METALES FERROSOS :

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IntroduccinMetales como el oro, la plata y el cobre, fueron utilizados desde la prehistoria. Al principio, solo se usaron los que se encontraban fcilmente en estado puro (en forma de elementos nativos), pero paulatinamente se fue desarrollando la tecnologa necesaria para obtener nuevos metales a partir de sus menas, calentndolos en un horno mediante carbn de madera.

CONVERTIDOR DE ARRABIO EN ACERO

OBTENCION DEL ACERO

la hematita (Fe2O3)magnetita (Fe304) , la limonita, que es un hidrxido de hierro de frmula (FeOOH nH2O)la siderita o carbonato de hierro (FeCO3).

Para que un mineral pueda ser utilizado para la obtencin de hierro metlico ha de cumplir dos condiciones:Ha de ser un mineral muy abundanteHa de presentar una elevada concentracin de hierro puro

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Separacin de la Mena y Gangas

El horno es alimentado con una mezcla de mineral de hierro, carbn de coque y fundente, generalmente piedra caliza. La proporcin entre estas tres sustancias ha de ser 2Tm de mineral - 0,5Tm de coque - 1Tm de fundente

Por la parte superior de la cuba salen unos gases provenientes de la combustin que tras ser filtrados, para quitarle impurezas, son empleados como combustibles en unos cambiadores de calor llamados recuperadores Cowper.El coque cumple tres papeles durante el proceso.a) Combustible, aportando el calor necesario para la fusin de la escoria y del metal.b) Soporte de la carga y responsable de la permeabilidad de la misma, dada su gran porosidad.c) Reductor de los xidos de hierro.El fundente cumple una doble funcin.a) Reduce la temperatura de fusin del hierro.b) Reaccionan con los elementos que acompaan al mineral para formar la escoria

Afino del Acero

Cuando el horno se ha cargado de arrabio procedente del torpedo y con chatarra seleccionada se coloca en posicin vertical, se hace descender en su interior la lanza de oxgeno hasta unos 2 m por encima de la carga. A continuacin se inyectan en el horno gran cantidad de oxgeno a elevada presin. El oxgeno reacciona con el carbono y otros elementos no deseados e inicia una reaccin que quema con rapidez las impurezas del arrabio produciendo una escoria. Esta, al tener menor densidad, se sita en la parte superficial.Normalmente el chorro de oxgeno contiene polvo de piedra caliza que sirve para eliminar impurezas, entre las que destaca el fsforo.Terminado el proceso se inclina el horno para extraer la escoria, quedando abajo el acero afinado.

Convertidor LD u Horno de Afino Bsico HORNO ELECTRICO

La colada Una vez afinado, el acero se vierte sobre una cuchara recubierta de material refractario. Llega ahora el momento de transformar el producto obtenido y que todava est fundido en lminas o piezas de acero slido a partir de las cuales poder fabricar los objetos que sea necesario. Este proceso recibe el nombre de colada y puede hacerse de dos formas, convencional o continua.

La colada continuaEn este mtodo el contenido de la cuchara se vierte en un crisol que mediante una vlvula va suministrando una cantidad constante de arrabio sobre un molde con la forma requerida. Por gravedad el material fundido pasa por el molde. Mediante un sistema de refrigeracin por agua a medida que el acero se va alejando del punto de vertido se va convirtiendo en un material pastoso que adquiere la forma del molde.

CLASIFICACIN DE LOS ACEROSPOR SU COMPOSICIN QUMICAAceros no aleados, o aceros al carbono: Son aquellos que contienen otros elementos aleantes en cantidades inferiores al 1,65% de Mn, el 0,60% de Si y el 0,60% de Cu. Aceros de bajo carbono (%C < 0.25)Aceros de medio carbono (0.25 < %C < 0.55)Aceros de alto carbono (2 > %C > 0.55)Aceros aleados: Aquellos en los que, adems del carbono, al menos uno de sus otros elementos presentes en la aleacin superior al valor lmite de los aceros al carbono. Aceros de baja aleacin (elementos aleantes < 5%) Aceros de alta aleacin (elementos aleantes > 5%)Aceros inoxidables: Son aquellos aceros que contienen un mnimo del 10.5% en Cromo y un mximo del 1.2% de Carbono.SEGN SU CALIDADAceros no aleados de calidad: son aquellos que presentan caractersticas especficas en cuanto a su tenacidad, tamao de grano, formabilidad, etc.Aceros no aleados especiales: son aquellos que presentan una mayor pureza que los aceros de calidad, en especial en relacin con el contenido de inclusiones no metlicas. Estos aceros son destinados a tratamientos de temple y revenido, caracterizndose por un buen comportamiento frente a estos tratamientos. Aceros no aleadosSEGN SU CALIDADAceros aleados de calidad: Aceros destinados a la construccin metlica, aparatos a presin o tubos, de grano fino y soldablesAceros aleados para productos planos, laminados en caliente o fro, destinados a operaciones severas de conformacin en froAceros cuyo nico elemento de aleacin sea el cobreAceros aleados para aplicaciones elctricas e induccin magntica, cuyos principales elementos de aleacin son el Si, AlAceros aleados especiales: Aceros aleados destinados a la construccin mecnica y aparatos de presinAceros para rodamientosAceros para herramientasAceros rpidosAceros aleadosSEGN SU CALIDADSegn su contenido en Nquel:Aceros inoxidables con contenido en Ni < 2.5%;Aceros inoxidables con contenido en Ni 2.5%;Segn sus caractersticas fsicas:Aceros inoxidables resistentes a la corrosin;Aceros inoxidables con buena resistencia a la oxidacin en caliente;Aceros inoxidables con buenas prestaciones frente a la fluencia.Aceros inoxidablesPOR SU APLICACINAceros de construccin: este tipo de acero suele presentar buenas condiciones de soldabilidadAceros de uso general: generalmente comercializado en estado bruto de laminacin.Aceros cementados: son aceros a los cuales se les ha sometido a un tratamiento termoqumico que le proporciona dureza a la pieza, aunque son aceros tambin frgiles. Aceros para temple y revenido: Mediante el tratamiento trmico del temple se persigue endurecer y aumentar la resistencia de los aceros. Aceros inoxidables o para usos especiales: son aquellos que presentan una aleacin de hierro con un mnimo de 10% de cromo. El acero inoxidable es resistente a la corrosin.Aceros para herramientas de corte y mecanizado: son aceros que presentan una alta dureza y resistencia al desgasteAceros rpidos: son un tipo de acero especial para su uso como herramienta de corte para ser utilizados con elevadas velocidades de corte. SEGN LA NORMA ASTM

PROPIEDADES DE LOS ACEROS

Aceros dulces: Cuando el porcentaje de carbono es del 0,25% mximo. Estos aceros tienen una resistencia ltima de rotura en el rango de 48-55 kg/mm2 y una dureza Brinell en el entorno de 135-160 HB. Aceros semidulces: El porcentaje de carbono est en el entorno del 0,35%. Tiene una resistencia ltima a la rotura de 55-62 kg/mm2 y una dureza Brinell de 150-170 HB. Aceros semiduro: Si el porcentaje de carbono es del 0,45%. Tienen una resistencia a la rotura de 62-70 kg/mm2 y una dureza de 280 HB. Aceros duro:El porcentaje de carbono es del 0,55%. Tienen una resistencia mecnica de 70-75 kg/mm2, y una dureza Brinell de 200-220 HB. RESISTENCIA A LA TRACCION

ELASTICIDADEl mdulo de elasticidad transversal, mdulo de cortante o mdulo de cizallaG, para la mayora de los materiales, y en concreto para los materiales istropos, guarda una relacin fija con el mdulo de elasticidad longitudinal y el coeficiente de Poisson, segn la siguiente expresin:

Decir tiene que los valores arriba indicados para los Mdulos de Elasticidad,EyG, son valores constantes e iguales a los ya sealados, pero siempre y cuando nos encontremos trabajando dentro del rango de comportamiento elstico del acero.RESILIENCIAMediante la Resiliencia se mide el grado de tenacidad o de ductilidad del acero a una determinada temperatura (generalmente, se establecen valores de resiliencia a temperatura ambiente, a 0C, o a temperatura de -20C). La resiliencia, medida en julios (J)S YYY XX,donde,YYYindica el lmite elstico (en N/mm2)XXindica las especificaciones de resiliencia de los distintos grados de acero de acuerdo a la siguiente tabla:

DUREZAEs la resistencia que ofrece un acero para dejarse penetrar. Se mide en unidades BRINELL (HB) unidades ROCKWEL C (HRC), mediante test del mismo nombre. El Acero es una mezcla de metales(aleacin) formada por varios elementos qumicos, principalmente hierro y carbn como componente minoritario(desde el 0,25% hasta el 1,5% en peso). Es la capacidad que tiene un material de absorber energa sin producir Fisuras (resistencia al impacto). Imperfecciones son microgrietas. Inclusiones y dislocaciones dependen de la composicin, el proceso de laminacin y el tratamiento trmico. TENACIDAD

SOLDABILIDADRESISTENCIA ALA CORRSIN Y DESGASTELa soldabilidad mide la capacidad de un acero que tiene a ser soldado, y que va a depender tanto de las caractersticas del metal base, como del material de aporte empleado. Prdida de seccin debido a reacciones qumicas o electroqumicas con medioambiente. Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar cuando est en contacto de friccin con otro material.

CONDUCTIVIDAD TERMICA Y ELECTRICA ELEVADA

USOS DEL ACEROEN LA CONSTRUCCION DE PUENTES Y EDIFICIOSEl acero puede tener mltiples papeles. Sirve para armar el hormign, reforzar los cimientos, transportar el agua, el gas u otros fluidos. Permite igualmente formar el armazn de edificios, sean estos de oficinas, escuelas, fabricas, residenciales o polideportivos. Y tambin vestirlos (fachadas, tejados). En una palabra, es el elemento esencial de la arquitectura y de la esttica de un proyecto

El uso intensivo que tiene, y ha tenido, el acero para la construccin de estructuras metlicas ha conocido grandes xitos, como la Torre Eiffel, construida en Pars en 1889, que es hoy da uno de los monumentos ms visitados del mundo.

Pero tambin grandes fracasos. El 7 de noviembre de 1940 el mundo asisti al colapso del puente Tacoma Narrows al entrar en resonancia con el viento.

EN EL SECTOR DE LA AUTOMOCINEN EL CORAZON DE LA CONSERVACION ALIMENTARIAEste sector constituye el segundo mercado acero, despus de la construccin y las obras publicas. Chasis y carroceras, piezas de motor, de la direccin o de la transmisin, instalaciones de escape, carcasas de neumticos,.... el acero representa del 55 al 70% del peso de un automvil.El acero no aleado, llamado al carbono, requiere una proteccin contra la corrosin: una capa de zinc y pintura para las carroceras de automvil, una capa de estao y barniz para las latas de conserva o de bebidas. Platos, cazos, cuberteras.

EN LA ENERGIAEN LA SANIDADEl petrleo y la industria nuclear requieren infraestructuras, equipos y redes de conductos de fluidos muy especficos. Cscaras y membranas: estanques, silos, calderas, cascos de barco.Inalterable y perfectamente neutro de cara al los tejidos humanos, el acero inoxidable es idneo para convertirse en prtesis de cadera, rotulas, tornillos, pacas, bisturs

7. TRATAMIENTOS DEL ACERODentro de este apartado vamos a hablar de los tratamientos a los que se puede someter una pieza de acero en estado ya slido para mejorar alguna de sus propiedades. Bsicamente estos tratamientos son de tres tipos, superficiales, trmicos y termoqumicos.

A. Tratamientos superficialesDebido a la facilidad que tiene el acero para oxidarse cuando entra en contacto con la atmsfera o con el agua, es necesario y conveniente proteger la superficie de los componentes de acero para protegerles de la oxidacin y corrosin. Muchos tratamientos superficiales estn muy relacionados con aspectos embellecedores y decorativos de los metales.

Los tratamientos superficiales ms usados son los siguientes:- El zincado: tratamiento superficial antioxidante por proceso electroltico al que se somete a diferentes componentes metlicos.

-Cromado: recubrimiento superficial para proteger de la oxidacin y embellecer.

-Galvanizado: similar al zincado pero mucho mas duradero .Su valor principal reside en la extraordinaria proteccin frente a la corrosin y en su fortaleza mecnica tanto a golpes como a la abrasin debido a su fuerte adherencia al sustrato.

-Niquelado: bao de nquel con el que se protege un metal de la oxidacin.

-Pavonado: consiste en la generacin de una capa superficial de magnetita, xido ferroso-difrrico (Fe3O4), alrededor de las piezas de acero para mejorar su aspecto y evitar su corrosin.

B. Tratamientos trmicosUn proceso de tratamiento trmico adecuado permite aumentar significativamente las propiedades mecnicas de dureza, tenacidad y resistencia mecnica del acero. Los tratamientos trmicos cambian la microestructura del material, con lo que las propiedades macroscpicas del acero tambin son alteradas.Los tratamientos trmicos han adquirido gran importancia en la industria en general, ya que con las constantes innovaciones se van requiriendo metales con mayores resistencias tanto al desgaste como a la tensin. Los principales tratamientos trmicos son:

-Pintura: recubrimiento protector, usado en estructuras, automviles, barcos.

-Temple: Su finalidad es aumentar la dureza y la resistencia del acero. Para ello, se calienta el acero a una temperatura ligeramente ms elevada que la crtica superior Ac (entre 900-950 C) y se enfra luego ms o menos rpidamente (segn caractersticas de la pieza) en un medio como agua, aceite, etc.

-Revenido: Slo se aplica a aceros previamente templados, para disminuir ligeramente los efectos del temple, conservando parte de la dureza y aumentar la tenacidad. El revenido consigue disminuir la dureza y resistencia de los aceros templados, se eliminan las tensiones creadas en el temple y se mejora la tenacidad, dejando al acero con la dureza o resistencia deseada. Se distingue bsicamente del temple en cuanto a temperatura mxima y velocidad de enfriamiento.

-Normalizado: Tiene por objetivo dejar un material en estado normal, es decir, ausencia de tensiones internas y con una distribucin uniforme del carbono. Se suele emplear como tratamiento previo al temple y al revenido.

-Recocido: Consiste bsicamente en un calentamiento hasta la temperatura de austenizacin (800-925 C) seguido de un enfriamiento lento. Con este tratamiento se logra aumentar la elasticidad, mientras que disminuye la dureza. C. Tratamientos termoqumicosSon tratamientos trmicos en los que, adems de los cambios en la estructura del acero, tambin se producen cambios en la composicin qumica de la capa superficial, aadiendo diferentes productos qumicos hasta una profundidad determinada.Entre los objetivos ms comunes de estos tratamientos estn Aumentar la dureza superficial de las piezas dejando el ncleo ms blando y tenaz.Disminuir el rozamiento aumentando el poder lubrificante.Aumentar la resistencia al desgasteAumentar la resistencia a la corrosin.Cementacin: aumenta la dureza superficial de una pieza de acero dulce, aumentando la concentracin de carbono en la superficie. El tratamiento logra aumentar el contenido de carbono de la zona perifrica, obtenindose despus, por medio de temples y revenidos, una gran dureza superficial, resistencia al desgaste y buena tenacidad en el ncleo.Nitruracin: al igual que la cementacin, aumenta la dureza superficial, aunque lo hace en mayor medida, incorporando nitrgeno en la composicin de la superficie de la pieza.Cianuracin: endurecimiento superficial de pequeas piezas de acero. Se utilizan baos con cianuro, carbonato y cianato sdico.Carbonitruracin: al igual que la cianuracin, introduce carbono y nitrgeno en una capa superficial, pero con hidrocarburos como metano, etano o propano; amoniaco (NH3) y monxido de carbono (CO). Sulfinizacin: aumenta la resistencia al desgaste por accin del azufre. El azufre se incorpor al metal por calentamiento a baja temperatura (565 C) en un bao de sales.8. PRUEBAS PARA DETERMINAR LA CALIDAD DEL ACEROEnsayos de traccin: Se destacan en el ensayo para barra lisa y acero ordinario tres etapas definidas: -lmite de proporcionalidad (comportamiento elstico) -lmite de fluencia (cedencia) -lmite de tenacidad (estriccin y rotura).Ensayo de fluencia: Consiste en la deformacin gradual de tamao y forma con esfuerzos generalmente bajos. Se realiza por calentamiento del acero y aplicando cargas.

Pruebas de dureza: El aparato para probar dureza Rockwell utiliza una punta de acero endurecido, cuyodimetro es de 1/16 bajo una carga de 100 kg/fuerza para metales blandos, y la dureza resultante se abrevia como Rockwell B, RB, o HRB.Este ensayo mide la capacidad del material de resistir la penetracin.

9. OTROS MATERIALES FERROSOS USADOS EN LA CONSTRUCCIN

Material aleantePropiedadesCarbonoFuerzaResistenciaSilicioElasticidadAumenta la conductividad magnticaManganesoDurezaResistencia al desgaste

CromoDuerzaResistencia al calor y al rozamiento. Imprescindible para hacerlo inoxidableNquelAumenta la tenacidadResistencia a la traccin y la corrosinMolibdenoDurezaResistencia al desgate mecnico en calienteVanadioDurezaResistencia al desgates mecnico en calienteVolframioTenacidadResistencia al calor y a la corrosin

SOLDADURALa soldadura es un proceso de unin entre metales por la accin del calor, con o sin aportacin de material metlico nuevo, dando continuidad a los elementos unidos.

Clasificacin de los tipos de soldaduraSOLDADURA HOMOGENEA:-Los materiales que se sueldan y el metal de aportacin, si lo hay, son de la misma naturaleza

SOLDADURA HETEROGENEA:-Se efecta entre materiales de distinta naturaleza, con o sin metal de aportacin

54SOLDADURA BLANDAEsta soldadura de tipo heterogneo se realiza a temperaturas por debajo de los 400 oC.El material metlico de aportacin ms empleado es una aleacin de estao y plomo.

Aplicaciones de la soldadura blanda Electrnica. Para soldar componentes en placas de circuitos impresos. Soldaduras de plomo. Se usan en fontanera para unir tuberas de plomo, o tapar grietas existentes en ellasSoldadura de cables elctricos.-Aunque la soldadura blanda es muy fcil de realizar, presenta el inconveniente de que su resistencia mecnica es menor que la de los metales soldados; adems, da lugar a fenmenos de corrosin. SOLDADURA FUERTE Tambin se llama dura o amarilla. Es similar a la blanda, pero se alcanzan temperaturas de hasta 800 oC. Como metal de aportacin se suelen usar aleaciones de plata, y estao (conocida como soldadura de plata)

SOLDADURA POR PRESIONLa soldadura en fro es un tipo de soldadura donde la unin entre los metales se produce sin aportacin de calorPor presin en frio o en caliente. Consiste en limpiar concienzudamente las superficies que hay que unir; y, tras ponerlas en contacto, aplicar una presin sobre ellas hasta que se produzca la unin.Por friccin. Se hace girar el extremo de una de las piezas y, despus, se pone en contacto con la otra.

SOLDADURA POR FUSIONSoldadura oxiacetilnica (con gases al soplete)El calor aportado en este tipo de soldadura se debe a la reaccin de combustin del acetileno (C2H2).2C2H2 + 502 -> 4C02 + 2H20

SOLDADURA OXIACETILENICA

MATERIALES PARA UNA SOLDADURA OXIACETILENICAUna botella de acetileno disuelto en acetona O bien, un generador de acetileno, aparato para producir acetileno a partir del C2Ca y el agua.

SOLDADURA OXIACETILENICA

El procedimiento de soldeo puede ser a izquierda o a derecha.

SOLDADURA POR ARCO ELECTRICOEn la actualidad, la soldadura elctrica resulta indispensable para un gran nmero de industrias. Es un sistema de reducido coste, de fcil y rpida utilizacin, resultados perfectos y aplicable a toda clase de metales. Puede ser muy variado el procesoAntes de iniciar el trabajo de soldadura se deben fijar las piezas sobre una mesa o banco de trabajo, de manera que permanezcan inmviles a lo largo de todo el proceso. SOLDADURA POR ARCO ELECTRICO

Soldadura aluminotrmica o con termitaUtiliza como fuente de calor para fundir los bordes de las piezas a unir y metal de aportacin el hierro lquido y sobrecalentado que se obtiene de la reaccin qumica se produce entre el xido de hierro y el aluminio de la cual se obtiene la almina3 Fe3O4 + 8 Al 4 Al2O3 + 9 Fe + calor

SOLDADURA ALUMINOTERMICA

La almina forma una escoria en la parte superior de la unin evitando la oxidacin. Para efectuar la soldadura se realiza un molde de arena alrededor de la zona de soldadura y se vierte el metal fundido en l.Soldadura por resistencia elctrica Este tipo de soldadura se basa en el efecto Joule: el calentamiento se produce al pasar una corriente elctrica a travs de la unin de las piezas. El calor desprendido viene dado por la expresin: Q = 0,24 . I2. R . t POR PUNTOS:Las piezas generalmente chapas- quedan soldadas por pequeas zonas circulares aisladas y regularmente espaciadas que, debido a su relativa pequeez, se denominan puntos.

Soldadura por resistencia elctrica POR COSTURA:La soldadura elctrica por costura se basa en el mismo principio que la soldadura por puntos, pero en este caso las puntas de los electrodos se sustituyen por rodillos, entre los cuales y, presionadas por el borde de stos, pasan las piezas a soldar. De esta manera se puede electrodos mientras pasa la corriente elctrica

Soldadura por resistencia elctrica A TOPE:Las dos piezas que hay que soldar se sujetan entre unas mordazas por las que pasa la corriente, las cuales estn conectadas a un transformador que reduce la tensin de red a la de la soldadura. Las superficies que se van a unir, a consecuencia de la elevada resistencia al paso de la corriente que circula por las piezas, se calientan hasta la temperatura conveniente para la soldadura

ACEROS AREQUIPALa empresa fue fundada en 1964 en la ciudad de Arequipa, iniciando sus operaciones en 1966 con la produccin y comercializacin de perfiles y barras lisas de acero para la industria metal-mecnica, construccin y de carpintera metlica. Por la alta calidad de sus productos, Aceros Arequipa se convirti rpidamente en el principal abastecedor de estos productos en todo el Per.Con el objetivo de consolidar su desarrollo, en 1983 inauguraron su segunda planta de laminacin en la ciudad de Pisco, al sur de Lima, e incursionaron en la fabricacin de barras corrugadas y alambrones.

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