METALES Y ALEACIONES FERROSAS: Producción, Propiedades Generales y Aplicaciones

Paulina TamayoChristian González NúñezMiguel MartinezSaul Martinez

Metales y Aleaciones Ferrosas• Contienen Hierro como metal base.

• Categorías generales: Aceros al carbono y de aleación, aceros inoxidables, aceros para herramienta y dados, hierros fundidos y aceros fundidos

• Se utiliza en:▫Láminas de acero para automóviles.▫Enseres domésticos y recipientes.▫Placas para calderas, barcos y puentes.▫Miembros estructurales como vigas, ejes, rieles, etc.▫Engranes y Materia Prima para herramientas.▫Sujetadores como pernos, remaches y tuercas.

Producción de Hierro y AceroMaterias Primas•Tres materiales básicos:

Mineral de Hierro

Piedra Caliza

Coque

Taconita Hematita Limonita

Producción de Hierro y Acero

Extracción Trituración Eliminación de impurezas

Beneficiado• Mineral de Hierro

concentrado

Formación de lingotes •Aglutinantes•Agua

Producción de Hierro y Acero

Coque•  Generar el calor requerido

para que ocurran las reacciones químicas.

• Producir el monóxido de carbono, que se usa para reducir el oxido.

• Gases emitidos se usan como combustible para las diversas operaciones en la planta.

Funciones en la fabricación del acero

Piedra Caliza•  Remueve las impurezas en

el hierro fundido.

• Se combina con las impurezas y forma una escoria que flota en el metal fundido y posteriormente se remueve.

Fabricación de Hierro• Cargar el horno

• La mezcla se funde a 1650°C.

• Material fundido es vaciado en cubas

• El metal solidificado se utiliza después en la fabricación de Hierros y Aceros

 4% carbono, 1.5% silicio, 1% manganeso, 0.04% azufre, 0.4% fosforo

Fabricación de Acero

• El Hierro Cochino se refina mediante la disminución del carbono, manganeso, silicio y otros elementos.

• El metal fundido de alto horno se transporta a uno de estos 3 hornos:▫De Hogar abierto▫Horno eléctrico▫Horno de oxígeno básico

Horno de Hogar abierto

Fabricación de Acero Horno eléctrico• La fuente de calor es un arco eléctrico continuo

entre los electrodos y el metal.

Arco directo Arco indirecto Inducción

Fabricación de Acero Horno de oxígeno básico

Fabricación de Acero Horno de vaciado• Hornos de inducción en los que se ha eliminado

el aire.• Se eliminan las purezas gaseosas.

Vaciado de lingotes

•El siguiente paso en el proceso de fundición es el formado de acero fundido en forma solida (lingote).

•el metal fundido es vaciado de la olla a la lingotera, en el cual el metal se solidifica.

Vaciado de lingotes

•Las lingoteras por lo general están fabricadas de hierro de cubilote o de hierro de alto horno, con 3.5% de carbono; son cónicos, con el fin de facilitar el retiro de metal solidificado.

•Los lingotes son enfriados y bajados a pozos de recalentamiento, donde son recalentados a una temperatura uniforme y aproximadamente de 1200°c para su procesamiento subsecuente mediante el laminado.

Vaciado de lingotes

•Los lingotes pueden ser cuadrados, rectangulares o de sección transversal redonda.

•Dependiendo de la cantidad de gas generado durante la solidificación se pueden producir lingotes de acero de 3 tipos:

•Muertos•Semimuertos•Efervescentes

Vaciado de lingotes•Acero muertoEs un acero totalmente desoxidado, esto es

porque el oxigeno ha sido eliminado y la porosidad también; el termino muerto proviene del hecho que el acero se queda quieto después de haber sido vaciado en el molde.

•Acero semimuertoEs un acero parcialmente desoxidado,

contiene algo de porosidad pero tiene poco o ningún rechupe; como ventaja se reduce el desperdicio. Son de producción económica.

Vaciado de lingotes•Acero efervescenteEs un acero que por lo general tiene un

bajo contenido de carbono, los gases generados son muertos o controlados, estos producen sopladuras a lo largo del borde superior del lingote, los productos que se hacen con estos acero pueden ser defectuosos y deben ser inspeccionados.

Vaciado de lingotes•RefinamientoLa eliminación de las impurezas se conoce

como refinamiento; gran parte del mismo se hace en hornos de fusión o en ollas de traslado, mediante la adición de varios elementos.

Colada continua•Es un proceso por lotes.•Cada lingote debe ser retirado de su

lingotera después de la solidificación y procesado de manera individual.

•Producen aceros de una calidad mas elevada a un costo reducido.

•Reducen los defectos como los rechupes.

Colada continua

Colada continua

Aceros al carbón y aleados •Estos aceros son de uso mas común y tienen

una implica gama de aplicaciones como en productos de: placas barras, hoja , lata , alambres , tubos y fundiciones

elementos de aceros : •Boro: mejora la templabilidad •Calcio : desoxida el acero•Carbono: Mejora la resistencia mecánica •Cobalto: disminuyes el desgaste de pza..•Cobre: mejora resistencia ante la corrosión

Aceros al carbón •Aceros al bajo carbón : contiene menos

de .30% de carbón general mente se utiliza para tuercas , pernos , laminas placas tubos

•Aceros a medio carbón : contiene de .30% a .60% de carbón se utiliza maquinaria automotriz , agrícola y equipo de ferrocarriles

•Alto carbón : contiene mayor de .60% de carbón y su aplicación es para ejes , cigüeñales, vida larga para herramientas , y el desgaste.

Aceros aleados y de baja aleación•Se conocen como aceros aleados porque

se fabrican con mas cuidado que los aceros del carbón y se utilizan para piezas de uso rudo.

•Baja aleación : contiene bajo contenido de carbono (.30%) se utilizan para llevar acabo piezas automotrices que pesen menos y reducir consumo de combustible

Aceros inoxidables

•Su característica principal es la resistencia ala corrosión y el elevado contenido de cromo .

•Se llama inoxidable porque en presencia del oxigeno (aire) forman una película delgada y dura resistente al oxido .

•Se utiliza la “L” para identificar los aceros inoxidables .

Tipos de acero inoxidable• Autenitico: esos aceros se endurecen mediante el trabajo

en frio además que son los mas dúctiles de los aceros inoxidables .

• Ferriticos : son magnéticos y tienen buena resistencia ala corrosión y no se someten a trabajos térmicos .

• Martesinticos: no contienen níquel y se someten a trabajos térmicos .

• Endurecidos por presepitacion (ph) : se caracteriza por su resistencia a temperaturas altas y se usa para aeronaves y vehículos espaciales.

• Estructura dúplex : se utiliza mayormente en plantas con tratamiento de agua e intercambiadores de calor.

Aceros para herramientas y dados

¿Qué son?

•Son aceros de aleados especiales, estan diseñados para ofrecer alta resistencia, tenacidad al impacto y resistencia al desgaste a temperaturas ambiente y tambien temperautras elevadas.

¿Dónde son utilizados?

• Mayormente son utilizados en el formado y maquinado de metales.

Tipos básicos de aceros para herramientas y dados

Características de procesamiento y servicio de aceros para herramientas y dados comunes

¿Cómo elegir los aceros para herramientas?• 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.

Algunas Herramientas para Maquinas y sus aplicaciones

• FRESA

• Herramientas de corte para cepillos de codo.

• Brocas