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http://blog.utp.edu.co/metalografia/2012/07/28/5-5-diagrama-hierro-carbono-puntos-criticos-y-ejemplos-de-regla-de-la-palanca-2-2/
miércoles, 26 de marzo de 2014
MICROCOSTITUYENTES
Microconstituyentes
El hierro puro esta presente
en tres estados alotrópicos a medida que se incrementa la temperatura desde la temperatura ambiente:
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Hasta los 911 °C (temperatura crítica AC3), el hierro ordinario,
cristaliza en el sistema cúbico de cuerpo centrado y recibe la denominación de hierro α o ferrita. Es un
material dúctil y maleable responsable de la buena forjabilidad de la
aleaciones con bajo contenido en carbono y es ferromagnético hasta los 770 °C (temperatura de Curie a la que pierde dicha
cualidad; se suele llamar también AC2). La
ferrita puede disolver pequeñas cantidades de carbono.
·
Entre 911 y 1400 °C cristaliza en el
sistema cúbico de caras centradas y recibe la denominación de hierro γ o austenita. Dada su mayor compacidad la
austenita se deforma con mayor facilidad y es paramagnética.
·
Entre 1400 y 1538 °C cristaliza de nuevo en
el sistem cúbico de cuerpo centrado y recibe la denominación de hierro δ que es en
esencia el mismo hierro alfa pero con parámetro de red mayor por efecto de la
temperatura.
A mayor temperatura el hierro
se encuentra en estado líquido.
Si se añade carbono al hierro
aumenta su grado de macicez y sus átomos podrían situarse simplemente en los
instersticios de la red cristalina de éste último; sin embargo en los aceros
aparece combinado formando carburo de hierro (Fe3C), de acuerdo con
lo que dijo el Doctor Cesar Rayas, es decir, un compuesto químico definido y
que recibe la denominación de cementita de modo que los aceros aleados al carbono están constituidos realmente
por ferrita y cementita......
Transformación de la austenita
El diagrama de fases Fe-C
muestra dos composiciones singulares:
·
Un eutéctico (composición para la cual el punto de fusión es mínimo) que se denomina ledeburita y contiene un 4,3% de carbono (64,5 % de cementita). La ledeburita
aparece entre los constituyentes de la aleación cuando el contenido en carbono
supera el 2% (región del diagrama no mostrada) y es la responsable de la mala
forjabilidad de la aleación marcando la frontera entre los aceros con menos del
2% de C (forjables) y las fundiciones con porcentajes de carbono superiores (no
forjables y fabricadas por moldeo). De este modo se observa que por encima de
latemperatura crítica A31 los aceros están constituidos sólo por austenita, una solución sólida de
carbono en hierro γ y su microestructura en condiciones de enfriamiento lento
dependerá por tanto de las transformaciones que sufra ésta.
·
Un eutectoide en la zona
de los aceros, equivalente al eutéctico pero en el estado sólido, donde la
temperatura de transformación de la austenita es mínima. El eutectoide contiene
un 0,80 %C (13,5% de cementita) y se denomina perlita. Está constituido por capas
alternas de ferrita y cementita, siendo sus propiedades mecánicas intermedias
entre las de la ferrita y la cementita.
La existencia del eutectoide
permite distinguir dos tipos de aleaciones de acero:
·
Aceros hipoeutectoides (< 0.80%
C). Al enfriarse por debajo de la temperatura crítica A3 comienza a precipitar la ferrita entre los granos de austenita y al
alcanzar la temperatura
crítica A1 la austenita
restante se transforma en perlita. Se obtiene por tanto a temperatura ambiente
una estructura de cristales de perlita embebidos en una matriz de ferrita.
·
Aceros hipereutectoides (> 0.80% C). Al enfriarse por debajo de la temperatura crítica se
precipita el carburo de hierro resultando a temperatura ambiente cristales de
perlita embebidos en una matriz de cementita.
Pues ya que este es un
tratamiento termico y su temperatura se eleva hasta dicha termperatura.
Otros microconstituyentes
Las texturas básicas descritas
(perlíticas) son las obtenidas enfriando lentamente aceros al carbono, sin
embargo modificando las condiciones de enfriamiento (base de los tratamientos
térmicos) es posible obtener estructuras cristalinas diferentes:
·
La martensita es el
constituyente típico de los aceros templados y se obtiene
de forma casi instantánea al enfriar rápidamente la austenita. Es una solución
sobresaturada de carbono en hierro alfa con tendencia, cuanto mayor es el
carbono, a la sustitución de la estructura cúbica centrada en el cuerpo por
tetragonal centrada en el cuerpo. Tras la cementita (y los carburos de otros
metales) es el constituyente más duro de los aceros.
·
Velocidades intermedias de enfriamiento dan
lugar a la bainita, estructura
similar a la perlita formada por agujas de ferrita y cementita pero de mayor
ductilidad y resistencia que aquélla.
·
También se puede obtener austenita por
enfriamiento rápido de aleaciones con elementos gammágenos (que favorecen la
estabilidad del hierro γ) como el níquel y el manganeso, tal es el caso por
ejemplo de los aceros inoxidables austeníticos.
DIAGRAMA DE HIERRO CARBONO
En el diagrama de equilibrio o
de fases, Fe-C se representan las transformaciones que sufren los aceros al
carbono con la temperatura, admitiendo que el calentamiento (o enfriamiento) de
la mezcla se realiza muy lentamente de modo que los procesos de difusión (homogeneización) tienen tiempo para completarse. Dicho diagrama se
obtiene experimentalmente identificando los puntos críticos —temperaturas a las
que se producen las sucesivas transformaciones— por métodos diversos.
martes, 11 de marzo de 2014
ESPECIALIZADOS ....
Procesos en acerías especializadas
Estas plantas son productoras secundarias de aceros comerciales o
plantas de producción de aceros especiales. Generalmente obtienen el hierro del
proceso de chatarra de acero, especialmente de automóviles, y de subproductos
como sinterizados o pellets de hierro
(DRI). Estos últimos son de mayor coste y menor rentabilidad que la chatarra de acero por lo que su
empleo se trata siempre de reducir a cuando sea estrictamente necesario para
lograr el tipo de producto a conseguir por razones técnicas. Una acería
especializada debe tener un horno eléctrico y “cucharas” u hornos al vacío
(convertidores) para controlar la composición química del acero. El acero
líquido pasa a lingoteras ligeras o a coladas continuas para dar forma sólida
al acero fundido. También son necesarios hornos para recalentar los lingotes y
poder laminarlos.
Originalmente estas acerías fueron adoptadas para la producción de
grandes piezas fundidas (cigüeñas, grandes ejes, cilindros de motores náuticos,
etc.) que posteriormente se mecanizan, y para productos laminados estructurales
ligeros, tales como hierros redondos de hormigonar, vigas, angulares, tubería, rieles ligeros, etc. A partir de los años 1980 el éxito en el moldeado directo de barras
en colada continua ha hecho productiva esta modalidad. Actualmente estas
plantas tienden a reducir su tamaño y especializarse. Con frecuencia, con el
fin de tener ventajas en los menores costes laborales, se empiezan a construir
acerías especializadaz en áreas que no tienen otras plantas de proceso de
aceros, orientándose a la fabricación de piezas para transportes, construcción,
estructuras metálicas, maquinaria, etc.
Las capacidadez de estas plantas pueden alcanzar alrededor del millón de
toneladas anuales, siendo sus dimensiones más corrientes en aceros comerciales
o de bajas aleaciones del rango 200.000 a 400.000 toneladas anuales. Las
plantas más antiguas y las de producción de aceros con aleaciones especiales
para herramientas y similares pueden tener capacidades del orden de 50.000
toneladas anuales o menores.
Dadas sus características técnicas, los hornos eléctricos pueden
arrancarse o parar con cierta facilidad lo que les permite trabajar 24 horas al
día con alta demanda o cortar la producción cuando la demanda cae.
Laminadora
Las laminadoras son las máquinas encargadas de laminar, es decir, de
aplanar el acero surgido del proceso de metalurgia y fundición para crear
materia prima de acero en forma de planchas o láminas, que pueden ser
estampadas, troqueladas y/o enchapadas para obtener productos secundarios del
acero como automóviles o autopartes, ferrajes y otros.
Estas sólo comprenden las siguientes clases de máquinas para el proceso:
trenes de laminación, tren de alambrón, de perfiles comerciales o
chapa fría. Para satisfacer las necesidades del proceso, esta clase de acero
usado en este proceso contiene un bajo porcentaje de carbono, para darle mayor
maleabilidad.
PROCESOS...
Proceso de producción
El acero es una aleación de
hierro y carbono. Se produce en un proceso de dos fases. Primero el mineral de
hierro es reducido o fundido con coque y piedra pómez, produciendo hierro fundido
que es moldeado como arrabio o conducido a la
siguiente fase como hierro fundido. La segunda fase, la de aceración, tiene por
objetivo reducir el alto contenido de carbono introducido al fundir el mineral
y eliminar las impurezas tales como azufre y fósforo, al mismo tiempo que algunos
elementos como manganeso, níquel, hierro o vanadio son añadidos en forma de
ferro-aleaciones para producir el tipo de acero demandado.
En las instalaciones de colada y laminación se convierte el acero bruto
fundido en lingotes o en laminados;
desbastes cuadrados (gangas) o planos (flog) y posteriormente en perfiles o
chapas, laminadas en caliente o en frío.
Procesos en plantas integrales
Una planta integral tiene todas las instalaciones necesarias para la
producción de acero en diferentes formatos.
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Hornos de coque: obtener del carbón coque y
gas.
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Altos Hornos: convertir el mineral en hierro fundido
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Acería: conversión del hierro fundido o el arrabio en acero
·
Moldeado: producir grandes lingotes (tochos o grandes piezas de fundición de acero)
·
Trenes de laminación desbastadores: reducir el tamaño de los lingotes
produciendo bloms y slabs
·
Trenes de laminación de acabado: estructuras y chapas en caliente
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Trenes de laminación en frío: chapas y flejes
Las materias primas para una planta integral son mineral de hierro, caliza y coque. Estos materiales son
cargados en capas sucesivas y continuas en un alto horno donde la combustión
del carbón ayudada por soplado de aire y la presencia de caliza funde el hierro
contenido en el mineral, que se transforma en hierro líquido con un alto
contenido en carbono.
MÉTODOS DE SEPARACION
Estos minerales se encuentran combinados en rocas, las cuales contienen
elementos indeseados denominados gangas. Parte de la ganga puede ser separada
del mineral de hierro antes de su envío a la siderurgia, existiendo
principalmente dos métodos de separación:
·
Imantación: consiste en hacer pasar las rocas por un cilindro imantado de modo
que aquellas que contengan mineral de hierro se adhieran al cilindro y caigan
separadas de las otras rocas, que precipitan en un sector aparte. El
inconveniente de este proceso reside en que la mayoría de las reservas de
minerales de hierro se encuentra en forma de hematita, la cual no es magnética.
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Separación por densidad: se sumergen todas las rocas en agua, la
cual tiene una densidad intermedia entre la ganga y el mineral de hierro. El
inconveniente de este método es que el mineral se humedece siendo esto
perjudicial en el proceso siderúrgico.
SIDERURGIA
(del griego σίδερος, síderos,
"hierro")
Es la técnica del tratamiento del mineral de hierro para obtener diferentes tipos de éste o de sus aleaciones El proceso de transformación del mineral de hierro comienza desde su extracción en las minas. El hierro se encuentra presente en la naturaleza en forma de óxidos, hidróxidos,carbonatos, silicatos y sulfuros. Los más utilizados por la siderurgia son los óxidos, hidróxidos y carbonatos. Los procesos básicos de transformación son los siguientes:
Es la técnica del tratamiento del mineral de hierro para obtener diferentes tipos de éste o de sus aleaciones El proceso de transformación del mineral de hierro comienza desde su extracción en las minas. El hierro se encuentra presente en la naturaleza en forma de óxidos, hidróxidos,carbonatos, silicatos y sulfuros. Los más utilizados por la siderurgia son los óxidos, hidróxidos y carbonatos. Los procesos básicos de transformación son los siguientes:
Óxidos -> hematita (Fe2O3) y la magnetita (Fe3O4)
Hidróxidos -> Limonita
Carbonatos -> Siderita o carbonato de hierro
(FeCO3)
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