Clasificacion de los aceros segun su porcentaje de carbono

SIDERURGIA:

1. ALTO HORNO

El alto horno trabaja a contra corriente, es intercambiador químico y térmico. A medida que los gases ascienden le transfieren calor a la carga y reaccionan químicamente.

La carga sólida se introduce por el tragante, que cuenta con un sistema de doble o triple campana para evitar la despresurización del horno, el material desciende en forma circular por las paredes del horno para evitar taponamiento del sistema y permitir la correcta evacuación de los gases. Esta zona alcanza los 400°C.

Debajo se encuentra la cuba, en donde los materiales descienden y permite que se acomoden en forma de capas. Es una zona de reducción y su temperatura oscila entre los 900 y 400°C.

En el vientre la temperatura va de 900 a 1200°C, tiene forma cilíndrica y se llama zona de carburación.

Más abajo encontramos el Etalaje, zona de fusión. Tiene forma de cono truncado invertido. Esta reducción de la sección se debe a que el material va disminuyendo su volumen a medida que va descendiendo. La temperatura de esta sección alcanza 1800°C.

Por último en el Crisol es el lugar donde se recibe el material fundido. Sobre él flota la escoria. Su temperatura puede alcanzar los 2000°C. En la parte superior del crisol se encuentra la boca de descarga de la escoria y en la inferior la descarga del arrabio, llamada agujero de colada o piquera. Está cerrada mediante un tapón de material refractario de secado instantáneo que se repone cada vez que se produce la descarga.

Entre el crisol y el etalaje se encuentra el anillo de toberas por donde se inyecta el comburente y a veces el fuel oil o gas natural.

Las paredes del Alto Horno están revestidas con material refractario. Cada vez que se baja más a través del horno como la temperatura aumenta, hay más alúmina. Tiene revestimiento interno que es de material refractario compuesto de sílico alúmina SiO₂+Al₂O₃

Materias primas para elaborar arrabio:

• Coque (combustible)

  
  Producto negro y poroso que sale de la destilación de determinadas mezclas de carbono. El 43% del arrabio es coque. El componente básico del coque es la hulla grasa de llama corta. A veces se mezcla con turba. El coque está compuesto por 90% de carbono, 1-1,5% de H₂0 de evaporación.

• Comburente:

  
  Aire.

• Nuevos combustibles:

  
  Se esta usando una mezcla de coque y fuel oil o gas natural. Esto  permite disminuir el coque y hacer altos hornos más bajos y de menor diámetro.

• Fundente:

  
  Piedra caliza (ácida), Dolomita (básica). Facilitan la fusión del mineral. Se combinan con las impurezas para formar la escoria. El aire caliente que ingresa por abajo se calienta en la torre de Cowper.
  

• Carga metálica:

  
  

Sínter

: Se hace con finos de planta. Trae mucha escoria. Se juntan los finos aglomerados y se ponen en una cinta trasportadora permeable. Se forma un producto aglomerado con material aglomerante con un tipo de unión vítrea (tiene muchos volátiles y el sínter se hace poroso). Cuando llega al final de la cinta el Sínter ya está preparado a 900°C-1000°C. Se tira a unas piletas que producen que el sínter se haga quebradizo y luego se lleva a triturar. Tiene menos contenido de hierro. Para usarlo en el alto horno debe tener de 6 a 45mm.

Pellet

:

Se pone una pasta aglomerante y el material fino con alto contenido de hierro. Se ubican en un disco que gira y se forman bolas de Pellet. Tiene alto contenido de hierro. Para usarlo en el alto horno debe tener un tamaño de entre 6 a 19mm.

La función del alto horno es

:

  1- reducir los minerales de hierro, extraer oxígeno de óxidos.

                                                  2-
Separar la ganga. Se queda con la Mena (óxido de hierro). La ganga se fusiona y forma escoria. Para que la escoria cumpla determinados requisitos se agregan fundentes.

Descripcion del proceso:

• Materiales ingresan por arriba del alto horno.
• Aire caliente entra por abajo: Se agrega Oxígeno para aumentar la oxidación.
• Aire caliente se combina con el coque.
• Se forma CO₂ se combina con el coque → CO.
• Entre 250° y 700° → reducción indirecta.
• A los 1500°C → reducción directa → Hierro
• Carburación → se agrega C → baja la temperatura de fusión.
• Sangrado del horno de 3 a 4hs.
• Se agregan también: Silicio, Manganeso, Fósforo y Azufre.

Escoria

Enfría rápidamente por tener estructura amorfa. Se tritura y lava. Luego se clasifica según su granulometría. composición parecida al cemento Portland.

Se generan utiliza como materia prima para cemento para construcción.

Para elaborar 1 Ton de Arrabio se utilizan:

• 2 Ton de mineral (depende su concentración)
• 1 Ton de Coque
• ½ Ton de fundente
• 5 ½ Ton de Aire

Además 1 Ton de escoria y 7 Ton de gases de alto horno.

Gases de alto horno:

Se eliminan por arriba del horno. Arrastran gran cantidad de material particulado que se pasa por pulverizadores, se baja su velocidad de manera que las partículas sedimenten. Los sedimentos contienen hasta 40% de hierro metálico, por lo que se lo compacta en forma de pellets y se vuelve a cargar al horno. Finalmente los gases se acumulan en un gasógeno para usarlo como combustible. 

Producto:

Arrabio

:             

Hematítico:

Contenido de fósforo menor o igual a 0,30%

                                               4% de Carbono

                                               0,04 de azufre

                                               0,80 de manganeso

                                               0,35 de Silicio Hematítico

Fosforoso:

Contenido de fósforo mayor o igual a 1,50%

1. CONVERTIDOR DE OXÍGENO

Es un proceso de fabricación de acero de bajo costo. Lo realiza a través de un proceso de regulación automática por convección. El LD realiza un proceso de conversión al oxígeno.

El producto es acero común al carbono.

La carga consiste en Arrabio hematítico (de bajo fósforo), chatarra precalentada a más de 800°C.

La energía que se usa sale del mismo proceso, sale de las reacciones químicas exotérmicas (de oxidación), que se producen durante el proceso:

C + O à CO
Mn + O à MnO

Si + 2O à SiO₂
2P + 5O à P₂O₅

En el convertidor se usa como fundente cal.

Por la lanza de cobre electrolítico refrigerado por agua se sopla oxígeno a alta presión que queda disuelto en el baño. El oxígeno oxida todos los materiales que están en exceso.

El O₂, entonces sirve para eliminar impurezas en exceso.

El refractario está compuesto por Magnesita (óxido de magnesio) y Dolomita (Carbonato doble de calcio y magnesio).

La chatarra usada es de buena calidad y se usa para bajarle el costo al proceso.

Proceso:

1. Ingresa la carga: Arrabio líquido del Alto horno, chatarra precalentada con gases del LD.
2. Lanza sopla cerca del baño y después lejos (Proceso de regulación automática). El material se oxida.
3. Se toman muestras, se ajusta la composición.
4. Se enfría.
5. Colada, luego se repite el proceso.

Para el acero comúnà Se elimina escoria y se realiza colada.

Para aceros especialesà Se incluye escoria reductora y se hace ajuste de composición, se agregan aleantes y se realiza la Colada.

1. TRATAMIENTOS TERMICOS:

   
   

• Ablandamiento

Recocidos:

1. Recocidos de regeneración:

   
   

• Recocido de regeneración completa:

  
  

El recocido se efectúa en la base austenitica para los aceros hipoeutectoides por encima del punto critico AC₃ y A₃₂₁ en unos 20 a 40 ºC (temperatura critica superior), durante el periodo de austenizacion completa. Luego se realiza un enfriamiento lento en el horno

• Recocido Parcial o de Austenizacion Incompleta:

  
  

Para los aceros hipereutectoides no es conveniente austenizar completamente la estructura y la temperatura de tratamiento está comprendida entre la temperatura crítica superior e inferior, a los efectos de evitar fragilidad en el calentamiento excesivo. En este caso la cementita no llega a disolverse totalmente.

Se calienta respetando las siguientes condiciones:

A-Ser lo más uniformemente posible

B-Llegar necesariamente al núcleo de la pieza

C-No sobrepasar cierta velocidad de enfriamiento. Para evitar tensiones

La permanencia a temperatura depende de:

a. masa

b. Temperatura

c. velocidad de calentamiento

d. Clase del acero

El enfriamiento es lento en horno obteniéndose una estructura con perlita gruesa.

Los objetivos son los mismos que en regeneración total.

1. Recocido Subcritico:

   
   

Se realiza a temperatura por debajo de la temperatura crítica inferior, su uso es frecuente para ablandar materiales endurecidos por el trabajo en frío en chapas y alambres, y por estampado, laminado o trefilado.

El recocido subcrítico de ablandamiento, produce la recristalización y la consiguiente desaparición de tensioes y acritud. Afecta a la ferrita y en los aceros de >0,4% de C aparece como granos uniformes en contraste con la perlita deformada. En este caso se conoce al recocido como Subcrítico de ablandamiento.

En el caso de los aceros de baja aleación el fin perseguido es disminuir la acritud (endurecimiento por deformación). Se lo denomina Recocido subcrítico contra acritud.

Es útil para aceros con menos de 0,4 % de carbono. En general el enfriamiento es al aire.

1. Recocidos isotérmicos - FALTA

• Normalizado: Descripción y objetivo que persigue

  
  

Consiste en austenizar totalmente el acero, calentando a temperaturas superiores entre 50-70°C sobre la temperatura crítica superior y luego enfriarlo al aire. Se intenta obtener una estructura Ferrita-Perlita y perlita laminar fina.

Este tratamiento tiene por finalidad corregir la estructura de Widmanstatten, afinar el grano de los aceros brutos de colada, laminados o forjados o sobrecalentados durante la austenización. Y también como paso previo a un temple.

Para el caso de aceros hipoeutectoides los resultados de un normalizado en comparación a un acero recocido de regeneración completa de igual contenido de C, se obtiene una mayor proporción de Perlita, menor tamaño de ferrita proeutectoide, menor separación de las láminas de cementita y menor cantidad de ferrita en el interior de la perlita. El límite elástico, la resistencia a la rotura, dureza y casi siempre la tenacidad del acero normalizado resultarán mayores que un acero recocido.

Austenizacion Total:

El recocido se efectúa en la fase austeítica para los aceros hipoeutectoides y eutectoides, calentándolos por encima de la temperatura crítica superior en unos 20 a 40°.

El principal objetivo de los Recocidos (en general) es el ablandamiento del acero; regenerando total o parcialmente la estructura, obteniéndose fases más estables según diagrama Fe-Fe3C y eliminando tensiones.

Sus propósitos en general son:

• Eliminación de tensiones internas producidas durante algún tratamiento previo.
• ablandamiento para el logro de determinadas condiciones mecánicas.
• Ablandamiento para su mejor mecanización.
• Disminución del tamaño de grano en materiales deformados en frío.
• Obtención de una determinada microestructura.

1. ACEROS:

   
   

Clasificación:

• Composición química

  
  Aceros al C, de baja Aleación o Inoxidables.

• Procesos de fabricación

  
  Aceración al O2 u Horno eléctrico.

• Proceso de terminación

  
  Laminado en caliente o en frío.

• Forma del producto

  
  Barra, chapa, cinta o tubo.

• Práctica de desoxidación

  
  Calmado, semicalmado o efervescente.

• Microestructura

  
  Ferrítica, perlítica y martensítica.

• Nivel de resistencia requerida

  
  Según Norma ASTM.

• Tratamiento térmico

  
  - Recocido.
                                                    - Temple y revenido.
                                                     - Procesado termomecánico.

• Calidad

  
  Apto forja o calidad comercial.

• Al carbono

  
  

• Aceros para Herramientas: Atributos (resistencia y dureza)

  
  

En la mayoría de los casos nos encontramos con que son varios los tipos e incluso las familias de aceros que nos resolverían satisfactoriamente un determinado problema de herramientas, lo que hace que la selección se base en otros factores, tales como productividad prevista, facilidad de fabricación y costo. En última instancia es el costo de las herramientas por unidad de producto fabricado el que determina la selección de un determinado acero.

Los aceros de herramientas, además de utilizarse para la fabricación de elementos de máquinas, se emplean para la fabricación de útiles destinados a modificar la forma, tamaño y dimensiones de los materiales por arranque de viruta, cortadura, conformado, embutición, extrusión, laminación y choque.

De todo lo dicho se deduce que, en la mayoría de los casos, la dureza, tenacidad, resistencia al desgaste y dureza en caliente constituyen los factores más importantes a considerar en la elección de los aceros de herramientas.
No obstante, en cada caso en particular hay que considerar también otros muchos factores, tales como la deformación máxima que puede admitirse en la herramienta; la descarburización superficial tolerable; la templabilidad o penetración de la dureza que se puede obtener; las condiciones en que tiene que efectuarse el tratamiento térmico, así como las temperaturas, atmósferas e instalaciones que requiere dicho tratamiento; y, finalmente, la maquinabilidad.

Penetración del temple:

La mayor o menor penetración del temple es función de la templabilidad de cada clase de acero en particular. La clasificación dada en función de la templabilidad está establecida en el supuesto de que se utilicen los medios de temple recomendados. Los aceros de temple superficial, entre los que se encuentran los aceros de herramientas al carbono, los aceros al tungsteno, se templan por lo general en agua. La templabilidad de los aceros aumenta con el contenido en elementos de aleación, excepto en el caso del cobalto, el cual es único elemento que la hace disminuir. Para que en una sección grande la tenacidad tenga en toda ella un valor elevado, conviene elegir un acero de alta aleación.

Tenacidad:

En el caso de los aceros de herramientas, el término tenacidad se refiere más a la capacidad de sufrir golpes sin rotura que a la facultad de absorber energía durante la deformación. La mayor parte de las herramientas tienen que ser piezas rígidas, y por lo general cualquier deformación que presenten, por pequeña que sea, las hace inservibles. Los aceros de herramientas con contenidos en carbono medios y bajos, son los que presentan mejor tenacidad y constituyen el material utilizado en la fabricación de herramientas resistentes al choque.

Dureza en caliente:

Esta propiedad expresa la resistencia que presenta el acero al ablandamiento a temperaturas elevadas, y viene reflejada, en cierto modo, por la resistencia que ofrece el material al revenido, la cual constituye un factor importante a considerar en la elección de los aceros de herramientas que trabajen a más de 500ºC es fundamental que posean aleación, formadores de carburos duros y estables, mejora generalmente la resistencia la ablandamiento a temperaturas elevadas, destacando en este sentido los aceros que contienen grandes cantidades de tungsteno, cromo y molibdeno.

Maquinabilidad:

Esta propiedad indica la mayor o menor facilidad que presenta el material a su mecanización y a la obtención de un acabado perfecto. Los factores que influyen en la maquinabilidad de los aceros de herramientas son la dureza en estado de recocido, la micro estructura del acero y la cantidad de carburos presentes.

En comparación con los aceros aleados normales, los aceros de herramientas son mucho más difíciles de mecanizar. El acero de herramienta que presenta mejor maquinabilidad tiene un índice aproximadamente igual al 30%, por lo tanto como referencia para comparar la maquinabilidad de los distintos aceros de herramientas. La maquinabilidad y facilidad de trabajo de los aceros de herramientas disminuye al aumentar el contenido de carbón y elementos de aleados. Conforme aumenta el contenido en carbono y elementos de aleación en los aceros, carbono en combinación con elementos que tienen gran tendencia a formar carburos, como el vanadio, el tungsteno, el cromo y el molibdeno, reduce la maquinabilidad al formarse gran número de partículas duras de carburo, que no se disuelven en el recocido.

Resistencia a la descarburación:

Ya que ésta determina la instalación a utilizar en el tratamiento térmico, y la cantidad de material que es necesario quitar de la superficie después del temple. La descarburación tiene lugar normalmente cuando los aceros se calientan a temperaturas superiores a 704ºC t salvo que el material se proteja en el calentamiento por algún procedimiento, como, por ejemplo, mediante la utilización de una atmósfera protectora, es probable que la superficie del acero pierda algo de carbono. Esta descarburación es la causa de que en el temple la superficie no se endurezca, sino que quede blanda.

Los aceros de herramientas al carbono son los que menos se descarburan. Los aceros para la fabricación de herramientas para trabajos de choque presentan una resistencia a la descarburación baja; los utilizados en las herramientas para trabajos en caliente se consideran que tienen una resistencia mediana, y la mayoría de los restantes aceros de herramientas ofrecen una resistencia a la descarburación buena.

• Aceros Rápidos

  
  

Entre los aceros de herramientas, este tipo es el más aleado, y los aceros que lo forman contienen normalmente grandes cantidades de tungsteno o molibdeno junto con cromo, vanadio y a veces cobalto. El contenido de carbono varía entre 0,7 y 1%, aunque en algunos pueden llegar a valer hasta un 1,5%.

La principal aplicación de estos aceros es la fabricación de herramientas de corte, aunque también se utilizan en la construcción de matrices de extrusión, herramientas para bruñir y punzones de corte.

Presentan una dureza en caliente excelente y una resistencia al choque bastante buena. Entre sus cualidades tenemos buena indeformabilidad, buena resistencia al desgaste, maquinabilidad regular, y una resistencia a la descarburación entre regular y baja, pudiendo templarse en aceite, al aire o en sales fundidas.

Los aceros rápidos se pueden clasificar en dos grupos: aceros con molibdeno y aceros con tungsteno.

1. ACEROS INOXIDABLES:

   
   

• Martensitico

  
  :

• Aceros inoxidables con Cr (12 – 17%) y C (> 0.15%) que pueden ser austenizados y luego transformados martensíticamente.
• Tienen propiedades mecánicas comparables a la de aceros de baja aleación templados y revenidos (alta resistencia mecánica).
• La dureza y resistencia depende principalmente de nivel de C.
• A mayor %C mayor %Cr para obtener mayor resistencia a la corrosión.
• El revenido hace que siempre estén presentes numerosos carburos en la estructura de estos aceros y en consecuencia el nivel de Cr disuelto en la matriz es menor que para los inoxidables ferríticos o austeníticos.
• En consecuencia, los aceros inoxidables martensíticos son aceros en los que pueden lograrse alta resistencia mecánica pero sacrificando resistencia a la corrosión.

Aplicaciones

Piezas tratadas térmicamente, piezas de maquinarias, componentes de bombas, cuchillería, instrumentos quirúrgicos, válvulas, etc

• Ferrificó:

  
  

• Aleaciones Fe-Cr con bajo contenido de C (Cr: 11.5 – 30.0%).
• A mayor contenido de Cr la fragilización se agrava, junto con el nivel de intersticiales (C+N) y el tamaño de grano.
• Presentan además fragilización de los 475ºC por formación de una fase rica en Cr.
• Al igual que en los austeníticos, el Ti y el Nb se usan para estabilizar al acero frente a la precipitación de carburos de Cr.
• Al ser alfágenos por los principales elementos de aleación, no se necesita compensar la estructura con otros aleantes.
• Rm: 500 – 600 MPa y RP0.2: 300 – 400 MPa.

Aplicaciones

Adornos decorativos, tanques para ácido nítrico y cestas de recocido, piezas de hornos, toberas, cámaras de combustión, etc.

• Austenitico:

  
  

• Cr: 16 – 26% y Ni: 6 – 20%
• Alta ductilidad, mayor del 50%.
• Sufren sensibilización
• Sufren corrosión bajo tensión. Con el agregado de Ni se mejora su comportamiento.
• El Mo mejora la resistencia al picado.
• Son difíciles de maquinar.
• Rm: 500 – 600MPa y RP0.2: 250 MPa.

Aplicaciones

Adornos, equipos para manejo de alimentos, cubiertas para aviones, antenas, resortes, productos arquitectónicos, intercambiadores de calor, componentes de hornos, muflas, etc. 

Sensibilización de aceros austeniticos

Se produce en los aceros austeníticos (Cr: 18-30%, Ni: 8-20 y C: 0.03-0.15%) donde la solubilidad a 1.100ºC del C es de 0.5%.

Se templan (solubilizan) a 1.050-1.100ºC.

La permanencia en el rango de 550-800ºC produce la reyección del C en forma de carburos Cr₂₃C₆, en borde de grano, dejando una zona adyacente con menos de 12% de Cr, susceptible al ataque corrosivo.

Este problema es muy común en soldaduras.

Soluciones

1- Después de soldar solubilizar y enfriar rápido

2- Reducción del contenido de C por debajo de 0.03%

3- Agregado de fuertes formadores de carburos (Nb o Ti)

4- Control de la cinética de precipitación agregando de Mo

Resumen General Aceros Inoxidables:

1. TITANIO:

   
   

Generalidades:

• PROPIEDADES

  
  

• CARACTERISTICAS

  
  

• Procesamiento primario: Horno de Fusión por arco en Vacío (VAR).
• La fusión debe ser en vacío.
• Son aplicables todos los métodos de trabajado de metales convencionales.
• Es el 4° metal estructural más abundante del planeta.
• Rusia mayor productor seguido por Japón, EE.UU. y China.
• 6 veces el costo del Aluminio y 10 veces el costo del acero inoxidable.

• USOS

  
  

• Obtención del Titanio

  
  

Método Kroll:

El proceso Kroll fue el primer proceso que permitió la obtención de cantidades apreciables de titanio puro, y se sigue utilizando mayoritariamente en la actualidad. El proceso convencional de extracción convierte las arenas metalíferas en tetracloruro de titanio, que luego reacciona con magnesio líquido, para producir titanio metal y cloruro de magnesio. Ese proceso hay que hacerlo por lotes, por lo que es caro, intensivo en mano de obra y relativamente lento, logrando al final del proceso, sólo unas pocas toneladas de titanio en cada vaso reactor. La producción masiva con este método es difícil, ya que presenta una serie de limitaciones.

El proceso consta de los siguientes pasos:

1. Obtención de tetracloruro de titanio por cloración a 800°C, en presencia de carbón, mediante la reacción:

TiO2 + Cl2 + C → TiCl4 + CO2

1. Se purifica el tetracloruro de titanio mediante destilación fraccionada.

1. Se reduce el TiCl4 con magnesio o sodio molido en una atmósfera inerte, con la reacción:

TiCl4 + 2Mg → Ti + 2MgCl2

1. El titanio forma una esponja en la pared del reactor, la cual se purifica por lixiviación con ácido clorhídrico diluido. El MgCl2 se recicla electrolíticamente.

1. Se compacta la esponja resultante. Si se reduce el TiCl4 mediante sodio en lugar de magnesio, la esponja resultante es granular, lo que facilita el proceso de compactación.

1. Se funde la esponja en un horno con un crisol de cobre refrigerado, mediante un arco eléctrico de electrodo consumible en una atmósfera inerte.

Una vez llegado a este punto el proceso se terminaría pero en ocasiones se desea mejorar la pureza y homogeneidad del lingote por lo que se repetiría el paso anterior, es decir;  se realiza un primer procesado en el cual los lingotes se convierten en productos generales de taller. Se realiza un segundo procesado, en el que se obtienen las formas acabadas de los productos realizados.

• Tratamiento Térmico de las aleaciones de Titanio

  
  

• Alivio de tensiones

  
  Todas las aleaciones.

• Recocido

  
  Mejora la maquinabilidad y ductilidad.

• Solubilización y precipitación

  
  Aumento de la resistencia mecánica. Sólo para las aleaciones β y α + β.

• Temple

  
  Β en aire, α + β en agua con 5% de NaCl.

• Aleaciones:

Beneficios de las Aleaciones de Titanio

• Alta relación » resistencia/densidad.
• Buenas propiedades mecánicas hasta 5500C.
• Alta resistencia a la corrosión.
• Muy buena relación Costo/Beneficio.

Resumen aleaciones de Titanio:

1. ALUMINIO:

   
   

Generalidades:

• PROPIEDADES

  
  

• CARACTERISTICAS

  
  

• Densidad muy baja. Porque disminuye el peso de lo que se quiere construir (Ej: carrocería de aluminio para camión de transporte).
• Punto de fusión muy bajo.
• Calor específico muy alto.
• Conductividad eléctrica y térmica buena, pero de un 60% de la del Cobre.
• Resistencia mecánica baja. Un aluminio recocido no pasa de los 5-7 Kg/mm².
• Ductibilidad elevada. Alta capacidad de conformación plástica. Ej: Extrusión en frío.
• El aluminio puro solo se usa para film de aluminio de cocina o latas, o para conductores eléctricos o térmicos. En otros casos se los utiliza aleados o se los endurece en frío con deformación plástica.
• Excelente resistencia a la corrosión.
• El aluminio cristaliza en el sistema FCC (mayor cantidad de sistemas de deslizamiento)
• Gran tendencia a oxidarse (forma alúmina que auto-protege la estructura).
• Las aleaciones de Al pueden ser de Forja o de Fundición.

• USOS

  
  

• Industria aeronáutica, aeroespacial, naval, en máquinas rotativas y recíprocas (para disminuir las cargas de inercia).
• En una estructura móvil, la disminución del peso del metal usado no solo se traduce en ahorro del peso del propio metal sino también el de la planta motriz que mueve la estructura y de sus instalaciones secundarias, esto hace que la disminución del peso total sea mayor que la que se debe solo al material.
• Actualmente una de las aleaciones más usadas en conductores de alta tensión.
  
• Perfiles de Al es la extrusión en caliente que permite obtener una amplísima variedad a muy bajo costo.
• Por su reflectividad, se utiliza para recubrimientos en reflectores, espejos, etc.
• Gran aplicación en la industria de la producción, almacenaje y transporte de los gases licuados, así como en otras aplicaciones criogénicas en la industria química.
• Las aleaciones de Al tienen propiedades antichispa, esto es mandatario cuando se trabaja en ambiente con peligro potencial de explosiones (por ejemplo en minería).
• Por su excelente respuesta al anodizado permite la obtención de diferentes colores y la formación de capas aislantes (usado en la fabricación de capacitores de Al)
  .

• Obtención del Aluminio – Electrolisis:

  
  

La gran afinidad del Al con el oxígeno hace que se necesite mucha energía para separar el metal de su óxido (estado combinado).

En la industria del Al se denomina Al primario al que se obtiene a partir de su mineral, para diferenciarlo del que resulta del reciclado de los productos de Al, el que se denomina Al secundario.

Los minerales de Al se denominan genéricamente bauxitas y están formados por la alúmina (Al2O3) y sus variedades hidratadas (Al2O3.H2O y Al2O3.3H2O), óxido de Fe (Fe2O3), sílice (SiO2), y rutilo (TiO2).

La obtención del Al a partir de su mineral comienza con la disminución del resto de los óxidos en el mineral para obtener alúmina hidratada más pura. El proceso para separar los óxidos no deseados se denomina procedimiento Bayer y consiste en un "ataque" con una solución concentrada de soda cáustica a una T entre 140 y 240°C y bajo presión en autoclaves. La alúmina hidratada de la bauxita se solubiliza formando aluminato de Na..

Para volver a obtener alúmina hidratada se baja la T hasta 40 a 65°C y se diluye el licor, la reacción anteriormente descrita progresa entonces hacia el otro lado haciendo que precipite la alúmina. Esta precipitación es normalmente muy lenta y debe ser catalizada con la propia alúmina que debe agregarse.

El descenso de la T y la dilución del licor se obtiene usualmente mediante la introducción en el autoclave de la solución acuosa que se extrae de los lodos rojos.

El siguiente paso consiste en calcinar la alúmina para obtener alúmina anhidra (libre del agua de constitución). Esto se realiza en hornos a una T entre 1200 y 1300°C obteniéndose alúmina a y g.

La alúmina obtenida es de alta pureza, pero aún contiene muy pequeñas proporciones de SiO2, Fe2O3, y NaO2.

La separación del Al de su óxido se realiza mediante electrólisis a una T de aproximadamente 950°C.

Los electrodos (ánodos) son de C aglomerado, el fundente usado es la criolita (es un fluoruro compuesto de Na y Al) que además cumple la función de electrolito, y el cátodo es el propio crisol (que también es de C) del horno-cuba en que se realiza el proceso. Se hace pasar una gran corriente (hasta unos 300.00 A) a bajo voltaje (entre 4 y 4,5 V), la misma hace que se descomponga la alúmina, el Al va hacia el cátodo y se deposita en el fondo del crisol de C, mientras que el oxígeno va hacia los electrodos ánodos y se quema junto con el C de los mismos.

Mediante este sistema, para producir 1 t de Al se necesitan unos 13.000 kWh, mientras que para producir la misma cantidad de Al secundario (reciclado) se necesita una energía entre 5 y 6 veces inferior, esto pone en claro la importancia del 8 reciclado para este metal. Actualmente el 30% de la producción mundial de Al es Al secundario, en Europa esta cifra llega al 35%.

El Al de la electrólisis posee una pureza de entre 99,4 y 99,8%, siendo el Fe y el Si las principales impurezas (que provienen de la bauxita).

La alta T usada en la electrólisis hace que el Al contenga además cierta cantidad de H, oxígeno en forma de óxidos de Al, y cierta proporción de criolita. Esto hace necesaria una última etapa llamada afino cuyo objetivo es disminuir la cantidad de H e inclusiones de óxido de Al, así como otras impurezas y además alear al metal de modo de lograr la composición final deseada.

En este afino se usan fundentes (para proteger al baño líquido del oxígeno), desoxidantes (para eliminar las inclusiones de óxidos), y desgasificadotes (que eliminan principalmente el H en solución).

• Aleaciones

  
  

térmico de endurecimiento del aluminio

El tratamiento térmico de endurecimiento del aluminio consiste en 3 etapas:

1. Solubilización
2. Temple inverso
3. Envejecimiento

1era etapa de Solubilización:

Se realiza a la izquierda de la isoterma que pasa por el punto eutéctico. Se calienta el material hasta la “Temperatura de Homogeneización” a la izquierda del eutéctico, para que toda aleación esté constituida por solución α de Cu en Al.

2da etapa de Temple:

Para que toda la aleación esté constituida por solución α de Cu en Al, deberíamos enfriar lentamente. En este caso al atravesar la línea del límite de solubilidad sólida total del cobre en el aluminio, empieza a disminuir el porcentaje de cobre disuelto, que al "sedimentarse" reacciona con el aluminio formando el compuesto químico Al₂Cu, cada vez en mayor proporción hasta un cierto límite.

Pero si en lugar de enfriar lentamente desde la temperatura de recocido esta aleación de aluminio, la enfriamos bruscamente no se precipita el compuesto químico y queda formada la aleación a la temperatura ambiente casi exclusivamente por solución sólida α del elemento aleado, en este caso, Cu en aluminio, en condición metaestable.

3era etapa de Envejecimiento:

àNatural

àArtificial

Desde el momento que la estructura es metaestable tiende naturalmente a la estabilidad, pero muy lentamente. Por eso se le agrega energía (calor) para acelerar el endurecimiento. Se eleva la temperatura una vez que se produjo el temple a no menos de 150°C.

A medida que pasa el tiempo se van precipitando diminutas partículas del compuesto químico, que dificulta el deslizamiento de los planos cristalinos de la solución sólida, lo que trae como consecuencia el endurecimiento progresivo de la aleación

Para saber la temperatura de envejecimiento se utiliza la siguiente fórmula:

El tiempo de envejecimiento depende del tipo de aleación.

El período inmediatamente posterior al temple invertido se conoce como “período de incubación” ya que el intermetálico todavía no precipita. Dura aproximadamente 2 hs. Si hay conformación plástica se hace en ese período.

1. COBRES:

   
   

Generalidades:

• PROPIEDADES

  
  

• CARACTERISTICAS

  
  

• Alta conductividad eléctrica y térmica.
• Buena resistencia a la corrosión.
• Buena formabilidad.
• Posibilidad de obtener una amplia gama de colores.
• Propiedades antichispa.
• Alto costo.
• Mala soldabilidad en procesos de soldadura por arco.
• Baja resistencia mecánica específica.
• Maquinabilidad: Baja
• Trabajado en caliente: Bueno
• Colabilidad: Baja
• As: ­   Aumentan Temp. Ablandamiento y ­ Resistencia a la corrosión.
• Ag: ­   Aumentan la Conductividad, ­ la Temp. Ablandamiento y la T. fluencia.
• S: ­     Aumenta la Maquinabilidad.
• Te: ­ ­  Aumenta mucho la Maquinabilidad.

• USOS

  
  

• Obtención

  
  Reducción de pirita

Extracción de cobre

Mineral de Cu (sulfuros de Cu y Fe). Se concentran los sulfuros en el proceso de tostación (eliminar azufre con calentamiento en aire).

Se fusiona el material de baja ley en hornos de reverbero. MATA de Cu es lo que se obtiene, es una mezcla de sulfuro de cobre y hierro que se separa de la escoria.

A continuación se sopla aire a través de la mata y se obtiene Cu Blister (Cu>98%).

Se lo pasa por horno de Afino, elimina escoria y se obtiene Cu ordinario comercial.

Si el material se lo somete al Afino electrolítico se obtiene Cu ETP (99,95% Cu) para trabajar hasta 400°C.

Cobre ETP

Calidad comercial del cobre electrolítico. Alta conductividad, uso en industria eléctrica. Menos costo para alambres, varillas, planchas, fleyes.

Oxígeno en el ETP: 0,04%. El oxígeno es casi insoluble en el Cu, forma Cu₂O. No sirve encima de los 400°C, se fragiliza, el vapor crea oclusiones.

Metalurgia Vía Seca:

Etapas

1. Concentración por flotación.
2. Eliminación parcial del Hierro (Tostación).

1. Oxidación de la mata.

1. Afino del Cobre bruto (Electrolítico o a fuego).

Metalurgia Vía Húmeda:

Etapas

1. Disolución de Piritas.
2. Lixiviación.

1. Precipitación del Cobre - Por Hierro – Electrolíticamente.

2. Aleaciones

   
   Cobres aleados, latones, bronces, alpacas.

1. Cobres Aleados:

   
   

• Poseen pequeñas cantidades de algunos aleantes con la finalidad de:
• endurecer por solución sólida por aumento del coeficiente de endurecimiento por deformación, o bien por precipitación.
• aumentar la T de reblandecimiento (efecto sobre la T de recristalización).
• Los aleantes elegidos no deben disminuir demasiado la conductividad.

1. Latones:

   
   

Son aleaciones de Cu donde el principal aleante es el Zn.

Características:

• Menor costo y mayor resistencia mecánica que el Cu puro

  
  
• Excelente formabilidad en frío y en caliente.

• Excelente maquinabilidad

  
  
• Buena resistencia a la corrosión, aunque algunos son susceptibles a la SCC y a la deszincificación (o dealeación).
• Presentan cierta gama de colores según el contenido de Zn.

• No se usan con fines eléctricos

  
  

1. Bronces:

   
   

Denominación usada para diferentes grupos de aleaciones base Cu, cada uno con un aleante principal diferente tal como Sn, Al, Be, Si o Pb. En general poseen mayor resistencia mecánica y resistencia a la corrosión que los latones aunque son más caros. Muchos bronces son aleaciones exclusivamente para piezas coladas.

1. Cuproniqueles:

   
   

Aleaciones Cu-Ni de excelente resistencia a la corrosión y corrosión con abrasión, excelente ductilidad y formabilidad, y muy alto costo.

Otras propiedades destacables son su color plateado por lo que se los utiliza para acuñado de monedas y su alta resistividad eléctrica junto con su bajo coeficiente de variación con la T por lo que se los usa para alambres de resistencias.

Sus mayores aplicaciones son los tubos de condensadores que trabajan con altas velocidades de circulación y partículas en suspensión.

Los grados más conocidos son: el 90-10, el 70-30 y el 80-20. Los tres grados contienen pequeñas proporciones de Fe que mejora la resistencia a la corrosión.

1. Alpacas:

   
   

Son aleaciones Cu-Zn con cantidades importantes de Ni (hasta 20%).

El Ni mejora la resistencia a la corrosión, inhibe la deszincificación, pero fundamentalmente otorga un color plateado muy usado en aplicaciones decorativas.

Su ductilidad y formabilidad son muy altas. Su costo también.

Algunas alpacas

Plata Ni 65-18 65Cu-17Zn-18Ni

Plata Ni 55-18 55Cu-27Zn-18Ni

Plata Ni 65-10 65Cu-25Zn-10Ni

1. POLIMEROS

• Condición

  
  

• Adición

  
  

• Grado de polimerización

  
  

1. TIPOS DE POLIMEROS:

   
   

• PE (Polietileno):

  
  

• PP (Polipropileno):

  
  

• PS (Poliestireno):

  
  

1. TERMOESTABLES

• Fenólico

  
  

• Epoxi