Procesamiento y aplicaciones de los materiales ferrosos y análisis de los tipos de aceros y aleaciones de fierro utilizadas en dispositivos de ingeniería.

[pic 1][pic 2]UNIVERSIDAD JUAREZ AUTONOMA DE TABASCO

DIVISION ACADEMICA DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA

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NOMBRE:

Leonardo Daniel Sánchez Iguerra

ASIGNATURA:

TECNOLOGIA DE LOS MATERALES

TRABAJO:

Procesamiento y aplicaciones de los materiales ferrosos y análisis de los tipos de aceros y aleaciones de fierro utilizadas en dispositivos de ingeniería.

INDICE

INTRODUCCION        3

Procesamiento y aplicaciones de los materiales ferrosos        4

Proceso de la fundición de materiales ferrosos        4

Fundición especial        6

PROCESOS DE OBTENCIÓN DEL ACERO Y OTROS PRODUCTOS FERROSOS        7

HORNO ALTO        8

Materia prima del horno alto        8

Funcionamiento del horno alto        8

Transformación del arrabio en acero        9

Horno eléctrico        10

Obtención de acero a través de chatarra        10

Materias primas del horno eléctrico        11

Características del horno eléctrico        11

Funcionamiento del horno eléctrico        11

APLICACIONES DE LOS MATERIALES FERROSOS        12

Análisis de los tipos de aceros y aleaciones de fierro utilizadas en dispositivos de ingeniería.        13

SISTEMA DEL INSTITUTO AMERICANO DEL HIERRO Y EL ACERO        13

Aceros para herramientas endurecidas en agua        14

Aceros para herramientas resistentes al impacto        14

Aceros para herramientas endurecidos en aceite de trabajo en frio        14

Aceros para herramientas endurecidas en aire de trabajo en frio de aleación media        14

Aceros para herramientas de alto contenido de carbón, alto contenido de cromo de trabajo en frio.        15

Aceros para formado        15

Aceros para trabajo en caliente        15

Aceros de alta velocidad        15

TABLA TIPOS DE ACEROS Y USOS        17

Bibliografía        19

INTRODUCCION

Los metales férricos son aquellos que tienen como elemento base el hierro, si prestamos atención a nuestro alrededor podemos comprobar que muchos de los objetos contienen partes fabricadas con estos metales.

La metalurgia es la técnica que se encarga de la extracción, el tratamiento y la transformación de los metales para la fabricación de todos estos objetos

Los metales puros tienen poca utilidad en la industria, ya sea por contener impurezas o por no poder cumplir una serie de especificaciones técnicas. Para conseguir estas especificaciones y determinadas propiedades, se mezclan los metales puros con otros metales o no metales formando aleaciones.

Podremos definir entonces que una aleación es todo producto que resulta de la unión de dos o más elementos químicos, un de los cuales es metálico, como resultado, algunas propiedades como la tenacidad y la dureza mejoran considerablemente.

Procesamiento y aplicaciones de los materiales ferrosos

Los metales ferrosos son aquellos que se utilizan en la actualidad, debido a la gran oportunidad económica que traen las técnicas de extracción de estos minerales como los procesos para obtener el metal.

Dichos minerales de hierro que se obtienen de la corteza terrestre tienen que ser sometidos a unos procesos para poder obtener el hierro puro; pero, así como se utiliza el hierro puro, también se encuentran las aleaciones.

Las aleaciones no son más que combinaciones de dos o más elementos químicos, donde al menos uno es metal. Estas aleaciones de hierro se consiguen agregando a dicho metal, carbón.

Proceso de la fundición de materiales ferrosos

Una fundición es una aleación de hierro-carbono, la cual puede tener otros elementos químicos. Sus principales características dependen tanto de su proceso de fabricación como de su composición. Los procesos de fundición se clasifican en:[pic 4]

Fundición ordinaria: este tipo de fundición de metales ferrosos contiene únicamente hierro y carbono. Existen tres tipos:

Fundición blanca: Las fundiciones blancas son aquellas aleaciones de hierro y carbono que terminan su solidificación a 1.148 ºC, siguiendo la siguiente transformación eutéctica:

Aleación líq. (4,3%C) → Austenita (2,1%C) + Fe3C (6,67%C)[pic 5]

Este agregado eutéctico de austenita y cementita, que forma el constituyente matriz de las fundiciones blancas, recibe el nombre de ledeburita. Esta es la característica general de toda fundición blanca, es decir, que el intervalo de solidificación termina en la eutéctica, por lo que todas presentan ledeburita.

Por tanto, se llama ledeburita al constituyente eutéctico que se forma al enfriar la fundición líquida de 4,3% C siguiendo el diagrama hierro-cementita meta-estable, y que está formada por 52% de cementita (al 6,67%C) y 48% de austenita (al 2,1% C)

Fundición gris: Las fundiciones grises representan más del 90% de todas las fundiciones, son aquellas donde el carbono aparece en forma de grafito debido a que solidifican según el diagrama estable, es decir, los constituyentes de equilibrio durante la solidificación son austenita y grafito libre, y por consiguiente no presentan ledeburita.

Para que una fundición siga el diagrama hierro-carbono estable al solidificar, deberá poseer un alto potencial gratificante (que se traduce en poseer un alto contenido en silicio, normalmente entre un 2 y el 3% de Si) y/o también seguir una velocidad de enfriamiento muy lenta.

Por tanto y resumiendo, entre los principales factores que van a favorecer la solidificación estable, y por tanto la formación de fundición gris, son:

Una lenta velocidad de enfriamiento de la colada, que es más fácil de conseguir si las piezas son grandes y voluminosas. De hecho, una misma fundición dependiendo de sus condiciones de enfriamiento, puede solidificar como fundición blanca o como fundición gris. hay que decir también que la propiedad mecánica de toda fundición gris va a venir determinada por tres factores fundamentales:

- la ausencia de carburos

- la forma, tamaño y distribución del grafito

- la microestructura de la fase matriz

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En cuanto a la microestructura, la fase matriz más habitual de las fundiciones grises es la perlita. De cualquier manera, si la velocidad de enfriamiento es muy lenta o si el potencial gratificante de la aleación es elevado se pueden obtener matrices también ferrito-perláticas o incluso ferrificas, en cuyo caso la resistencia mecánica disminuye.

Fundiciones atruchadas: Las fundiciones atruchadas se caracterizan por tener una matriz de fundición blanca combinada parcialmente con fundición gris, dado que en este caso la aleación solidifica, en parte siguiendo el diagrama estable y, en parte, siguiendo el meta-estable.

De ahí deriva que se denominen fundiciones atruchadas, porque presentan, simultáneamente, grafito y ledeburita, que le confiere su peculiar coloración moteada, parcialmente blanca, parcialmente gris.

Fundición especial

Este tipo de fundición de metales ferrosos utiliza las fundiciones ordinarias como materia prima con el fin de posteriormente someterlos a un tratamiento térmico. Así pues, entre sus principales tipos se encuentran a continuación:

Maleable de grafito nodular o esferoidal: en esta se toma la fundición gris y se le agrega magnesio y cerio. Posteriormente se vierte en un molde para que se enfrié a una temperatura ambiente.[pic 7]

Maleable de corazón negro: en este tipo de fundición de metales ferrosos se adapta la pieza de fundición blanca. Luego se cubre nuevamente la pieza de arena para posteriormente introducirla en el horno a 900 grados por seis días. Finalmente se debe dejar enfriar por cinco días hasta que alcance una temperatura ambiente.[pic 8]

Maleable de corazón blanco: en este tipo de fundición de metales ferrosos se debe moldear la pieza en fundición blanca. Para ello se debe cubrir de mineral de hierro y posteriormente debe ser introducida en el horno a 1000 grados en un periodo de diez días. Finalmente se debe dejar enfriar por cinco días hasta que la misma obtenga una temperatura ambiente.[pic 9]

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