Metales utilizados en la industria

Metales utilizados en la Industria

Los metales son aquellos elementos que se caracterizan por tener las siguientes propiedades:

• Tiene una estructura interna común
• Son sólidos a temperatura ambiente, excepto el mercurio y el galio
• Tienen una alta densidad
• Tienen elevada conductibilidad térmica y eléctrica
• Tienen considerable resistencia  mecánica
• Suelen ser maleables
• Se pueden formar, conformar y reciclar

Clasificación

Se clasifican en dos grandes grupos según su contenido en hierro

• Ferrosos

• Hierro        C<0,1%
• Aceros       0,1%
•  Funciones      2%

Con un contenido superior de carbono, carecen de interés industrial porque so demasiados frágiles.

• No ferrosos

• Aleaciones pesadas(Cu, Pb, Zn)
• Aleaciones ligeras (Al, Ti)
• Aleaciones ultraligeras (Mg, Be)

Ferrosos

Un material que su principal componente es el hierro. Normalmente posee pequeñas cantidades de C que se han incorporado en el proceso de obtención y otros materiales, para que la aleación resultante adquiera propiedades especiales. El Fe puro no presenta buenas propiedades mecánicas por lo que tiene muy pocas aplicaciones técnicas.

Características del Fe puro:

• Es un material magnético
• Color blanco azulado
• Muy dúctil y maleable
• Punto de fusión: aproximadamente 1500°C
• Densidad alta (7,87g/cm3)
• Buen conductor de calor y electricidad
• Se corroe y oxida con mucha facilidad
• Bajas propiedades mecánicas
• Metal blando

En la industria el Fe es aleado con carbono y otros materiales, lo que mejora mucho sus propiedades.

Proceso Siderúrgico

Se conoce como proceso siderúrgico al conjunto de operaciones que es preciso realizar para llegar a obtener un metal férrico de unas determinadas características. Según el contenido en hierro se distinguen distintos tipos:

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Hierro Dulce

Es aquel cuyo contenido en carbono es inferior al 0,1 %. En estas condiciones puede considerarse químicamente puro. Es un material de color plateado, de gran permeabilidad magnética, dúctil y maleable. Admite la forja, por lo que también se le denomina hierro forjado. Puede obtenerse por procedimientos electrolíticos, a partir de baños de sulfato y cloruro de hierro. El material que resulta se emplea para conducción eléctrica por su baja resistividad. Sin embargo, resulta muy poroso, se oxida con gran facilidad y presenta con frecuencia grietas internas que lo hacen poco útil para otras aplicaciones industriales en forma de grafito y sólo puede emplearse para piezas moldeadas. La fundición blanca se obtiene cuando el contenido de manganeso es elevado. Sin embargo, resulta muy poroso, se oxida con gran facilidad y presenta con frecuencia grietas internas que lo hacen poco útil para otras aplicaciones industriales.

Acero

Es un producto ferroso intermedio, duro y frágil, que no puede ser extendido en hilos ni en láminas y que precisa una transformación posterior para su utilización industrial. Se hace necesario, pues, reducir el contenido en carbono del arrabio para convertirlo en acero; que es un material que sigue siendo duro, pero más elástico, dúctil, maleable y capaz de soportar impactos. Normalmente se traslada, en estado líquido, en unos contenedores especiales llamados torpedos hasta la planta de obtención del acero. El acero se obtiene en unos recipientes llamados convertidores o bien en hornos eléctricos en los que se realiza un proceso de fusión, en los que se añade el arrabio, chatarra en algunos casos, y un fundente, sílice (SiO2) o caliza (CaCO3). En el convertidor se añade oxígeno al arrabio líquido para que combustione el exceso de carbono, reduciéndose este a un valor inferior al 2%. Este proceso recibe el nombre de afino.  

Los productos finales son:

• Acero líquido : Se usa para los finales comerciales.
• Escoria: Se recicla otros materiales para la construcción.
• Gases: Monóxido de carbono y Dióxido de carbono.

Aceros comerciales

• Aceros aleados: Estos aceros de aleación se pueden clasificar a su vez en :

- Estructurales. Son aquellos aceros que se emplean para diversas partes de máquinas, tales como engranajes, ejes y palancas. También se utilizan en las estructuras de edificios, construcción de chasis de automóviles, puentes y barcos. El contenido de la aleación varía desde 0,25% a un 6%. - Para herramientas. Aceros de alta calidad que se emplean en herramientas para cortar y modelar metales y no-metales; taladros, escariadores, fresas, terrajas y machos de roscar.

 - Especiales. Son los aceros inoxidables y aquellos con un contenido de cromo generalmente superior al 12%. Estos aceros de gran dureza y alta resistencia a las altas temperaturas y a la corrosión, se emplean en turbinas de vapor, engranajes, ejes y rodamientos.

• Aceros de baja aleación ultrarresistentes: Tienen una resistencia mucho mayor que la del acero al carbono. Los vagones de mercancías fabricados con aceros de baja aleación pueden transportar cargas más grandes porque sus paredes son más delgadas que lo que sería necesario en caso de emplear acero al carbono. En la actualidad se construyen muchos edificios con estructuras de aceros de baja aleación. Las vigas pueden ser más delgadas sin disminuir su resistencia, logrando un mayor espacio interior en los edificios.

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