Materiales Ferrosos - Grade: 10 PDF

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¿QUE SON LOS METALES FERROSOS? Los metales ferrosos son el hierro y sus aleaciones, el hierro dulce o forjado, el acero y la fundición. Son los más utilizados debido a su bajo coste de extracción y obtención. El hierro es el elemento químico (Fe) que constituye el 5% de la corteza terrestre (2º metal más abundante). No está presente en estado puro sino en combinación con otros elementos en minerales: magnetita, siderita, hematita.[ CITATION Man14 \l 1033 ] El metal ferroso es aquel cuyo mineral de origen es el óxido de hierro. DIAGRAMA DEL O LOS PROCESOS DE OBTENCIÓN DE LOS MATERIALES FERROSOS Horno alto.

El alto horno es una instalación industrial donde se transforma el mineral de hierro. Está formado por una cápsula cilíndrica de acero de unos 30 metros de alto forrada con un material no metálico y resistente al calor (refractario), como asbesto o ladrillos refractarios. Primero se encuentran los depósitos de minerales y de disolventes de los que se ara la masa, luego pasa al mezclador y del deposito de coque se llena la cinta de transporte esta lleva interrumpidamente la aleación al cargadero, la aleación se transporta a las campanas, y ahí cae a una campana mas grande, solo cuando hay dos cargamentos en la campana se abre la boca de alimentación del alto horno. Por una tobera se insuflare que es calentado a 1000°C, el aire insuflado por el horno sale por arriba en forma de gas y llega al extractor de polvo, el gas se mezcla con aire y se procede a su combustión, la rejilla del calentador de aire alcanza 1200°C a esta temperatura se desconecta automáticamente el combustor,

entonces se conecta a la combustión de aire fresco. En el calentador se calienta el aire frio y alcanza el alto horno como caliente. Muy a menudo las bocas del alto horno tienen que controlarse mediante un cristal de seguimiento se puede observar el proceso de fundición ante las toberas. Cuando ya se ha almacenado suficiente hierro bruto en los altos hornos procede la fundición primeramente se abre la salida de escorias la escoria fluye a determinados contenedores, un taladro especial abre la compuerta para hierro de fundición, junto con el hierro bruto fundido nada todavía escorias que un separador elimina. Se toman pruebas del hierro bruto, una de las pruebas es para el laboratorio y conserva con ello un número. Las canaletas transportan el hierro bruto a cubas de transporte determinadas. Una maquina de relleno cierra nuevamente la salida de hierro fundido con una masa plástica. Se le hace prueba de fractura.

Horno eléctrico.

La fabricación del acero en horno eléctrico se basa en la fusión de las chatarras por medio de una corriente eléctrica, y al afino posterior del baño fundido. El horno eléctrico consiste en un gran recipiente cilíndrico de chapa gruesa (15 a 30 mm de espesor) forrado de material refractario que forma la solera y alberga el baño de acero líquido y escoria. El resto del horno está formado por paneles refrigerados por agua. La bóveda es desplazable para permitir la carga de la chatarra a través de unas cestas adecuadas.

La bóveda está dotada de una serie de orificios por los que se introducen los electrodos, generalmente tres, que son gruesas barras de grafito de hasta 700 mm de diámetro. Los electrodos se desplazan de forma que se puede regular su distancia a la carga a medida que se van consumiendo. Los electrodos están conectados a un transformador que proporciona unas condiciones de voltaje e intensidad adecuadas para hacer saltar el arco, con intensidad variable, en función de la fase de operación del horno. Otro orificio practicado en la bóveda permite la captación de los gases de combustión, que son depurados convenientemente para evitar contaminar la atmósfera. El horno va montado sobre una estructura oscilante que le permite bascular para proceder al sangrado de la escoria y el vaciado del baño. El proceso de fabricación se divide básicamente en dos fases: la fase de fusión y la fase de afino. FASE DE FUSIÓN: Una vez introducida la chatarra en el horno y los agentes reactivos y escorificantes (principalmente cal) se desplaza la bóveda hasta cerrar el horno y se bajan los electrodos hasta la distancia apropiada, haciéndose saltar el arco hasta fundir completamente los materiales cargados. El proceso se repite hasta completar la capacidad del horno, constituyendo este acero una colada. FASE DE AFINO: El afino se lleva a cabo en dos etapas. La primera en el propio horno y la segunda en un horno cuchara. En el primer afino se analiza la composición del baño fundido y se procede a la eliminación de impurezas y elementos indeseables (silicio, manganeso, fósforo, etc.) y realizar un primer ajuste de la composición química por medio de la adición de ferroaleaciones que contienen los elementos necesarios (cromo, níquel, molibdeno, vanadio o titanio). El acero obtenido se vacía en una cuchara de colada, revestida de material refractario, que hace la función de cuba de un segundo horno de afino en el que termina de ajustarse la composición del acero y de dársele la temperatura adecuada para la siguiente fase en el proceso de fabricación. Finalizado el afino, la cuchara de colada se lleva hasta la artesa receptora de la colada continua donde vacía su contenido en una artesa receptora dispuesta al efecto. La colada continua es un procedimiento siderúrgico en el que el acero se vierte directamente en un molde de fondo desplazable, cuya sección transversal tiene la forma geométrica del semiproducto que se desea fabricar. La artesa receptora tiene un orificio de fondo, o buza, por el que distribuye el acero líquido en varias líneas de colada, cada una de las cuales dispone de su lingotera o molde, generalmente de cobre y paredes huecas para permitir su refrigeración con agua, que sirve para dar forma al producto. Durante el proceso la lingotera se mueve alternativamente hacia arriba y hacia abajo, con el fin de despegar la costra sólida que se

va formando durante el enfriamiento. Posteriormente se aplica un sistema de enfriamiento controlado por medio de duchas de agua fría primero, y al aire después, cortándose el semiproducto en las longitudes deseadas mediante sopletes que se desplazan durante el corte. En todo momento el semiproducto se encuentra en movimiento continuo gracias a los rodillos de arrastre dispuestos al largo de todo el sistema. Finalmente, se identifican todas las palanquillas con el número de referencia de la colada a la que pertenecen, como parte del sistema implantado para determinar la trazabilidad del producto, vigilándose la cuadratura de su sección, la sanidad interna, la ausencia de defectos externos y la longitud obtenida.

10 EJEMPLOS DONDE USES LA NOMENCLATURA DE LOS MATERIALES, SEGUN AISI, ASTM, SAE, DIN 1. 80 W Cr V 8 Acero de baja aleación con 0,80 %C y 2,00 %W. 2. X 10 Cr Ni 18 8 Acero de alta aleación con 0,10 %C; 18 %Cr y 8 %Ni. 3. Barras de Construcción ASTM A615/A615M-16 Grado 40, 60, 75 ASTM A706/A706M – 15. 4. Barras Helicoidales ASTM A615/A615M – 16 Grado 75. 5. Planchas y Bobinas LAC/LAF ASTM A36/A36M – 14 ASTM A1011 Tipo B 6. Electrozincado: usando las normas ASTM A 510-Grado 1020 para el material de fabricación y la norma ASTM B 633 para el acabado final. 7. SAE 2350: 2: Acero al Ni – 3: 3% de Níquel – 50: 0,50% de C 8. SAE 5245: 5: Acero al Cr – 2: 2% de Cr – 45: = 0,45% de C. 9. SAE 6350: 6: Acero al Cr, Vanadio – 3: 3% de Cr + Va – 50: 0,50% de C. 10. SAE 7160: 7: Acero al Wolframio o Tungsteno – 1: 1% de W – 60: 0,60 % de C.

APLICACION E IMPORTANCIA DE LOS MATERIALES FERROSOS A NIVEL MUNDIAL El acero, metal ferroso por excelencia, presenta características particulares que lo hacen muy utilizado en diversas áreas. Se trata de un material maleable, resistente, lustroso, así como conductor de calor y electricidad. Los minerales de hierro (elemento principal del acero) constituyen el cuarto elemento más común en la corteza terrestre. La abundancia de las materias primas para la fabricación de acero como los bajos costos de producción han llevado a su extendido uso a todo nivel.

El hierro por si solo no tiene demasiados usos, pero es muy importante ya que al alearse con cualquier metal o no metal adquiere diversas propiedades para determinados usos. El uso del acero es importante porque tiene diferentes usos como por ejemplo en: Construcción en vigas, losas, columnas de edificios y casas.

Industria de los alimentos: utilizan el acero inoxidable, este es resistente a los líquidos y por la superficie lisa por lo que esta libre de microbios, por lo tanto, los alimentos no se contaminan. Industria militar, generalmente las armas están hechas de acero por su gran resistencia al medio ambiente y altas temperaturas. Industria automotriz en los años setenta el uso del acero en los autos era muy alto, actualmente se utilizan materiales como la fibra de vidrio o el plástico, pero sigue en uso la ampliación del hierro. Industria naviera, para la construcción del casco de los barcos aun se utiliza el acero templado para su armando, el acero inoxidable se usa porque resiste mucho mas la salinidad del mar.

PROPIEDADES, FISICAS, QUIMICAS, MECANICAS Y TECNOLOGICAS DEL MATERIAL FERROSOS Todos los metales que contengan cualquier cantidad de hierro en su forma básica son considerados un metal ferroso. Debido a esto, el único elemento metálico ferroso en la tabla periódica es el hierro. Muchos metales, tales como el acero, tienen un porcentaje de hierro, lo que significa que es un metal ferroso. Algunos ejemplos de metales ferrosos son el acero inoxidable, acero al carbono y el hierro forjado. Los metales ferrosos son el hierro y sus aleaciones, el hierro dulce o forjado, el acero y la fundición. Son los más utilizados debido a su bajo coste de extracción y obtención. El hierro es el elemento químico (Fe) que constituye el 5% de la corteza terrestre (2º metal más abundante). No está presente en estado puro sino en combinación con otros elementos en minerales: magnetita, siderita, hematita,… Su principal inconveniente es que pode oxidarse al reaccionar con el oxígeno del aire o agua degradando el metal hasta provocar su rotura. Propiedades. Los metales ferrosos poseen una atracción magnética y tiene una gran resistencia a la tracción, ya que pueden llevar a una gran cantidad de tensión. También tienen las propiedades de un metal estándar, tales como la conducción de calor y electricidad, ductilidad, maleabilidad y un aspecto brillante. Los metales ferrosos también tienen la capacidad de la oxidación, que se conoce como corrosión. La oxidación en los metales ferrosos forma un depósito de color marrón rojizo en la superficie y es un óxido de hierro. 

Tienen alta concentración de Hierro.

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Son pesados. Poseen alta densidad.

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Su temperatura de fusión es elevada, por lo que se necesitan hornos muy potentes.

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Son duros.

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Se oxidan fácilmente. Su óxido es rojizo. Tienen alta capacidad de oxidación, lo que los hace propensos a la corrosión.

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Son abundantes en la naturaleza.

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Pueden ser frágiles, aunque el acero es maleable y resistente.

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Son excelentes conductores de electricidad, magnetismo y calor.

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Son magnéticos.

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Son dúctiles y maleables a excepción de las aleaciones con alto contenido de carbono y escoria.

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Gran resistencia a la tracción.

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En líneas generales, poseen las mismas propiedades de un metal estándar

RELACIÓN PROCESAMIENTO - ESTRUCTURA, PROPIEDADES DE LOS MATERIALES Existe una compleja relación entre el proceso de obtención del material, su estructura, y sus propiedades, y por consiguiente también su comportamiento; si se cambia alguno de los aspectos de esta relación, alguno o varios del resto de aspectos también variarán. El aspecto fundamental que debe tomarse cuando se requiere producir un componente con una geometría y propiedades adecuadas, es el desempeño que éste tendría durante su vida útil. Para poder hacer la mejor selección y diseño, debemos tomar en cuenta la compleja relación entre la estructura interna del material, su procesamiento y sus propiedades finales. Cuando alguno de los tres aspectos de esta relación cambia los otros dos se ven afectados. Por lo que resulta ventajoso poder determinar la relación que existe entre estos tres aspectos a fin de obtener el producto requerido. El procesamiento de un material por lo general afecta la estructura de éste. Por ejemplo, una barra de cobre o acero fabricada por fundición tendrá una microestructura diferente a la de una barra obtenida por conformado mecánico. La forma, tamaño y orientación de los granos puede ser diferente. En las fundiciones se pueden observar huecos: (rechupes) debidos a la contracción del metal durante la solidificación, burbujas de gas; partículas no metálicas (inclusiones) y granos columnares o estructuras dendríticas desarrolladas en la pared del molde hacia el centro de la pieza. El procesamiento de los materiales genera la forma deseada del componente a partir de un material uniforme:   

Fundición Soldadura Forjado, Trefilado, Laminado, Doblado

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Metalurgia de polvos Maquinado

CONCLUSION Los materiales ferrosos son de gran importancia para cualquier cosa en estos casos los materiales ferrosos existentes son el fierro ya que es de gran utilidad para hacer cualquier tipo de trabajo siendo una estructura metálica para su uso como en casos para la elaboración de puertas, ventanas, portones, rejas de casas y de cualquier otro sitio, para el techado de casas etc., esto materiales por ser ferrosos tienen una clasificación de que son sumamente pesado. Puede diferenciar algunos metales ferrosos de otros puede ver cuál era más maleable que otros y cuál era la obtención de cada uno de ellos al realizar esto se puede dar uno cuenta de que casi todos los metales no son muy deferentes ya que unos son maleables y otros no lo que los diferencian son el proceso de obtención que tiene cada uno. Los materiales ferrosos son aquellos que contienen hierro como su ingrediente principal es decir las numerosas calidades del hierro y el acero. Los metales son materiales que tienen múltiples aplicaciones y constituyen una pieza clave en la industria del transporte, telecomunicaciones, en el sector agrícola, en el campo de la construcción y en maquinaria y fabricación entre otros.

REFERENCIAS

(s.f.). Obtenido de https://materialestecno1.wordpress.com/procesos-de-obtencion-del-aceroy-otros-productos-ferrosos/ Búa, M. T. (12 de Mayo de 2014). Consellería de Cultura, Educación e Ordenación Universitaria. Obtenido de https://www.edu.xunta.gal/espazoAbalar/sites/espazoAbalar/files/datos/1464947174/c ontido/42_metales_ferrosos.html#:~:text=Los%20metales%20ferrosos%20son %20el,coste%20de%20extracci%C3%B3n%20y%20obtenci%C3%B3n.&text=Su %20principal%20inconveniente%20es%20que Curso de Ingeniería de Materiales. (s.f.). Obtenido de http://prof.usb.ve/hreveron/capitulo1.pdf Gómez, V. (s.f.). Facultad Regional Tucumán. Obtenido de http://www.frt.utn.edu.ar/tecnoweb/imagenes/file/mecanica/Acero,%20Clasificaci %C3%B3n,%20Alumnos.pdf Infometales. (s.f.). Obtenido de https://www.infometales.com/ferrosos-y-no-ferrosos/ Moran, J. G. (s.f.). Obtenido de https://es.slideshare.net/lortizmareovich/fundicin-clasificacinde-los-metales-normas-para-el-fb-a Sánchez, J. V. (s.f.). Normalización Bticino Costa Rica, S.A. Obtenido de https://www.astm.org/GLOBAL/roadshow/centralamerica/MS_PPT/Vargas_Metales_Btici no.pdf...