esferoidal, etc.' #e distinguen dos grandes gru!os de fundiciones: ordinarias 'constituidas !or ierro, carbono y !eque$as im!ure as y las especiales queademas de lo anterior, contienen uno o /arios elementos que modifican suscaracter is ticas.

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"s una aleacion de hierro & de carbono , !udiendo contenerotros elementos, estando el carbono en una !ro!orcion su!erior al ;.1= B &generalmente de @ a A B', /alor que constituye el l im ite desaturacion en la solidificacion formandose en tal momento losconstituyentes de carburo de ierro y grafito libre ademas del ierro.

as fundiciones no !ermiten o!eraciones de forja.


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MetalesFerrosos

definicion

#undiciones ordinariasFundiciones ne,rasB son aquellas que !resentan facetas negrasbrillantes , muy desarrolladas, formadas !or cristales de grafito, su granogrueso.

Fundiciones ,risesB tienen un as!ecto color gris brillante con granofino. "stas fundiciones contienen el carbono en estado graf it ico re!artido enfinas laminas !or entre la masa de ierro. a fundicion gris se em!lea!ara la mayor ia de las pie"as mecanicas que an de ser/ir deso!orte o de alojamiento de los mecanismos.

Fundiciones blancasB el carbono esta com!letamente combinado con

el ierro, formando carburo de ierro & cementita ' que es un constituyentemuy duro, !ero fragil.

Fundiciones atruchadasB son intermedias entre la blanca y la gris,!oseen !ro!iedades intermedias entre ambas fundiciones y su fractura!resenta ambos colores caracter is ticos.

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MetalesFerrosos

definicion

#undiciones especiales

Fundicion maleableB "s la obtenida a !artir de una fundicionblanca mediante el adecuado tratamiento termico , adquiriendo unaace!table maleabilidad.

Fundiciones nodularesB "n estas fundiciones el grafito solidificaen forma de !eque$as esferas, gracias a la adicion de elementos talescomo el cerio & el ma,nesio , con lo cual aumentaconsiderablemente su resistencia a la traccion

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Fundiciones especialesB #on fundiciones es!eciales aleadas con otroselementos tales como 1n /man,anesio ' Cr /cromo ' 1o /molibdeno '9i /niquel ' Cu /cobre , etc. ogrando !ro!iedades determinadas: altaresistencia a la traccion' al des,aste' a las altas temperaturas' a lacorrosion etc.


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MetalesFerrosos

definicion

#erroaleaciones#on !roductos siderurgicos que contiene ademas del ierro uno o/arios elementos &metales o metaloides' que los caracteri an. asferroaleaciones encuentran su em!leo en la metalurgia !ara la#abricacion de aceros que an de res!onder a ciertas condiciones:

Ferroman,anesosB que se utili an en la obtencion de aceros al man,aneso

FerrocromosB que se em!lean en la obtencion de aceros al cromo

FerrosiliciosB utili ados en la obtencion de aceros al silicio.

Ferrotun,stenosB sir/en !ara la obtencion de acerosherramientas & aceros para imanes.

ra!idos !ara

Ferro anadios & #erromolibdenos : que se em!lean !ara la fabricacionde aceros al anadio & al molibdeno , res!ecti/amente, etc.

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MetalesFerrosos

definicion

=nstituto del Hierro & el Acero

#erie 3422 undiciones.Dru!o 34;2 undiciones grises.

Dru!o 34


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MetalesFerrosos

definicion

Produccion de Hierro & Acero

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os !rinci!ales minerales de los que se extrae el ierro son:Hematita /mena ro%a B 12B de ierro

1a,netita /mena ne,ra B 1@.?B de ierro!iderita /mena ca# e pobre B ?4.


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MetalesFerrosos

definicion

Produccion de Hierro & Acero

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H= : PD : 3 2.224 al 2.


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Produccion de Hierro yAcero

proceso

Hierrodebajacalidad

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proceso

"n general los altos ornos tienen un diametro mayor a 4 m y llegan atener una altura su!erior de los =2 m."stan re/estidos de refractario de alta calidad.os altos ornos !ueden !roducir entre 422 y ;=22 toneladas de arrabiocada @? . a cali"a' el coque & el mineral de hierro se introducen !orla !arte su!erior del orno !or medio de /agones que son /olteados enuna tol/a. Para !roducir 000 toneladas de arrabio , se necesitan )000

toneladas de mineral de ierro, 800 toneladas de coque, 500 toneladasde !iedra cali a y 4000 toneladas de aire caliente.

l Alto Horno

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proceso

l Alto Horno

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proceso

l Alto Horno

-ltos ornos de)a!!la. Eujuy

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proceso

Hierro spon%a

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educcion (irecta (el 1ineral (e Hierro#e em!lea agentes reacti/os reductores como ,as natural' coque' aceitecombustible' monoEido de carbono' hidro,eno o ,ra#ito .

"l !rocedimiento consiste en triturar la mena de ierro y !asarla !orun reactor con los agentes reductores, con lo que algunos elementosno con/enientes !ara la fusion del ierro son eliminados. "l !roductodelsistema de reduccion directa es el hierro espon%a que consiste enunos !elets de mineral de ierro los que !ueden ser utili adosdirectamente !ara la !roduccion de ierro con caracter is ticas controladas.


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proceso

Hierro spon%a

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proceso

(i#erentes Procesos de Produccion de Hierro & Acero

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proceso

=9 :7 !

Para fabricar objetos utiles en la industria metalica, es necesario que el ierrose !resente en barras' laminas' alambres' placas' tubos o per#iles

estructurales , los que se obtienen de los !rocesos de rolado. "lmaterial metalico que se alimenta a los rodillos debe tener una formadeterminada, esta forma se obtiene al colar en moldes el metalfundido que ser a !rocesado, a estos !roductos se les llama lin,otes olupias y !ueden ser secciones rectan,ulares' cuadradas o redondas .os lingotes: cilindros con un extremo menor que el otroas lu!ias: lingotes de gran tama$o con secciones rectangulares!ueden tener desde @A Fg asta /arias toneladas, todo de!ender a de!ara qu e se/an a utili ar y !ara con qu e ti!o de rodillos se /an a !rocesar.

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proceso

C: A(A C:97=9DA

Cuando se requiere un material de seccion constante y en grandescantidades se !uede utili ar el metodo de la colada continua, elcual consiste en colocar un molde con la forma que se requiere debajode un crisol, el que con una /al/ula !uede ir dosificando materialfundido al molde. Por gra/edad el material fundido !asa !or el molde,el que est a enfriado !or un sistema de agua, al !asar el material fundido!or le molde fr io se con/ierte en !astoso y adquiere la formadel molde. Posteriormente el material es conformado con una serie de

rodillos que al mismo tiem!o lo arrastran acia la !arte exterior delsistema. (na /e conformado el material con la forma necesaria y con lalongitud adecuada el per#iles' arillas & corta & almacena. material sePor este medio se !ueden fabricar barras de diferentes secciones ylaminas o !lacas de /arios calibres y longitudes. a colada continua esun !roceso muy efica y efecti/o !ara la fabricacion de /arios ti!osde materiales de uso comercial.

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Acero

definicion

"s una aleacion de hierro & carbono , que !uede contener otroselementos, en la que el contenido de carbono oscila entre 2.; a ;.1 B,no rebasa el limite de su saturacion al solidificar quedando todo el ensolucion solida.

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1icroestructuras (e os Acerosos constituyentes metalicos que !ueden !resentarse en los aceros alcarbono son: #errita' cementita' perlita' sorbita' troostita' martensita'bainita' y rara /e austenita , aunque nunca como unico constituyente.Tambien !ueden estar !resentes constituyentes no metalicos como oEidos'silicatos' sul#uros & aluminatos.


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Acero

definicion

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"l !roceso de !roduccion de acero a !artir del -rrabio consiste en quemarel eEceso de carbono & otras impure"as !resentes en el ierro. (na dificultad!ara la fabricacion del acero es su ele/ado !unto de fusion ;.?22>C, que im!ideutili ar combustibles y ornos con/encionales.Gay 3 importantes 7ipos de Hornos para el e#inamiento del Acero , en cadauno de estos !rocesos el oEi,eno se combina con las impure"as & el carbono enel metal fundido. #e introduse directamente mediante !resion dentro o sobrelacarga a tra/es del oE ig eno en el aire . O "n forma de oEidos de hierro oherrumbre en la chatarra , esto oxidar a las im!ure as, las que se perderan como,ases' y otras im!ure as reaccionaran con la piedra cali"a #undida !ara formaruna escoria que ser a colada !osteriormente.


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Acero

definicion

CromadoB "s una tecnica de proteccion contra la corrosion que se!uede a!licar al acero' aluminio' ma,nesio' & "inc . "s la formacion de

oxidos metalicos en la su!erficie de la !ie que reacciona !ara formarcromatos metalicos."l cromado de aluminio y magnesio mejora la resistencia a la corrosionconsiderablemente. Con el acero es muc o menos !ermanente.al ani"ado : Otra tecnica que se a!lica solo a aceros

sua es' hierro #undido & aleaciones de acero en donde las !ie asde trabajo son sumergidas en "inc liquido a una tem!eratura de

A22>C. #e forma en la su!erficie de la !ie a una aleacion de"inc6hierro dandole a la !ie a una ca!a ad erente de inc.9itruri"ado : "s un !roceso !ara endurecimiento de su!erficiesutili ado solo en ciertos ti!os de aceros, que resulta en una delassu!erficies mas duras alcan ables !or tratamientos con calor."l

!roceso consiste en mantener las !ie as en una atmosferade amoniaco a A22>C !or un maximo de ;22 oras. Hajo estascondiciones el nitrogeno se combina con el ierro en la su!erficie !araformar nitrato de ierro.


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Acero

definicion

Formas comerciales del acero.

arras. #e obtienen en laminacion y trefilado en ileras!udiendo obtener secciones de las siguientes formas:Pletinas Cuando el es!esor es igual o menor de la decima !artedel anc o de la seccion. Cuando el es!esor es mas delgado, se

llaman flejes .Media ca$a o !asamanos.Triangulo

CuadradoGexagono5edondo

Per#iles. #e obtienen !or laminacion siendo su longitud de ? a ;@ m.0oble T (tili adas como /igas las ay asta de =22 mm de altura.( orma /igas com!uestas. Gasta


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Acero

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Acero al carbono

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Acero

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Acero aleados & especiales

A ufre! se encuentra en los aceros como im!ure a, se toleran!orcentajes asta un 2.2A B, en caliente !roduce una gran fragilidad del acero,dando lugar a aceros llamados de facil mecani acion que tienen menorresistencia, !ero !ueden ser trabajados con elocidades de corte doble queun acero corriente.

Cobalto! se usa en los aceros ra!idos !ara erramientas, aumenta la

dure a de la erramienta en caliente. -umenta las !ro!iedadesma,neticas de los aceros.

Cromo! forma carburos muy duros y de mayor dure a, resistencia ytenacidad a cualquier tem!eratura. #olo o aleado con otros elementos,!ro!orciona a los aceros caracter is ticas de inoEidables &re#ractarios. "m!leados en cuc illera, autom/iles, electrodom+sticos,construccin de ogares y calderas de alta tem!eratura.

Manganeso! se utili a fundamentalmente como desoEidante &desul#urantede los aceros. t


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Acero

definicion

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"i#uel! aumenta la resistencia de los aceros, aumenta latem!labilidad !ro!orciona una ,ran resistencia a la corrosion . (sadosen utensilios que necesiten gran inoxibilidad: cuberteras, materialquir6rgico, reci!ientes de cocina, recubrimientos de su!erficie,embellecedores, etc. -ceros cromo3niquel

Plomo! el !lomo no se combina con el acero, se encuentra en el, en formade !eque$isimos globulos, como si estu/iese emulsionado, lo quefa/orece la mecani acion !or arranque de iruta , &torneado, ce!illado,taladrado, etc.'.

$ilicio! se em!lea como desoxidante en la obtencion de los aceros,les !ro!orciona elasticidad . Tienen buenas caracter is ticas magneticas.

%ungsteno! forma con el ierro carburos muy com!lejos establesy dur is imos, soportando bien altas temperaturas . "s !osible tri!licar

la /elocidad de corte de los aceros al carbono !ara erramientas.

&anadio! !ro!orcionan al acero una buena resistencia a la fatiga, traccion

!oder cortante en los aceros !ara erramientas.


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Acero

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Molibdeno! junto con el carbono es el elemento mas efica !ara endurecerel acero. ita la #ra,ilidad.

- ceros re#ractarios : Mayores !orcentajes de cromo y nquel quelos inoxidables. -dem%s, !eque$as cantidades de titanio, manganeso,molibdeno y /olframio. #e fabrican %labes de turbinas de /a!or,

engranajes, bulones, com!onentes de misiles, /%l/ulas de motores, resortes,etc.

Aceros de corte rpido : -leados con /olframio, cromo, /anadio y molibdeno."m!leados en la elaboracin de erramientas !ara tornear, fresar,taladrar, ce!illar, aserrar, cortar, etc.

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Acero

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Clasi#icacion de los Aceros

Con el fin de estandari ar la com!osicion de los diferentes ti!os de acerosque ay en el mercado la #ociety of -utomoti/e "ngineers & !A yel -merican *ron and #teel *nstitute & A=!=' an establecido metodos!ara identificar los diferentes ti!os de acero que se fabrican. "n ambossistemas se utili an cuatro o cinco d ig itos !ara designar al ti!o deacero. "n el sistema -*#* se indica el !roceso de !roduccion conuna letra antes del numero.Primer d ig itoB indica el elemento !redominante de aleacion;J carbono @J n iq uel,


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Acero

definicion

Cuando en las clasificaciones se tiene una letra al !rinci!io esta indica el !rocesoque se utili o !ara elaborar el acero.

- J -cero basico de ogar abierto

H J -cero acido de Hessemer al carbono

CJ -cero basico de con/ertidos de ox ig eno

0 J -cero acido al carbono de ogar abierto

" J -cero de orno electrico

A 0GGG. -J Proceso de fabricacion

;2 J Ti!o de acero.L J B de la aleacionL LJ B de contenido de carbono.

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Acero

definicion

"l *nstituto del Gierro y del -cero clasifica los aceros en las siguientes series

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3;22 -ceros finos de construccion general. 3@22 -ceros!ara usos es!eciales.

3


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Acero

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3;22 -ceros finos de construccion general.

Dru!o 3;;2 -ceros al carbono.Dru!o 3;@2 -ceros aleados de gran resistencia.Dru!o 3;


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Acero

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3?22 -ceros !ara emergencia.

Dru!o 3?;2 -ceros de alta resistencia.Dru!o 3?@2 -ceros de alta resistencia

Dru!o 3?


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%ecnologia'

(iseo'ndustrial

"El diseo industrial es una actividad cuyo objetoes determinar las cualidades formales que deben

poseer los objetos fabricados por la industria.Estas

cualidades formales no se encuentran solo en las

caracteristicas exteriores, sino principalmente enlas relaciones estructurales y funcionales que hacen de

un sistema un todo coherente, tanto desde el punto de vistadel productor como del usuario ."

Esta m ax ima, tan cientificamente coherente y tan aplicable a lasmultiples realidades de la experiencia del diseo, pertenece a

7om as 1aldonado . t

fundicion1

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