Metalls ferrosos: Obtenció, tipus i propietats de l'acer

Metalls ferrosos: característiques i classificació

L'element principal dels metalls ferrosos és el ferro.

• Tipus: Ferro, acer, fundició i grafit.
• Metal·lúrgia - Siderúrgia: Processos de transformació i tractament del ferro.

Obtenció dels metalls ferrosos

1. Extracció de la mena: Mineral que conté al voltant d'un 50-70% de ferro.
2. Separació de la mena i la ganga: La mena és el mineral amb metall i la ganga és el mineral sense valor metàl·lic. Es realitza mitjançant trituració, sedàs, magnetisme o flotació.
3. Fundició o combustió: Es processa la mena amb carbó de coc en un Alt Forn per extreure'n l'oxigen.
4. Depuració: S'afegeix pedra calcària per fondre la ganga i fer-la flotar. A la part superior queda l'escòria i a la part inferior l'arrabi (ferro colat o de primera fusió).
5. Elaboració d'acer: S'extreu el fòsfor i el sofre, i s'afegeix xatarra. També es poden afegir altres metalls per crear aliatges.
6. Afinament: Eliminació de les impureses mitjançant processos tèrmics o electrolítics.
7. Lingotejat, laminat i perfilat: Processos finals de conformat del material.

Classificació dels materials ferrosos

Els materials ferrosos es classifiquen segons el percentatge de carboni (C) que contenen:

• Ferro: Entre 0,008% i 0,03% de C.
• Acer: Entre 0,03% i 1,76% de C.
• Fundició: Entre 1,76% i 6,67% de C.
• Grafit: Més del 6,67% de C.

El Ferro

• Propietats: Color blanc grisós, és dúctil i bon conductor.
• Densitat (d): 7,85 g/cm³.
• Temperatura de fusió (Tª): 1539 ºC.
• Resistència a la tracció: 25 kg/mm².
• Aplicacions: Principalment en nuclis de bobines.

Els Acers

L'acer presenta les següents variacions respecte al ferro pur:

• Major duresa (+).
• Major resistència a la tracció (+).
• Major fragilitat (+).
• Menor ductilitat (-).

Tipus d'acers segons la seva composició química

• Acers al carboni.
• Acers aleats o especials:
  • Sofre: Ferro colat.
  • Cobalt: Augmenta la duresa i redueix l'oxidació (ideal per a eines de tall).
  • Crom o Níquel: Produeix acer inoxidable.
  • Manganès: Redueix el desgast.
  • Molibdè: Aporta més duresa, menys fragilitat, més resistència en calent i menys desgast.
  • Plom: Millora la maquinabilitat.
  • Silici: Augmenta l'elasticitat.
  • Tungstè o Wolframi: Molt dur a alta i baixa temperatura (eines de tall).
  • Vanadi: Millora la resistència a la fatiga i la tracció, i permet una major velocitat de tall.

Fundicions i Grafit

• Fundicions: Compostes per ferro, carboni (1,76-6,67%) i altres elements com sofre, silici, magnesi i fòsfor (2-6%). Són materials molt durs però molt fràgils.
• Grafit: És una variant de la fundició que presenta una fragilitat encara més elevada.