Tecnología de los materiales 2º año Polimodal.
Prof. Arturo OsaderukCEDP
Aprox. 3700 años
A partir del siglo XIX
¿Por qué había
aumentado tanto el
consumo de acero
hacia fines del siglo
XIX?
se generalizo el uso de los métodos de fabricación de
Marti y de Bessemer
¿En qué etapa de la historia se
inventan los procesos de
fabricación de la tecnología
siderúrgica?
¿Hace cuánto tiempo se
comenzó a utilizar el hierro
masivamente?
descubre la forma de quitarle fósforo al acero
revistiendo los hornos de fundición con
dolomita. Esta roca caliza fija el fósforo del
hierro depositándolo en las escorias
“El joven Thomas, el acero y la dolomita”
son sólidos a
temperatura ambiente,
salvo el mercurio,
conducen la corriente
eléctrica y
se caracterizan por la
forma en que se
disponen sus átomos
LOS METALES
IDENTIFICACIÓN
Mediante técnicas
cristalográficas
sus propiedades físicas:
la densidad
la dilatación térmica
el calor de fusión
el magnetismo
el potencial electroquímico
la resistividad
imperfeccionesInfluyen en las
propiedades mecánicas,
eléctricas y magnéticas
del material
Su estructura
cristalográfica
define:
En la naturaleza se los
encuentra:
libres (plata o
cobre) y
combinados con
otros elementos
(hierro)
LAS ALEACIONES
son metales puros mezclados con otros elementos que le confieren
distintas propiedades
Mas resistencia a la corrosión
Mas elasticidad
Mas propiedades magnéticas
Mas resistencia al desgaste
Mas dureza
Mas maquinabilidad
Mas resistencia a la tracción
Cobalto, cromo, niquel
silicio
silicio
Cromo y manganeso
Cobalto, cromo, molibdeno, tungsteno
plomo
Níquel y vanadio
HIERRO
metal poco
resistente y no
tan duro
Se halla en los
meteoritos en su
forma metálica
toma mayor
dureza
añadiéndole
mas carbono
Contiene un
poco de
carbono
(hasta un
0.05 %)
En la naturaleza
se lo
encuentra
combinado
con oxigeno o
azufre.
Formas en que se encuentra en
la naturaleza:
Oligisto (70% de hierro)
“El mas usado”
Magnetita
pirita o sulfuros de hierro
HIERRO
HIERRO
GANGA (impurezas)
MENA (parte útil)
PROCESO DE CONCENTRACIÓN para separar
la ganga de la mena:
lavado con agua a presión
eliminación del agua y de las sustancias
volátiles por medio de la tostación
trituración o molienda y posterior cribado
separación del material por procesos
magnéticos o flotación
sintetización (moler el material y aglomerarlo en
masas compactas)
El resultado de este proceso es materia prima en los altos hornos para fabricar materiales ferricos
canteras o excavaciones
a cielo abierto
las minas de galería
EXTRACCIÓN:
ACERO
aleación de hierro
y carbono (hasta
un 2 %)
Si se aumenta el
porcentaje de
carbono el metal
gana dureza y pierde
maleabilidad
Propiedades:
plasticidad,
maleabilidad y
resistencia
1.Procedimientos de soplado
Horno de oxigeno:
sobre el arrabio se insufla oxigeno
se añade fundente
Se eliminan asi las impurezas
Convertidores (Bessemer y Thomas):
al arrabio se le introduce una mezcla de
oxigeno y nitrógeno que le proporcionan
dureza y fragilidad al acero
Las paredes de dolomita le permiten la
eliminación de azufre y fosforo del acero
2. Procedimientos de hogar abierto:
se mezcla arrabio con chatarra (menos
carbono) así se baja la cantidad de
carbono hasta lo deseado
3. Procedimientos eléctricos:
son los mas utilizados en la actualidad y
se hacen en hornos eléctricos
Son procesos mas limpios y se
consiguen temperaturas mas altas y
mejor regulación
OBTENCIÓN
tragante
zona reducción oxidos
zona absorción calor
zona fusion
zona etalajes
toberas
piqueras
Escape de
gases
ALTO HORNO
ZONA SUPERIOR
por el tragante se introduce la ganga o
materia prima, el carbón de coque como
combustible y el fundente que eleva la
temperatura del proceso.
SISTEMA DE ESCAPE
salen los gases generados por el proceso. se los usa para calentar el aire inyectado o producir electricidad.
ZONA DE REDUCCIÓN DE ÓXIDOS
se eliminan los óxidos del material
introducido tras lo cual se obtiene el
hierro puro.Reacciones químicas:
oxido ferroso + dióxido de carbono
ZONA DE ABSORCIÓN DE CALOR
se funde la escoria
ZONA DE FUSIÓN
se funde el hierro y se combina con el
carbono . Se obtiene el arrabio, aleación
que posee un alto porcentaje de carbono
y que será utilizado como materia prima
para obtener acero y fundiciones
ZONA DE ETALAJES
se introduce aire caliente por las
toberas. El oxigeno se combina con el
carbón de coque y forma monóxido de
carbono que asciende y sirve para la
reducción del mineral de hierroReacciones químicas:
dióxido de carbonomonóxido de carbono
ZONA DE CRISOL
se depositan el arrabio y la escoria
ALTO HORNO
ESCORIASale por la piquera de escoria y se emplea como fertilizantes y en la
fabricación de cemento
ARRABIOSale por la piquera de arrabio y se lleva para colarlo en las cucharas que lo
transportan hasta las acerías o las lingoteras.
ALTO HORNO
PROPORCIÓN OBTENIDA1 arrabio + 0.5 escoria + gases
FUNDICIONES
compuesto de hierro que
se obtienen del arrabio y
que contienen entre el 2 y
el 5% de carbono.
son frágiles y duras,
resisten mal la
tracción pero muy
bien la compresión.
son mas fáciles de
fundir y moldear que el
acero, y son aptas para
hacer piezas de formas
complicadas que se
realicen en moldes
FUNDICIÓN BLANCA
frágil, duro y difícilmente mecanizable.
Se fabrican piezas mecánicas con
fuertes desgastes pero que no sufren
tensiones mecánicas.
Ej. Zapatas de freno, rodillos
laminadores.
FUNDICIÓN GRIS
material frágil que no sirve para forjar ni
soldar, pero es mecanizable y muy
maleable. De bajo costo
se fabrican piezas de formas
complicadas. Absorben bien las
vibraciones.
FUNDICIÓN MALEABLE
material ductil y maleable, poco frágil y
deformable.
se trata térmicamente para mejorar sus
propiedades
se fabrican piezas complicadas que no
estén sometidas a esfuerzos
mecánicos como soportes de
maquinas, cajas de rodamientos,
elementos de conexiones hidráulicas,
etc
FUNDICIÓN DÚCTIL O
NODULAR
dúctil y maleable, con mayor
resistencia mecánica
se le agregan para mejorar sus
propiedades: níquel o magnesio
se fabrican elementos sometidos a
altas presiones, carcasas de
bombas, turbinas y conducciones
hidráulicas.
CONFORMACIÓN
MOLDEOse vierte el material fundido en moldes que le dan al
enfriarse la forma definitiva
PASOS
fusión del material (en hornos o
convertidores)
preparación del modelo: se hace un similar de madera. Se pueden contraer con el calor.preparación del molde: sobre la
base del modelo se construye el
molde.
Colada: se vierte el material fundido
de diferentes modos:
Acabado : la pieza se retira del
molde, se limpia, se le quitan las
rebarbas, etc. Se le aplican
tratamientos térmicos
formas de colada
•colada directa: el molde se llena por
la parte superior
•colada por sifón o en fuente: el
material se vierte por los bebederos y
entra por la base del modle.
•colada por el costado
•colada continua: el material se vierte
sobre un molde de fondo desplazable,
cuya sección transversal tiene la forma
del producto que se desea obtener. Es
la mas usada en la actualidad.
procedimientos de conformación por
moldeo
•Moldeo por gravedad: el material fundido cae por su
propio peso
•Moldeo por presión: el material se introduce con fuerza
exterior
•Moldeo por coquilla: utiliza moldes metálicos
•Moldeo a la cera perdida: se hace un modelo de cera
•que se recubre con pasta de arena y sirve como molde
•Moldeo de arena: el molde se hace en arena con
aglutinantes
•Moldeo por inyección: se usan moldes metálicos y se
agrega con presión
•Moldeo por centrifugación: el material fundido se coloca
dentro de un molde y se lo centrifuga para obtener piezas
huecas.
FORJAse aplican deformaciones plásticas sobre el metal en frio o caliente sin llegar al la
fusión.. Se obtienen piezas de buena resistencia mecánica sin sopladuras (burbujas
de aire atrapadas en el metal)
LAMINACIÓNse comprime el material haciéndolo pasar por dos rodillos que giran en sentido
opuesto.
ESTAMPADOSen caliente: con una maquina se le da forma a la chapa de mayor envergadura y
de forma repetitiva.
en frio, se deforman chapas finas por medio de:
plegado (doblado)
punzonado (agujereado)
embutición (hundido en forma de embudo)
estirado
cizallado (cortado)
CONFORMACIÓNDEFORMACIÓN
cepilladora: orbital o de banco, con una banda cepilla el metal
limadora: saca las impurezas al metal
torno: se puede dar forma a una pieza, hacerle rosca, etc
taladro: agujerea
fresadora: hace desgastes del material de forma cónica
esmeriladora: disco que gira para limar el metal
rectificadora: idem torno
CONFORMACIÓNARRANQUE DE
VIRUTAse liman las piezas con maquinas
herramientas.
discos de corte y
desbastado:
diamantados,
carburo de silicio,
oxido de aluminio
se puede mejorar las propiedades mecánicas de los productos
conformados mediante tratamientos térmicos y termoquímicos
TEMPLADOaumenta la dureza y resistencia pero también la fragilidad
REVENIDOse corrige la excesiva dureza y la fragilidad de un mal templado
RECOCIDOse hace mas blando y fácil de trabajar.
CEMENTADOle confiere dureza superficial, y mantiene las propiedades del acero
TRATAMIENTOS TÉRMICOS
BLOOMSlingotes que se deforman para obtener
barras, alambres, etc.
SLABSbobinas de chapa
RESULTADO DEL PROCESO
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