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