PROCESO DE OBTENCION

DE HIERRO Y ACEROS;

NORMAS DE

CLASIFICACION Y

METODOS DE SELECCION

DE LOS MATERIALES

EQUIPO 6

INTEGRANTES:

PONCE WILSON FRANCISCO

PULIDO HUMBERTO ABISAI

RODRIGUEZ CESAR ALEXIS

SORIANO HERNANDEZ ERNESTO

TAPIA LOPEZ DORIAN

MAESTRO: ÁNGEL GUERRERO NAVARRETE

25 de marzo 2020

CIENCIA E

INGENIERIA DE

LOS MATERIALES

La investigación abarca, fundamentalmente, un solo elemento:

el hierro. Sin embargo, se parte de lo general hacia lo particular

tratando de explicar los puntos más importantes del tema, es

decir, el hierro y sus diferentes formas y aleaciones, así como

el proceso de obtención de estos. En añadidura, también se

habla acerca de las normas AISI-SAE y ASTM, pues estas son

como el lenguaje de los materiales, por llamarlo de una forma,

y finalmente se muestra un ejemplo de como un ingeniero

debería aplicar sus conocimientos para seleccionar un material

cuando va a desarrollar ‘producto’ o cualquier objeto material.

Introducción

• Hierro y acero: Identificar las distintas aleaciones que

presenta el hierro, sus usos, aplicaciones, forma de

producirlo, etc.; de igual manera, realizar la misma

identificación de formas de producción de los

compuestos surgidos a partir del hierro, los llamados

aceros, y algunas de sus características y aplicaciones.

• Normas SAE-AISI y ASTM: Conocer las reglas de

nomenclatura de estos dos tipos de normas, las ventajas

y desventajas que cada uno presenta y donde son

utilizados.

• Métodos de selección de materiales: Familiarizarse con

los métodos existentes para seleccionar un material,

dependiendo del fin que desempeñará este, así como

familiarizarse con ejemplos aplicables en la vida real.

Objetivos

Propiedades

Generales del

hierro

Punto de fusión: 1535 ºC

Punto de ebullición: 2750ºC

Densidad; 7,68

Masa atómica: 55.847

Alta dureza

Maleable

Reacciona con agua muy

caliente y vapor para formar

hidrógeno gaseoso.

El hierro un

material

alotropico

Estable hasta los 911

°C. El sistema

cristalino es una red

cúbica centrada en el

cuerpo (BCC).

Puede estabilizarse a

altas presiones, presenta

estructura hexagonal

compacta (HCP).

911-1392 °C;

presenta una red

cúbica centrada en

las caras (FCC).

1392-1539 °C; vuelve a

presentar una red cúbica

centrada en el cuerpo.

Hierro-α

Hierro Feβ.

Hierro-γ

Hierro-δ

PROCESOS DE

OBTENCIÓN DEL

HIERRO

ImantaciónArabio Separación por densidad

se tritura la roca y se hace pasar

por un campo magnético aquellos

productos que contengan hierro se

separarán de las otras rocas.Una vez triturada, la roca se

sumerge en agua. Al tener la mena

distinta densidad que la ganga, ésta

se separa del mineral de hierro.

Es el hierro líquido que, al ser

más denso, se acúmula en el

hondo. El arrabio se saca del

horno por la piquera y se vierte

en grandes recipientes

llamados torpedos, que lo

transportan a la fundición o a la

acería.

El hierro puro (pureza a partir de

99,5 %) no tiene demasiadas

aplicaciones, salvo excepciones para

utilizar su potencial magnético. El

hierro tiene su gran aplicación para

formar los productos siderúrgicos,

utilizando éste como elemento matriz

para alojar otros elementos aleantes

tanto metálicos como no metálicos,

que confieren distintas propiedades

al material. Se considera que una

aleación de hierro es acero si

contiene menos de un 2,1 % de

carbono; si el porcentaje es mayor,

recibe el nombre de fundición.

Aplicaciones de

Hierro y acero

Su principal aleación

es el acero

Densidad: 7850kg/m

Punto de fusión: 13751ºC

Punto de ebullición:

3000ºC

Tenaz, ductil y maleable

Se oxida con facilidad

Conductividad eléctrica

El acero es una aleación de hierro y carbono, donde el

carbono no supera el 2.1% en peso de la composición de

la aleación, sobrepasando el 1.7% (hasta 6.67%) pasa a

ser una fundición. El acero normalmente alcanza

porcentajes entre el 0.2% y 0.3% de carbono. Los aceros

tienen una gran dureza, se pueden solar con facilidad y

también se oxidan con facilidad y poseen una alta

conductividad eléctrica.

Procesos de

obtención del acero

Convertidor LD u horno

de oxigeno basico:

Método Bessemer

(conversión ácida)

Metodo Thomas

(conversion basica)Hornos Martin-Siemens

Horno de arco electrico

Tipos de acero

Hierro forjado (acero dulce) Acero inoxidable

Es un material de hierro que posee la

propiedad de poder ser forjado y

martillado cuando está muy caliente y

que se endurece enfriándose

rápidamente. Funde a temperatura

mayor de 1500 °C

Una aleación de hierro y carbono que

contiene por definición un mínimo de 10.5%

de cromo. Su principal característica es su

alta resistencia a la corrosión.

Aceros rápidos

Se usan para herramientas,

generalmente de series M y T. Son

aleaciones que soportan esfuerzos

grandes y altas temperaturas exigidas

en el área de trabajo.

Acero microaleado

Es un tipo de aleación metálica que provee

mejores propiedades mecánicas o mejor

resistencia a la corrosión que los acero.

NORMAS PARA LA CLASIFICACION

DE MATERIALES

Las normas AISI-SAE (también SAE-AISI) son un

compendio de normas que regulan prácticamente

todos los materiales y elementos que componen un

vehículo (autos, camiones, motores industriales)

digamos todo lo relacionado con mecánica,

comprende clasificaciones para aceros, aleaciones

de todo tipo, compuestos sintéticos, gomas, aceites,

mangueras, conexiones, partes de transmisión (por

ejemplo, da las dimensiones de las tomas de

fuerza.). Es como el ABC de la mecánica, en toda

actividad debe haber ciertas reglas a seguir, para

que exista un lenguaje comprensible.

Las normas ASTM se basan más en las especificaciones

técnicas que un material o aleación requiere para un

determinado uso en específico, lo cual desencadena en una

lista de normas mayor de 11,000. Sin embargo,

designaciones estándar por lo general consisten en un

prefijo de letra y un número secuencial asignado. Esto

puede ser opcionalmente seguido de un guion y los dos

últimos dígitos del año en que se adoptó la norma

Estándar Título

ASTM A1 Especificación estándar para acero al carbono T Rieles

ASTM A2 Especificación estándar para acero al carbono rieles viga de

llanura, ranuras, y tipos de Guardia

ASTM A3 Especificación estándar para acero Bares conjuntas , Bajo,

Medio y Alto Carbono (no sometida a tratamiento térmico )

ASTM A6 / A6M Especificación estándar para Requisitos generales para

productos laminados de acero estructural barras, placas,

formas y tablestacas

ASTM A20 /

A20m

Especificación estándar para Requisitos Generales para las

placas de acero para recipientes a presión

MÉTODO DE SELECCIÓN PARA

MATERIALES

Método tradicionalCon este método, el ingeniero o

diseñador escoge el material que

cree más adecuado, con base en

la experiencia de partes que tiene

un funcionamiento similar y que

han mostrado buenos resultados.

Método gráfico

Se puede hacer una aproximación

del material más adecuado

(perteneciente a una determinada

familia de materiales), con base en

la relación de las propiedades más

importantes que debe poseer el

componente.

Método de bases de datosEn Internet existe una amplia gama de bases

de datos sobre materiales, que han sido

construidas para comercialización libre o son

distribuidas por vendedores de materiales.

Estas bases de datos son el resultado de

investigaciones en ensayos de materiales.

APLICACIÓN DE MÉTODOS EN LA

SELECCIÓN DEL MATERIAL PARA LA

FABRICACIÓN DE RESORTES DE HOJA.

Método tradicional. Según la teoría de este método, los resortes pueden

ser fabricados en cualquier acero que tenga por lo

menos 0.55% de carbono y que tratados

térmicamente alcancen entre 40 a 45 Rockwell C

(HRC) de dureza. En la industria internacional, se ha

encontrado buenos resultados al usar aceros

aleados con un porcentaje de carbono nominal de

0.6%C, entre los que se encuentran el AISI 4161H

(H de altamente templable). AISI 5160H, 50B60H (B

de acero al boro), entre otros. En la industria

colombiana, los aceros que han sido adoptados para

la construcción de este tipo de elementos son el AISI

1060 y AISI 1070.

Método usando bases de datos. Usando la base de datos de www.matweb.com, opción

properties, se encontró que los aceros recomendados

para esta aplicación son los aceros AISI 1074 Steel, cold

rolled strip y el AISI 9260 Steel. Aceros que están en

intervalo de contenido de carbono propuesto en el método

tradicional.

De esta forma, los materiales obtenidos por los dos

métodos son:

-Método tradicional: AISI 4161H, 5160H, 50B60H,

1060, 1070.

-Método usando bases de datos:

AISI 1074 cold rolled strip, 9260 steel.

Conclusión

En definitiva, el hierro es un metal especial para la ingeniería, pues presenta varios alótropos y es un elemento muy abundante en la corteza terrestre, además de que presenta variadas e interesantes propiedades mecánicas para diversas industrias, como la automotriz, por ejemplo.

En resumen, es de vital importancia para muchas áreas de la ingeniería que el ingeniero en cuestión pueda identificar cual hierro o acero utilizar para desempeñar su tarea. Por ello la necesidad de conocer distintas normas para clasificarlos, pues facilitan la tarea de conocer e identificar sus propiedades, así como tener un dominio de los métodos de selección del material. Sin los conocimientos de las normas y los métodos de selección, el ingeniero trabajaría a ciegas en su campo.

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