Obtenció i Classificació d'Acers, Ferros Colats i Aliatges

Obtenció de l'Acer

El procés comença amb l'ús de minerals rics en ferro (hematites, magnetita, siderita, pirita) i carbó.

1. Separació de la mena i la ganga, i concentració del mineral (Coqueria).
2. Addició de fundent (calç) al Alt Forn, on es genera escòria i arrabi.
3. L'arrabi es tracta amb fundent (calç) al Convertidor d’Oxigen, produint escòria i acer líquid.
4. Addició de carboni i Ferroaliatges a l'Estació d’Afinament per obtenir acer líquid.
5. Colada Contínua per obtenir acers semielaborats.

Materials Metàl·lics

Els materials metàl·lics es divideixen principalment en aliatges fèrrics i aliatges no fèrrics.

Aliatges Fèrrics: Acers i Ferros Colats

Acers: Classificació per Microestructura

• Ferrítics: Tous, dúctils, poc resistents, poc tenaços. Baixa solubilitat.
• Austenítics: Durs, resistents, dúctils, tenaços. Solubilitat elevada. Inestables a temperatura ambient.
• Martensítics: >0,2% C. Estat de no-equilibri. Molt durs i molt fràgils, poc dúctils i amb baixa tenacitat.
• Eutectoides (Perlita): 0,78-0,8% C. Molt durs, molt resistents, poc dúctils, tenacitat elevada. Baixa solubilitat.
• Hipoeutectoides: <0,78% C.
• Hipereutectoides: Cementita + Perlita. >0,78% C.

Acers: Classificació per Composició de Carboni

• Acers al Carboni
• Acers Aliats

Ferros Colats

Són el primer producte obtingut als alts forns. Classificació:

• Ferros Colats Blancs

  El carboni forma cementita. Alta viscositat, elevada duresa i fragilitat. Baixa mal·leabilitat. Contingut de C: 1,8-3,6%.

• Ferros Colats Grisos

  El carboni es presenta en forma de grafit. En trencar-se, presenten fractura gris. Contingut de C: 2,4-4%. Temperatura de fusió (Tf): 1200-1300ºC. Baixa viscositat. Presenten dilatació per solidificació. Són menys fràgils que els blancs i es treballen millor.

  • Ferro Colat Gris Ferrític: Contingut moderat de C. Velocitat de refredament lenta. La cementita eutectoide es grafititza, resultant en una estructura ferrítica. Tou i de baixes prestacions.
  • Ferro Colat Gris Perlític: Velocitat de refredament ràpida que evita la grafitització de la cementita eutectoide. Matriu perlítica. La resistència a la tracció i la duresa augmenten amb la quantitat de carboni.

• Ferro Colat Dúctil

  Resistència a la tracció i tenacitat majors que el ferro colat gris ordinari. El grafit es presenta en forma d’esferes. S'obté modificant el percentatge inicial.

  • Ferro Colat Dúctil Ferrític: Màxima ductilitat, tenacitat i maquinabilitat.
  • Ferro Colat ADI (Dúctil Ull de Bou): El refredament a la regió eutectoide no es realitza a la velocitat necessària perquè tot el carboni quedi en forma combinada.

• Ferro Colat Mal·leable

  Descomposició de la cementita afavorida per altes temperatures i per la presència d’impureses sòlides.

Aliatges No Fèrrics (Aprox. 10%)

• Alumini (Al)

  Baixa densitat, abundant, ductilitat elevada, baix punt de fusió (Tf), elevada conductivitat. Car.

• Coure (Cu)

  Resistent a la corrosió, bon conductor.

  Aliatges comuns: Llautó (Cu-Zn), Bronze (Cu-Sn), Alpaca (Cu-Ni-Zn).

• Titani (Ti)

  Molt lleuger, alta resistència a la corrosió, gran resistència mecànica. Més costós que l'acer.

• Magnesi (Mg)

  Punt de fusió baix, molt inestable i propens a la corrosió.

• Níquel (Ni)

  Densitat elevada, rigidesa i resistència, resistent a la corrosió i a temperatures elevades.