Estructura Cristalina y Tratamientos del Acero: Guía Completa

Estructura Cristalina de los Materiales

Tipos de Estructura

1. Cristalina: Distribución ordenada y continua a lo largo de todo el cuerpo. Metales, cerámicas, polímeros.

2. Amorfa: Distribución uniforme solo en pequeños entornos. Vidrios, polímeros.

Celda Unidad

Patrón ordenado que se repite en la estructura cristalina.

Sistemas Cristalinos

Sistemas diferentes dependiendo de los valores de las aristas y de los ángulos que forma.

Sistemas Cristalinos Simples

• En los vértices

(FCC) Red Cúbica Centrada en Caras

• Centro de las caras

(BCC) Red Cúbica Centrada en Cuerpo

• Centro de la celda

(HCP) Hexagonal Compacta

Tratamientos del Acero

Deformación en Frío

El metal se deforma por tracción en sucesivas veces y se va endureciendo y ganando fragilidad. Para dar plasticidad se complementa con el recocido.

Afino del Grano

Comprimir los espacios entre granos.

Solución Sólida

Aleación de dos metales, mayor dureza y mejores propiedades.

Tratamientos Térmicos

Son aquellos que con sucesivos calentamientos y enfriamientos, producen variación de la estructura.

Recocido

Se calienta a determinada temperatura y se enfría lentamente. Mejora la plasticidad.

Temple

Se calienta a una determinada temperatura y enfría bruscamente. Mejora la dureza y la resistencia mecánica.

Revenido

Similar al recocido pero para metales templados.

Tratamientos Termoquímicos

Consiste en variar la temperatura del metal sucesivas veces y añadir compuestos. Varía la red cristalina y la composición química.

Cementación

+ C, + dureza superficial.

Nitruración

+ N, + resistencia a la corrosión.

Cianuración

+ C y N, en un baño, + resistencia mecánica.

Carbonitruración

+ C y N, en gases, + grosor y resistencia mecánica.

Sulfinización

+ C, N y S, - rozamiento, así que menos desgaste.

Tratamientos Mecánicos

Consiste en mejorar las características mecánicas (dureza, tenacidad) del metal con o sin calor.

Con Calor - Forja

Consiste en calentar el metal y golpearlo para afinar el grano y aumentar la dureza.

En Frío

Igual que la forja pero en frío, pero menos eficaz.

Tratamientos Superficiales

Consiste en aplicar otro material en la superficie del material.

Metalización

Un material fundido se proyecta en la superficie.

Cromado

Se coloca en la superficie del metal por electrólisis. + resistencia a la oxidación y corrosión.

Materiales Ferrosos

Aquellos que tienen como componente principal el hierro. El "Fe" es químicamente muy activo y en presencia de oxígeno forma óxidos de "Fe", que se sitúan en la superficie formando una capa rojiza llamada orín.

Hierro Industrial

-0,03% / Casi sin aplicaciones.

Acero

Entre 0,03-1,67% / Dúctil y maleable / Buena resistencia mecánica, dureza y tenacidad / Fácil de soldar / Fácil oxidación.

Fundiciones

Entre 1,67-6,67% / Fácilmente fusibles / Ni dúctil ni maleable / No se puede forjar ni soldar / Fabricación + sencilla que el acero / Buena resistencia mecánica, dureza y resistencia a la corrosión y oxidación / Más barata que el acero.

Obtención del Acero

1. Obtención del Material de Hierro

Minas --> Mena: Formada por sulfuro y óxido de "Fe". Parte aprovechable. Ganga: Formada por materiales no ferrosos. / Se separa la mena de la ganga por medios magnéticos, luego se obtiene de la mena el hierro por reducción de los óxidos.

2. Obtención del Coque

Por destilación seca de la hulla.

3. Sinterización del Hierro

Proceso mediante el cual se obtiene un material poroso y del tamaño adecuado para que en el alto horno tenga una alta permeabilidad a los gases. Se mezcla el coque, el hierro y los fundentes y se hacen arder. Lo que se obtiene pasa por una cinta transportadora donde se realiza una aspiración para quitar lo que sobra. Al solidificar se obtienen unos gránulos (pellete o sinter) que se introducirán en el alto horno.

4. Obtención del Arrabio

El proceso comienza con el pellete en el alto horno (dispositivo formado por dos troncos de cono unidos por sus bases) donde se obtendrá el arrabio. Se extrae el arrabio del crisol por medio de piqueras y se deposita en vagones torpedo para su transporte.

Partes del Alto Horno

• Tragante: Parte superior con un orificio por donde se introducen los materiales.
• Cuba: Zona + amplia. Los materiales se secan y calientan.
• Vientre: Zona de menor diámetro. Se realiza la reducción de los óxidos.
• Estalajes: Parte superior del cono inferior. Se colocan tuberías para inyectar el aire.
• Crisol: Parte inferior del horno. Se sitúa el arrabio formado y la escoria.

5. Transformación del Arrabio en Acero

En el convertidor. Se inyecta O₂ para conseguir quitar el "C" que sobra. Por medio de una cuchara se vierten (arrabio, chatarra, fundentes y oxígeno) y se obtiene (arrabio limpio, escoria y gases).

6. Colada

• Convencional: Verter acero líquido en moldes piramidales para su solidificación.
• Continua: Solidificar el acero líquido en formas de sección continua (barras, perfiles).

7. Procesos de Acabado y Conformado