PROPIEDAD DE LOS MATERIALES

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CELAYA

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INGENIERÍA INDUSTRIAL

PROPIEDAD DE LOS MATERIALES

TÍTULO:

• INVESTIGACIÓN SOBRE EL ACERO  

INTEGRANTES:

LEÓN PANTOJA ANA LILIA

VÁZQUEZ REYNOSO MARÍA PATRICIA

GRUPO- C

31-05-16

MARTÍN CAUDILLO MARTÍNEZ

Índice

Introducción                                                                                        3

Acero                                                                                                 4

Procesos de fabricación de aceros                                                        4

El convertidor de Bessemer, Thomas y LD.                                                4

Aleaciones Hierro-Carbono                                                                5

Constituyentes del acero                                                                        7

Constituyentes de los aceros a altas temperaturas                                        7

Constituyentes del acero según su composición y temperatura                        8

Tabla de propiedades de los aceros según su composición                                8

Clasificación del acero                                                                        9

Tipos de acero                                                                                11

Nomenclatura de los aceros                                                                12

Importancia y limitaciones de los aceros al carbono                                        14

Clasificación de los acero aleados de acuerdo con su utilización                         14

Conclusión                                                                                        16

Introducción

El acero juega un papel muy importante en nuestra vida como ingenieros por lo tanto es importante saber como se obtiene desde su origen hasta su ultimo proceso.

Este trabajo consistirá acerca del hierro y como de este al someterse a diferentes tratamientos químicos sale el hacer. Este puede tener diferentes clasificaciones, utilidades y la importancia de los aceros al carbono.

El hierro o fierro era conocido y utilizado para los propósitos ornamentales y para armas en edades prehistóricas; el espécimen más temprano todavía existente. Es un metal blando, dúctil y maleable cuyo peso específico es de 7.86 y su punto de fusión es de 1535°C; antes de fundirse se reblandece y se puede trabajar. Los minerales de hierro más importantes son: magnetita, oligisto, limonita y siderita.
        Es el elemento esencial para la producción del acero, el cual está compuesto en un 78% como mínimo de Fe, el hierro posee una gran cantidad de propiedades favorables para la construcción, y por ello después del concreto es llamado como el esqueleto de las estructuras.

Acero

El acero es una aleación de hierro con pequeñas cantidades de otros elementos, hierro combinado con un 1% aproximadamente de carbono, y que hecho ascua y sumergido en agua fría adquiere por el temple gran dureza y elasticidad.

Hay aceros especiales que contienen además, en pequeñísima proporción, cromo, níquel, titanio, volframio o vanadio. Se caracteriza por su gran resistencia, contrariamente a lo que ocurre con el hierro. Este resiste muy poco la deformación plástica, por estar constituida sólo con cristales de ferrita; cuando se alea con carbono, se forman estructuras cristalinas diferentes, que permiten un gran incremento de su resistencia. Ésta cualidad del acero y la abundancia de hierro le colocan en un lugar preeminente, constituyendo el material básico del S.XX. Un 92% de todo el acero es simple acero al carbono; el resto es acero aleado: aleaciones de hierro con carbono y otros elementos tales como magnesio, níquel, cromo, molibdeno y vanadio.

Procesos de fabricación de aceros

Se han desarrollado diversos procedimientos de afino del hierro para obtener el acero. Entre ellos son el convertidor desarrollado por Bessemer y Thomas, el convertidor LD, el horno Martin- Siemens y los hornos eléctricos.

El convertidor de Bessemer, Thomas y LD.

 El arrabio procedente del alto horno, transportado por los torpedos se deposita en los convertidores, recipientes de acero y revestidos interiormente, como los altos hornos, de ladrillos refractarios Se diferencian de los hornos en que a éstos se les proporciona calor y a los convertidores no, el material se deposita fundido y dentro se produce mas calor con la combustión del carbono del arrabio.

El convertidor ideado por Bessemer consistía en un recipiente metálico basculante de gran tamaño recubierto por material refractario de carácter ácido. El proceso de afino duraba entre 15 y 20 minutos y tenía tres fases: llenado, soplado y vaciado. En la fase de llenado, se inclinaba el convertidor para facilitar su llenado con el arrabio fundido procedente del horno alto. En la fase de soplado, el convertidor se situaba en posición vertical y se inyectaba aire a presión a través de unos orificios practicados en el fondo. El aire entraba a través de la masa fundida y oxidaba el carbono, el silicio y el manganeso. El calor desprendido en estos procesos de oxidación permitía mantener la temperatura de fusión del arrabio.

Carbono + Oxígeno  →MONOXIDO DE CARBONO GASEOSO

2C + O2 → 2CO

La fase de vaciado se iniciaba una vez quemadas las impurezas.

Se inclinaba de nuevo el convertidor y se vertía acero en las lingoteras. La principal ventaja de este procedimiento consistía en poder detenerlo con sólo cerrar la entrada del aire. De este modo se conseguían aceros con distintas cantidades de carbono, silicio y manganeso. Su principal inconveniente radicaba en que sólo podía utilizarse para arrabios con cantidades muy pequeñas de fósforo, ya que este material no se eliminaba. La modificación introducida por Thomas consistió en incorporar un fundente de carácter básico la cal, que permitía eliminar el exceso de fósforo presente. Al finalizar el proceso, se extraía primero el acero y, posteriormente, la escoria formada. Sin embargo, a diferencia del anterior, este proceso no podía detenerse para regular la cantidad de otros componentes. En la actualidad, ambos procesos han caído en desuso y se han sustituido por el moderno convertidor LD, en el que solo se insufla O2 con una lanza, por la boca del convertidor.

Aleaciones Hierro-Carbono

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Todas las posibles aleaciones Hierro - Carbono y sus “formas” con la temperatura están representadas en lo que se llama el “Diagrama de Equilibrio de Fases Sistema “Hierro Carbono” (Ver gráfico) con la porción del diagrama hasta 6,67% en peso del carbono.
        El Fierro y los aceros constituyen más del 80% en peso de todas las aleaciones que se usan, a causa de ser uno de los elemento más abundante en la corteza terrestre.
        Las formas alotrópicas de Fierro permiten la formación de una gran variedad de microestructuras, es decir, se pueden lograr muchas propiedades físicas diferentes. Por ejemplo la resistencia de los aceros puede variar entre 200 y 2000 Mpa con ductilidad adecuada.

En este diagrama se pueden analizar distintas cosas. Primeramente se puede observar el punto de fusión del hierro puro (0% C) es 1535º C y luego que se agrega carbono disminuye el punto de fusión de la aleación hasta llegar a 1130º C cuando contiene 4.26% Carbono y luego con mayor cantidad de carbono vuelve a subir el punto de fusión. Por esa razón ese punto mínimo se llama “eutéctico” del griego “fácil fusión” y es muy importante para poder licuar el metal y verterlo en moldes.  Otro aspecto importante es el que se refiere a la máxima solubilidad de carbono en la red de hierro (sólido) que se produce a 1148º C y es de 2.11% C.

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