Procés d'obtenció dels metalls

Procés metal·lúrgic:

 - Mineria:

1.- Extracció -> s'extreu el mineral de la mina

2.- Enriquiment ->Se separa la mena (part útil) de la ganga (la resta)

- Metal·lúrgia

1.- Obtenció -> extreus el material brut. Et quedes amb el ferro

3.- Afinament -> es treuen les impureses més petites

- Indústries metàl·liqües

1.- Mecanització o conformació

Els minerals

Cal separar el material dels altres elements del mineral -> En els òxids ens cal una reacció de reducció, amb un element que es combini  amb l'oxigen, generalment el carbó

2ZnO + C + calor -> 2 Zn + CO2

Mena-> part del mineral que s'aprofita i es rica en metall

Ganga -> és la part del mineral que és pobre i no s'aprofita

ELS ALIATGES

Aliatges-
> producte obtingut a partir de la uníó de dos o més elements químics (un d'ells ha de ser un metall) Ex: Llaütí -> Cu + Zn, Bronze -> Cu + Sn

Propietats dels metalls:

Metalls purs

- Gran coinductivitat elèctrica i tèrmica

- Resistència mecànica

- Opacs, lluents i dúctils

- Plasticitat (degut a les dislocacions)

- Tª de fusió elevada

ELS ALIATGES

Aliatges-
> producte obtingut a partir de la uníó de dos o més elements químics (un d'ells ha de ser un metall) Ex: Llaütí -> Cu + Zn, Bronze -> Cu + Sn

Propietats dels metalls:

Metalls purs

- Gran coinductivitat elèctrica i tèrmica

- Resistència mecànica

- Opacs, lluents i dúctils

- Plasticitat (degut a les dislocacions)

- Tª de fusió elevada

Aliatges

- Varia la Temp. De fusió dels elements inicials.

- Permeten modificar les propietats: menor plasticitat (dificultat en la mobilitat) i conductivitat 

- Major duresa i resist. Mecànica

SOLIDIFICACIÓ DELS ALIATGES

*Diferencia entre els metalls purs i els aliatges?

Els metalls purs tenen un valor fix de temperatura de fusió, és a dir, quan es refreda un metall pur i passa de la fase líquida a la sòlida, la T es manté ctt mentre va solidificant-lo. Un cop solidificada tota la massa, la T torna a disminuir progressivament fins a arribar a T ambient.

En canvi, la T de fusió dels aliatges no és fixa, ja que depen de les proporcions de cada element d'aliatge i es representa amb intèrval

Punt eutèctic -> és el punt que separa l'estat líquid i l'estat sòlid del material.

El Fe i els seus aliatges

· Ferro pur:

   - Ferro + Carboni  -> quan l'ultim és inferior al 0,03%

   - Bon conductor elèctric i tèrmic

   - Fàcilment magnetitzable

   - Corrossiu (oxidació) (inconvenient)

   - Baixa resist. Mecànica (inconvenient)

· Varietats al·lotròpiques Fe (Alfa, beta, gama, delta)

   - Estructura cristal·lina

SOLIDIFICACIÓ DEL FERRO

Escalfem el Fe fins a fondre'l tot (T>1539ºC). 1er: Si el refredem entre l'interval de 1539-1390 obtenim Fe Delta.  2on: Refredem entre 1390 - 900 obtenim Fe Gamma.  3er: Si refredem entre 900 - 750 -> Fe Beta.  4t: Si el deixem refredar lentament -> Fe alfa

 Acers (aliatges de ferro amb contingut de carboni. I es fon a partir de 1400ºC) i foses (quan el Carboni oscil·la entre el 1,76 - 6,67% i es fon a partir de 1130ºC).

PROCESSOS D'Obtenció DEL FERRO COLAT I L'ACER

El Fe s'extreu de d'Hematites, magnetites, Siderites i pirites

El Fe es troba oxidat ->cal separar-lo de l'oxigen -> reducció del metall

ALT FORN:

L’alt forn és una estructura en forma de tronc cònic que fa 30m d’altura i 6m  d’amplada, està recobert de parets d’acer amb un material ceràmic refractari. A la part superior s’introdueix la matèria prima, i a partir d’aquí, hi ha 4 etapes:

1.-Deshidratació:(400ºC aprox.)

S’elimina la humitat de la matèria prima

2.- Reducció (700 ºC aprox.)

El carboni del carbó de Coc actua de reductor per eliminseparar Oxigen del Ferro

2C(sòlid) + O2(gas) + calor -> combustió

3.-  Carburació (1200 ºC aprox)

El Carboni es combina amb el Ferro i forma l’aliatge fèrric (acers i foses)

4.- Fusió (1800 ºC aprox)

Es produeix la fusió del Ferro que s’escola (cau) en forma líquida en el fons del forn junt amb el carboni. L’aliatge es combina amb pedra calcària → Genera l’escòria (conté impureses que s’han d’eliminar) 

Escòria amb el menor densitat que el ferro colat, i queda surant per sobre d’aquests

S'obté Fe Colat un aliatge de Fe i C(4%), Si (2%) i quantitats menors de P, S i O

Obtenció del ACER

Es carrega el ferro colat en fase + ferralla + calç. S'injecta una llança refrigerada que injectra oxigen pur-> Es combina amb el C, el Si, i el P per formar CO2 i escories -> disminueix el C, Si i P a l'acer

TRACTAMENTS TÈRMICS:

Consisteixen a sotmetre l'acer a uns canvis controlats de T per tal de variar les proporcions dels seus constituents.

S'utilitza per millorar les propietats dels acers, especialment la duresa i la resistencia mecànica.

T AC 1-> Tª aparició austenita -> 723 ºC

T AC 3> Tª transormació total austenita.

EL TREMP

S'aplica per obtenir acer amb elevada duresa i resist.Mecàn.

Constituent

-> martensita (austentita refredada)

Consisteix en: Escalfar fins que tota la massa es transforma en austentita. Refredament ràpid.

Inconvenient -
< pot="" produir="" fragiitat="">

EL REVINGUT

S'aplica per obtenir acer amb alta tenacitat.

Constituent

-> NO Austenita

Consisteix en: Escalfar evitant la transformació en austenita (T <>

Refredament lent a l'aire

Inconvenient-
> Disminueix la duresa, la resis.Meca. I lím.Elàstic

LA RECUITA

S'aplica per obtenir acer mab menys duresa i més plasticitat

Constituent -
> variable

Consisteix en escalfament a T alta i refredament lent.

EL NORMALITZAT

S'aplica per obtenir acer amb grans d'acer (petits) per obtenir millors propietats mecàniques

Les propietats originals despr´´es de deformar per constituir les peces.

Constituent-
> NOMES per acers amb baix contingut de C. (0,15 - 0,5%)

Consisteix en l'escalfament a Tª d'austenització i refredament a Velocitat mitjana a l'aire (+lent que el trem, +ràpid que la recuita)

 El Trem                            La recuita

 lA