Introducción Se denominan metales ferrosos o férricos a aquellos que contienen hierro como elemento base; pueden levar además pequeñas proporciones p roporciones de otros. A pesar de todos los inconvenientes que presentan estos materiales (hierro, acero y fundiciones) por ser muy pesados, oxidarse con facilidad y ser dificiles de trabaja, entre otros, son uno de los más usados en la actualidad. Las aplicaciones mas significativas a las que se destinan los materiales ferrosos son la construccion de puentes, estructuras de edificios, barcos, trenes, coches y utensilios domesticos (ollas, grifos, cucharas, etc.)
Materiales metálicos
Los metales son un grupo de elementos químicos con unas características que los hacen muy útiles para el hombre, entre las que destacan la conductividad ( caso del cobre ), la resistencia mecánica ( hierro y acero ), la resistencia a las altas temperaturas ( wolframio ), etc. O sea, tenemos un metal o aleación para cada necesidad de la técnica. Todos ellos son sólidos a temperatura ambiente, excepto el mercurio En general, se puede decir que los metales tiene las siguientes propiedades:
pasar por rodillos especiales especiales Maleabilidad : Podemos hacer láminas de muchos de ellos al pasar o con otras técnicas donde se le somete a esfuerzos de compresión. apropiadas, formamos hilos al someterlo someterlo a esfuerzos de tracción. tracción. Ductilidad: Con técnicas apropiadas, fragilidad, o sea, los metales presentan gran Tenacidad: Esto sería lo contrario de la fragilidad, resistencia a romperse cuando reciben golpes. Resistencia mecánica: Cuando los sometemos a las diferentes fuerzas ( tracción, torsión , comprensión..) suele comportarse muy bien.
Además de las anteriores, también son opacos, con alta densidad, alto punto de fusión y muy buenos conductores del calor y la electricidad. Podemos clasificar los metales en base al color, la densidad, los resistente que sea.. Sin embargo, dado que el hierro ha sido el metal mas usado con mucha diferencia, los metales se suelen clasificar en ferrosos ( si tienen hierro ) y no ferrosos ( no tienen hierro ).
Materiales metálicos
Los metales son un grupo de elementos químicos con unas características que los hacen muy útiles para el hombre, entre las que destacan la conductividad ( caso del cobre ), la resistencia mecánica ( hierro y acero ), la resistencia a las altas temperaturas ( wolframio ), etc. O sea, tenemos un metal o aleación para cada necesidad de la técnica. Todos ellos son sólidos a temperatura ambiente, excepto el mercurio En general, se puede decir que los metales tiene las siguientes propiedades:
pasar por rodillos especiales especiales Maleabilidad : Podemos hacer láminas de muchos de ellos al pasar o con otras técnicas donde se le somete a esfuerzos de compresión. apropiadas, formamos hilos al someterlo someterlo a esfuerzos de tracción. tracción. Ductilidad: Con técnicas apropiadas, fragilidad, o sea, los metales presentan gran Tenacidad: Esto sería lo contrario de la fragilidad, resistencia a romperse cuando reciben golpes. Resistencia mecánica: Cuando los sometemos a las diferentes fuerzas ( tracción, torsión , comprensión..) suele comportarse muy bien.
Además de las anteriores, también son opacos, con alta densidad, alto punto de fusión y muy buenos conductores del calor y la electricidad. Podemos clasificar los metales en base al color, la densidad, los resistente que sea.. Sin embargo, dado que el hierro ha sido el metal mas usado con mucha diferencia, los metales se suelen clasificar en ferrosos ( si tienen hierro ) y no ferrosos ( no tienen hierro ).
Metales ferrosos
Los materiales férricos son aquellos que en su composición tienen principalmente hierro, como el acero ( mezcla de hierro con un poco de carbono ) o el hierro puro. En la imagen podemos observar bobinas de acero empleadas para la chapa de los automóviles. Sólo con este uso, ya nos podemos imaginar la demanda tan elevada que hay de este material. Si además tenemos en cuenta que el motor del coche está fabricado básicamente por hierro, sumamos y sumamos.
La gran ventaja de este material es su precio relativamente bajo y la capacidad de unirse con otros elementos para mejorar sustancialmente sus propiedades. Veremos el caso del acero. Hemos representado un tipo de acero ( la estructura cristalina, o sea, como se colocan los átomos en el material ) Las bolas grises representan los átomos de hierro y las azules los de carbono. Al formarse la estructura ( hierro en el horno ) los átomos de hierro está moviéndose libremente. Cuando baja la temperatura es como la diana de los metales ( hay que formar filas ) y los átomos de hierro se agrupan de forma que generan ese cubo de la imagen. Como hemos añadido un poquito de carbono ( sobre el 1% ), los átomos de este no metal
se “cuelan” en la formación del cubo ( red cristalina ) creando una aleación con unas
propiedades mecánicas mejores. Según el porcentaje de carbono que tiene, los materiales férricos se clasifican en:
Hierro Dulce, con carbono <0.1%. Se oxida muy fácilmente, en
cuestión de horas se forma una capa marrón que va destruyendo el material. Es un material blando y magnético, por ello se suele emplear en piezas de electroimanes
Aceros donde 0,1% < C < 2% . Tenemos un material donde el carbono
es menor al 2%. También se oxidan, son mas duros al tener mas carbono, tenaces, dúctiles y maleables. Se pueden soldar sin problemas y su uso va desde los vehículos de todo tipo, herramientas de corte como la broca y hojas, etc. Si le añadimos un 12% de cromo tenemos el acero inoxidable
Fundiciones, cuando el carbono es mayor mayor del 2% y menor menor del 5% . A
mayor carbono, mayor dureza, pero la ductilidad y tenacidad empeoran. Funden a temperaturas menores y son apropiados para fabricar piezas complicadas ( se adaptan muy bien al molde ). Su uso va desde los motores a las rejillas de alcantarillas.
Metales no férricos
Veremos
los
metales
que
pos
su
uso
son
mas
importantes
Cobre. Debido a su gran conductividad térmica y eléctrica, su uso queda casi exclusivamente para estos cometidos ( cables, tubos de calderas .. ) ya que no es un material barato. Se suelda con facilidad , es muy ductil y maleable y cuando se oxida, forma una capa verdosa que le protege .
Aluminio . También es un excelente conductor de la electricidad y del calor. Es muy blando con baja densidad. Como en el caso del cobre ( aunque mejor aún), al oxidarse forma una fina capa de óxido de aluminio que le hace enormemente resistente a la oxidación. Se usa mucho en la industria de la alimentación debido a su nula toxicidad, así como en marcos de ventanas y aplicaciones del estilo, ya que son resistentes a la humedad, radiaciones solares, etc.
Estaño Muy blando e inoxidable. Se emplea fundamentalmente en la soldadura de cobre ( cables eléctricos y tubos de calefacción ) debido a a su bajo punto de fusión. Otro uso es el recubrimiento de láminas de acero para fabricar la hojalata.
Cinc:
Se suele emplear junto con otros metales. Muy resistente a la corrosión, se emplea mucho en el proceso de galvanizado por el cual se añade este elemento a la capa externa del metal ( generalmente un acero ) para crear un material muy resistente en la intemperie. Los quita-miedos de las carreteras son otro ejemplo entre otros. La gran ventaja es que te olvidas de su mantenimiento ya que no necesita pinturas protectoras. Existen otros metales como el titanio ( caro, muy duro, resistente a la corrosión ) que se emplea en prótesis médicas , el wolframio … ¿ Sabes de algún otro metal usado en nuestra
sociedad que sea interesante ?
Aleaciones
La mezcla de varios elementos químicos, ( uno de ellos debe se metal ) a lugar a un nuevo material mejorando alguna de las propiedades. A este nuevo material, le llamamos
aleación. Veremos algunos de ellos.
Latón.
Con una base de cobre, se le añade entre el 5 y 40 % de cinc. En este caso mejoramos al doble la resistencia a la tracción de sus componentes base. Se suele emplear como herrajes, material de fontanería y accesorios en general.
Bronce. Empleamos de nuevo una base de cobre a
la que añadimos un 10 % de estaño. El resultado es un material mas resistente a la tracción que los latones, resiste a la corrosión y cuando está fundido es muy fluido, por lo que es apropiado para hacer figuras usando moldes. Sus aplicaciones van desde cojinetes o engranajes hasta estatuas.
Representamos en este apartado un rodamiento general ( las bolas suelen ser de acero ) para que se vea como funciona. Se suele poner en los ejes de las lavadoras, por ejemplo. La siguiente imagen muestra otro tipo de rodamiento donde la jaula es de bronce.
Existen otras muchas aleaciones para dar respuesta a las demanda de la industria. En el caso de la aviación comercial, como el peso es un elemento determinante, las estructuras suelen hacerse de una aleación de aluminio, cobre y magnesio , mejorando las propiedades mecánicas de aluminio considerablemente con un peso muy inferior al hierro. Métodos para obtener los metales
La naturaleza ( excepto algunos casos ) no nos ofrece los metales en su forma pura, y por tanto, a partir de un mineral donde le encontraremos en forma de óxido, hacemos un tratamiento para extraerlo. Veremos dos sistemas. El alto horno y el sistema de electrólisis
Alto
Horno.
1º
Parte.
En alto horno vamos a obtener el mineral de hierro provocando la fundición del mineral junto a piedra caliza y coque ( carbón ). La piedra caliza se emplea como fuente adicional de monóxido de carbono y como sustancia fundente y el carbón como material combustible
El alto horno tiene, normalmente, una altura de unos 30 metros y para evitar la pérdida de calor, las paredes suelen estar hechas con ladrillos refractarios con aislantes especiales. La mezcla de las 3 sustancias es introducida por la parte superior donde también se encuentra unos respiraderos para la salida de los gases de la combustión. Además tenemos la entrada del aire ( necesario para que se produzca la combustión del coque ) y salidas para la escoria y el arrabio. El esquema básico se muestra en la imagen superior y consiste en 1. Se añade alternativamente capas de carbón, piedra caliza y mineral de hierro ( punto A). 2. En el punto B y por medio de unos fuelles, se fuerza la entrada de aire para que haya una buena combustión de la mezcla 3. Parte del carbón quemado pasa al hierro y otro se combina con el oxígeno para formar gases 4. La parte que nos interesa y que contiene el material de hierro desciende a la parte mas baja del horno (C) de donde obtenemos el arrabio
5. Las sustancias de desecho ( escoria ) flotan sobre el hierro fundido y son evacuadas por el D.
Gracias a este horno tenemos la reacción química Fe2O3 + 3 CO
=>
3 CO2 + 2 Fe
Lo veremos por pasos:
Coque (Carbono)
Oxígeno del aire
+ O2
2C Oxido Hierro
de
+
Fe2O3
Monóxido Carbono
de
3CO
Impurezas del material Derretido
Calor horno
+
Monóxido Carbono en gas
de
Calor
2CO
Hierro líquido
Dióxido de Carbono
2Fe Hierro
+ 3CO2
+ Piedra Caliza
ESCORIA
2º Parte. Afino Cuando tenemos el material de hierro dentro del arrabio, el porcentaje de carbono que contiene es demasiado alto y por tanto, hay que reducirlo hasta determinados porcentajes, según queramos aceros, fundiciones ..
Para ello usamos un horno convertidor. Es muy sencillo. Con el arrabio cargado en una gran cubeta, se introduce una lanza por la que entramos el oxígeno. El oxígeno en contacto con el carbono que sobra produce una reacción por la que aporta mas calor y se produce CO2. Se suele añadir chatarra a la mezcla para reutilizar el material de nuevo. El tiempo que esté la lanza dentro del convertidor, determinará cuanto carbono quedará en la cubeta y de esa manera obtenemos el hierro o la fundición ” a la carta”.
Obtención de otros metales por electrólisis
Para el cobre o el aluminio, entre otros, es necesario emplear otros sistemas para sacar
el metal puro del mineral que lo contiene. Veremos como se hace para el aluminio, siendo el resto muy similar.
Para la obtención del aluminio primario se realiza por electrólisis de la alúmina ( óxido de aluminio (Al2O3) ) en criolita fundida. Una de las funciones de la criolita (Na3AlF6) es bajar el punto de fusión desde los 2054ºC a los 950ºC. Además se añade otros compuestos menos importantes. De manera simplificada, el proceso
es el siguiente:
Entre el ánodo ( tensión positiva ) y el cátodo ( tensión negativa ) hacemos pasar una corriente eléctrica con alta intensidad y voltaje reducido. Al pasar los electrones de un grafito al otro, el aluminio metálico se queda en el cátodo y el oxígeno se queda en el ánodo, reaccionando con carbono y produciendo CO 2. Es un proceso caro dado el coste energético del proceso, por ello , aunque el aluminio es muy abundante en la naturaleza ( en forma de óxidos ) el proceso lo encarece mucho.
En el Cátodo tenemos que se produce la reacción
2Al2O3 + 3C
4Al + 3CO2.
En este proceso se forma el aluminio en el Cátodo y oxígeno en el ánodo, que al reaccionar con el Carbono se genera Dióxido de carbono
Nuestro alumno José Antonio Moreno Tejeda nos ha creado una animación para entender un poquito mas este concepto. Pinchar en la imagen para agrandar
Ver vídeo http://www.youtube.com/watch?v=G0czuF4gEDE&feature=relmfu
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Materiales (español) Training
Class Information
Tooling U classes are offered at the beginner, intermediate, and advanced levels. The typical class consists of 12 to 25 lessons and will take approximately one hour to complete.
Class Name:
Description:
Metales
ferrosos
y
sus
aleaciones 210
Esta clase identifica las principales categorías, propiedades, y los usos de los aceros y sus aleaciones.
Next Steps
501120 501150
Prerequisites:
Intermediate
Difficulty:
Number Lessons:
Language:
of
16
Spanish
Class Outline
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Objetivos Metales ferrosos en la actualidad El acero en contraste con el fierro fundido Tipos de fierro fundido Acero al carbono Grados de acero al carbono Aceros de aleación Elementos comunes de aleación Aceros de alta resistencia y baja aleación Aceros inoxidables Tipos de aceros inoxidables Aceros para herramientas Tipos de aceros para herramientas Superaleaciones Selección de la mejor aleación Resumen
Class Objectives
Identificar la importancia de los metales ferrosos. Distinguir entre los aceros y los fierros fundidos. Identificar los grupos principales de fierros fundidos. Definir qué es el acero al carbono. Identificar la importancia del contenido de carbono en los aceros. Definir qué es el acero de aleación. Identificar los elementos comunes de aleación y sus propiedades. Identificar el papel único de los aceros de alta resistencia y baja aleación. Identificar las características únicas de los aceros inoxidables. Identificar los tipos y las propiedades de los aceros inoxidables. Definir qué es el acero para herramientas. Identificar los tipos y las propiedades de los aceros para herramientas. Definir qué es una superaleación.
Describir cómo elegir una aleación.
Class Vocabulary
Vocabulary Term
Definition
acero
Metal conformado por fierrro y de un máximo aproximado del 1.5% de carbono y generalmente con pequeñas cantidades de manganeso, fósforo, sulfuro y silicón.
acero de aleación
Acero que contiene un elemento de aleación adicional.
acero de alto carbono
Acero al carbono que contiene más del 0.5% del carbono.
acero de bajo carbono
Acero al carbono que contiene menos del 0.3% de carbono.
acero de medio carbono
Acero al carbono que contiene entre el 0.3 y 0.5% de carbono.
acero inoxidable
Tipo de acero que contiene más del 15% de cromo y demuestra excelente resistencia a la corrosión.
acero inoxidable austenítico
Tipo de acero inoxidable con una estructura cristalina FFC. Es relativamente caro, pero es el más eficaz para resistir a la corrosión.
acero inoxidable ferrítico
Tipo de acero inoxidable con estructura cristalina BCC. Es magnético y relativamente barato.
Vocabulary Term
Definition
acero inoxidable martensítico
Tipo de metal inoxidable con una estructura cristalina BCC deformada. Es relativamente resistente, pero menos eficaz para resistir la corrosión.
Acero para herramientas que es trabajado en frío con cantidades importantes de cromo y carbono. Los aceros para acero para herramientas de alto carbono y alto cromo herramientas de alto carbono y alto cromo proporcionan precisión dimensional, resistencia al desgaste y maquinabilidad.
acero para herramientas de propósito especial
Acero de baja aleación para herramientas que proporciona profundidad de templado medio y una variedad de propiedades específicas.
acero para herramientas de templado al agua
Acero para herramientas de baja aleación y barato. Proporciona varios niveles de dureza y resistencia al desgaste.
acero para herramientas de templado al aire
Acero para herramientas que ha sido trabajado en frío. Es barato y generalmente usado para elaborar punzones y moldes.
acero para herramientas de templado en aceite
Acero para herramientas que se trabaja en frío y que mantiene sus dimensiones eficazmente. Se usa para elaborar piezas para construcción, cribas y cojinetes.
acero para herramientas de trabajo en caliente
Acero para herramientas que se usa para crear herramientas que forma metales a temperaturas altas.
acero para herramientas de trabajo en frío
Grupo de aceros para herramientas que se usan principalmente para estampas que forman al metal a temperaturas no
Vocabulary Term
Definition
elevadas.
acero para herramientas resistentes al choque
Acero de bajo carbono para herramientas creado con excelente tenacidad y usado para elaborar cinceles neumáticos y punzones muy resistentes.
acero para moldes
Acero de bajo carbono para herramientas que se usa para elaborar moldes de plástico.
acero rápido
Grupo de aceros para herramientas que se usa para metales para máquinas a altas velocidades de corte. Los aceros rápidos se mantienen duros a temperaturas altas y resisten la abrasión.
acero resulfurizado
Acero al carbono al que se le ha añadido sulfuro para mejorar la maquinabilidad.
acero resulfurizado y refosforado
Acero al carbono al que se le ha añadido sulfuro y fósforo para mejorar la maquinabilidad.
aceros al carbono
Tipo básico de acero que contiene menos del 3% de otros elementos a parte del fierro y carbono.
aceros de alta resistencia y baja aleación
Tipo de aceros que contiene bajos niveles de carbono y elementos de aleación que demuestran buena resistencia y es relativamente barato. Estos aceros son usados comúnmente para estructuras grandes.
aceros de libre maquinado
Grado de acero que ha sido manufacturado con una mezcla y tratamiento térmico con el fin de mejorar
Vocabulary Term
Definition
la maquinabilidad del metal.
aceros para herramientas
Tipo especializado de acero de aleación que demuestra excelente resistencia, tenacidad y resistencia al desgaste. Los aceros para herramientas se usan para herramientas de corte, punzones y otras fabricaciones industriales.
carburo
Compuesto producido por la combinación de carbono y, generalmente, cromo, tungsteno o titanio que se usa para herramientas de corte de metal por su dureza y resistencia al desgaste.
colada
Vaciado de un material líquido a un molde para que se enfríe y se forme al solidificarse.
cromo
Metal gris, duro y brillante que se usa para las aleaciones ferrosas con el fin de añadir dureza y resistencia al desgaste en el acero. Los aceros inoxidables contienen grandes cantidades de cromo.
ductilidad
Capacidad de un metal para ser laminado, estirado o formado sin romperse.
estructura cristalina
Patrón de átomos regular y repetitivo en un metal. Las estructuras cristalinas se desarrollan a medida que el metal se solidifica.
fierro fundido
Metal que contiene fierro, más del 2.11% de carbono y del 1 al 3% de silicón. Los fierros fundidos normalmente contienen vestigios de cantidades de otros
Vocabulary Term
Definition
elementos.
fierro fundido blanco
Tipo de fierro fundido con bajos niveles de carbono y mayor resistencia a la tensión.
fierro fundido dúctil
Tipo de fierro fundido con una composición similar a la del fierro fundido gris, pero con mayor ductilidad. El fierro fundido dúctil contiene pequeñas bolitas de grafito.
fierro fundido gris
Tipo de fierro fundido que altos niveles de carbono y de excelente resistencia a la compresión. Es el acero fundido más común.
fierro fundido maleable
Tipo de acero fundido con una composición similar a la del fierro fundido blanco, pero con mayor maleabilidad. El fierro fundido maleable es sometido al recocido.
grafito
Forma del carbono negra y blanda. El exceso de carbono aparece en forma de escamas en los fierros fundidos y ayuda a amortiguar las vibraciones y a mejorar la maquinabilidad.
manganeso
Metal gris claro, duro y quebradizo, se usa en aleaciones ferrosas para agregar resistencia y dureza al acero y a otros metales.
metal ferroso
Metal que contiene fierro.
molibdeno
Metal duro de color plateado claro que se usa en las aleaciones ferrosas para agregar tenacidad, resistencia a la fluencia y
Vocabulary Term
Definition
resistencia al desgaste en el acero. El molibdeno es un elemento primordial en muchos de los aceros rápidos para herramientas.
níquel
Metal duro y maleable de color plateado claro que se usa en las aleaciones ferrosas para agregar resistencia, tenacidad y resistencia al impacto en el acero.
no ferrosa
Que no contiene o no está compuesto de fierro.
óxido de cromo
Capa protectora que se produce en la superficie del acero inoxidable y ayuda a prevenir la corrosión.
punzón
Instrumento de metal que se utiliza para perforar o formar al metal. Los punzones se utilizan en la industria de formación del metal.
recocido
Constante caldeo de un metal a ciertas temperaturas seguido por un proceso gradual de enfriamiento.
resistencia a la cedencia
Máxima fuerza que un material puede soportar antes de que comience su deformación.
resistencia a la compresión
Capacidad de un metal para resistir a fuerzas que intenten apretarlo o comprimirlo.
resistencia a la fluencia
Capacidad de un metal para soportar un peso constante o fuerza a temperaturas elevadas.
Vocabulary Term
Definition
soldabilidad
Capacidad del metal para facilitar el proceso de soldadura y crear una unión eficaz.
superaleaciones
Aleación conformada por tres o más elementos que son muy caros. Creada para rendir bajo temperaturas elevadas.
trabajo en caliente
Conformación de metal a temperaturas cercanas al punto de fusión del metal. Se trabaja el metal comúnmente a temperaturas aproximadas a los 1300° F.
trabajo en frío
Conformación del metal a temperatures mucho más bajas que las necesarias en el punto de fusión. El acero a menudo es trabajado en frío a temperatura ambiente.
tratamiento térmico
Procesos de calentamiento y enfriamiento que se usan para cambiar la estructura del metal y alterar sus propiedades mecánicas.
vanadio
Metal que se agrega a las aleaciones ferrosas para facilitar el desarrollo de carburos. El vanadio puro es un metal grisáceo y abrillantado, blando y dúctil.
http://www.toolingu.com/class_class_desc.aspx?class_ID=%20501210
Tipos de metales no ferrosos viernes, 10 de abril de 2009
CLASIFICACIÓN DE LOS METALES NO FERROSOS Aunque los productos ferrosos todavía siguen siendo los metales más utilizados en la actualidad, el resto de metales, es decir, los metales no férreos, son cada día más imprescindibles y se emplean cada vez más en la industria para la fabricación de multitud de productos.
Los
metales
no
ferrosos
se
pueden
clasificar,
según
su
peso
específico
en:
Pesados: Su densidad es igual o mayor de 5kg/dm³. Ej: Estaño, cobrem cinc, plomo, etc. Ligeros: Su densidad está comprendiada entre 2 y 5 kg/dm³. Ej: Aluminio y titanio. Ultraligeros:
Su
densidad
es
menor
de
2
kg/dm³.
Ej:
Magnesio
y
berilio.
En general, los metales no ferrosos son blandos y tienen poca resistencia mecánica. Para mejorar sus propiedades se alean con otros metales. Ordenados de mayor a menor utilización, son: cobre (y sus aleaciones), aluminio, estaño, plomo, cinc, níquel, cromo, titanio y magnesio. Publicado por Al€x en 20:25 No hay comentarios: Etiquetas: Clasificación de los metales no ferrosos
ESTAÑO Se
trata
de
un
metal
bastante
escaso
en
la
corteza
terrestre.
Afortun
adamente, se suele encontrar concentrado en minas, aunque la riqueza suele ser bastante baja (del orden del 0,02 %). El mineral de estaño más explotado es la casiterita, en el que este metal se encuentra en forma de óxido (SnO2).
Las
características
principales
del
estaño
son:
• El estaño puro tiene un color muy brillante. A temperatura ambiente se oxida y pierde el
brillo
exterior.
• A temperatura ambiente es muy maleable y blando, y pueden obtenerse hojas de papel de
estaño de algunas décimas de milímetro de espesor. Sin embargo, en caliente es frágil y quebradizo. • Por debajo de –18 °C empieza a descomponerse y a convertirse en un polvo gris. A este proceso se le conoce como enfermedad o peste del estaño. • Cuando se dobla se oye un crujido denominado grito del estaño.
Las
aleaciones
principales
de
estaño
son:
Es un aleación de cobre y estaño. • Soldaduras blandas. Son aleaciones de plomo y estaño con proporciones de estaño entre el 25 y el 90 %. •
Bronce.
Las más importantes son: – Darcet (25 % Sn + 25 % Pb + 50 % Bi), que funde a los 97 °C. – Cerrolow (8,3% Sn + 22,6% Pb + 44,7% Bi + 5,3% Cd + 19,1% In), que funde a los 47 °C. •
Aleaciones
de
bajo
punto
de
fusión.
Una de las aplicaciones más importantes del estaño es la fabricación de hojalata. Consiste en recubrir una chapa de acero con dos capas muy finas de estaño puro. El estaño protege al acero contra la oxidación.
El
proceso
de
obtención
del
estaño
es
el
siguiente:
• La casiterita se tritura (1) y muele (2) en molinos adecuados. Luego se introduce en una
cuba con agua (3), en la que se agita. Por decantación, el mineral de estaño (que es más pesado) se va al fondo y se separa de la ganga. • Posteriormente se introduce en un horno (4), donde se oxidan los posibles sulfuros de
estaño
que
hay
en
el
mineral
y
se
transforman en óxidos. • La mena de estaño, en forma de óxido, se introduce en un horno de reverbero (5), donde se produce la reducción (transformación de óxido de estaño a estaño), depositándose el estaño en la parte inferior y la escoria en la superior.
• Finalmente, para obtener un estaño con porcentaje del 99 %, es necesario someterlo a un
proceso electrolítico (6). Publicado por Al€x en 20:24 No hay comentarios: Etiquetas: Estaño
COBRE Los minerales de cobre más utilizados en la actualidad se encuentran en forma de cobre nativo, sulfuros (calcopirita y calcosina) y óxidos (malaquita y cuprita).
Las
características
del
cobre
son:
• Es muy dúctil (se obtienen hilos muy finos) y maleables (pueden formarse láminas hasta
de
0,02
mm
de
espesor).
• Posee una alta conductividad eléctrica y térmica.
Existen dos métodos de obtención del cobre: • Proceso de obtención del cobre por vía
seca. Se utiliza cuando el contenido de cobre supera el 10 %. En caso contrario, será necesario un enriquecimiento o concentración. Es el proceso que más se emplea y es análogo al usado para el estaño.
a) El mineral de cobre (1) se introduce en la trituradora o machacadora (2). Luego se pasa por un molino de bolas (3) con objeto de pulverizarlo. Este molino consta de un cilindro con agujeros muy finos, por donde saldrá el mineral pulverizado, y unas bolas de acero que giran libremente cuando lo hace el cilindro. b) Para separar la mena de la ganga, se introduce el mineral en polvo en un depósito lleno de agua (4) y se agita. El mineral, más pesado, se irá al fondo, mientras que la ganga flotará y se sacará por arriba. c) El mineral concentrado se llevará a un horno (5), donde se oxidará parcialmente. El objetivo es oxidar el hierro presente, pero no el cobre. Actualmente se suele colocar en una cinta transportadora metálica que se mueve lentamente al mismo tiempo que se calienta la mena. De esta manera se consigue separar el hierro del cobre. d) A continuación se introduce todo en un horno de reverbero (6), donde se funde. Se le añade fundente (sílice y cal) para que reaccione con el azufre y el óxido de hierro y forme la escoria. El cobre aquí obtenido tiene una pureza aproximada del 40 % y recibe el nombre de cobre bruto o cobre blíster. Si se quiere obtener un cobre de pureza superior al 99,9 % (9), es necesario un refinado electrolítico en la cuba (8).
• Proceso de obtención del cobre por vía húmeda. Se emplea cuando el contenido en cobre
del mineral es inferior al 10 %. El procedimiento consiste en triturar todo el mineral y añadirle ácido sulfúrico. Luego, mediante un proceso de electrólisis, se obtiene el cobre.
La adición de otros metales no ferrosos al cobre mejora sustancialmente sus propiedades mecánicas y de resistencia a la oxidación, aunque empeora ligeramente su conductividad eléctrica y calorífica. Las aleaciones más usadas son: Leyenda Aleación Tipos/composición Algunas aplicaciones
1.Bronce (aleación de cobre y estaño): 1.1 Ordinario. Sólo lleva cobre y estaño (del 5 al 30%). Campanas y engranajes.
1.2 Especial. Lleva cobre, estaño y otros elementos químicos. Esculturas y cables eléctricos. 2.Latón (aleación de cobre y cinc): 2.1 Ordinario. Sólo lleva cobre y cinc (del 30 al 55%). Tornillería. 2.2 Especial. Lleva cobre, cinc y otros elementos químicos. Grifos, tuercas y tornillos. 3. Cuproaluminio: Aleación de cobre y aluminio. Hélices de barco, turbinas, etc. 4. Alpaca: Aleación de cobre, níquel y cinc. Tiene un color plateado. Joyería barata, cubiertos. 5. Cuproníquel: Aleación de cobre y níquel (del 40 al 50%). Monedas y contactos eléctricos. Publicado por Al€x en 20:23 No hay comentarios: Etiquetas: Cobre
CINC
Es conocido desde la más remota antigüedad, pero no se consiguió aislarlo de otros elementos, por lo que no se obtuvo en estado puro hasta el siglo XVII. Los minerales más empleados en la extracción del cinc son la blenda y la calamina. El
cinc
posee
las
siguientes
características:
• Es muy resistente a la oxidación y corrosión en el aire y en el agua, pero poco resistente
al •
Tiene
ataque el mayor
de coeficiente de
ácidos dilatación térmica
de
y todos
los
sales. metales.
• A temperatura ambiente es quebradizo, pero entre 100 y 150 °C es muy maleable.
Al igual que con el cobre, dependiendo de la concentración de cinc se emplean dos procedimientos de obtención: vía seca (mayores del 10%) y vía húmeda (inferiores al 10%).
Vía Seca
Vía Húmeda
Prestaciones Comerciales.
Leyenda Presentación Aleación Características/aplicaciones
1. En forma de aleación 1.1 Latones (Cobre y cinc): Al ser más barato el cinc que el estaño, en muchas aplicaciones está sustituyendo al bronce. 1.2 Plata alemana o alpaca (Cu + Ni + Zn): Utilizada antiguamente en cubertería y en la actualidad en joyería barata y fabricación de estuches.
1.3 Zamak (Al + Cu + Zn): Obtención de piezas de gran precisión y de gran calidad superficial, con lo que no necesitan mecanizado. 2. En estado puro 2.1 Chapas de diferentes espesores: Recubrimiento de tejados; Canalones y cornisas, así como tubos de bajada de agua y depósitos; Recubrimiento de pilas. 3. Recubrimiento de piezas 3.1 Galvanizado electrolítico: consiste en recubrir, mediante electrólisis, un metal con una capa muy fina de cinc (unas 15 milésimas de milímetro). 3.2 Galvanizado en caliente: la pieza se introduce en un baño de cinc fundido. Una vez enfriada, el cinc queda adherido y la pieza protegida. 3.3 Metalizado: se proyectan partículas diminutas de cinc, mezcladas con pintura, sobre la superficie a proteger. 3.4 Sherardización: consiste en recubrir con polvo de cinc una pieza de acero e introducirla en un horno. Por el calor, el cinc penetra en el acero. 4. Otras Formas 4.1 Óxidos de cinc: Bronceadores, desodorantes, etc.; Colorantes, pegamentos, conservantes, etc. Publicado por Al€x en 20:22 No hay comentarios: Etiquetas: cinc
PLOMO
año
5000
a.C.,
Se empieza a utilizar, aproximadamente, en el adquiriendo gran importancia
durante el periodo romano y a partir del siglo XIX. El mineral de plomo más empleado es la galena, que está compuesta de sulfuro de plomo.
Sus
características
•
Es
muy
son:
maleable
y
blando.
• De color grisáceo-blanco muy brillante cuando está recién cortado. Se oxida con facilidad,
formando
una
capa
de
carbonato
básico
que
lo
autoprotege.
• Resiste bien a los ácidos clorhídrico y sulfúrico, pero es atacado por el ácido nítrico y
el vapor de azufre.
Por su capacidad de resistir bien a los agentes atmosféricos y químicos, el plomo tiene multitud de aplicaciones, tanto en estado puro como formando aleaciones. Las más importantes son:
•
En
estado
de plomo. Usado para fabricar pinturas al minio – Tuberías. Está prácticamente en – Recubrimiento de baterías, protección de radiaciones nucleares (rayos X ), etc. –
•
Óxido
puro:
(antioxidantes). desuso.
Formando
aleación:
– Soldadura blanda, a base de plomo y estaño, empleado como material de aportación.
La obtención del plomo consta de cuatro fases:
1. Enriquecimiento: La galena se tritura y muele. Luego se separa la ganga de la mena mediante flotación. 2. Oxidación de los sulfuros: Hay que tostar (a unos 700 °C) todos los sulfuros de Pb para transformarlos en óxidos. Al añadir sílice y cal, se obtiene monóxido de plomo (PbO). 3. Reducción del monóxido de Pb: Se realiza en un horno de mufla (especie de horno alto en pequeño). Se usa carbón de coque y cal. El plomo obtenido contiene muchas impurezas. Se llama plomo de obra. 4. Afinado del plomo: Hay dos fases: 1ª Separación de otros metales (cobre, cinc, plata, etc.) y la 2ª Afinado electrolítico.
Publicado por Al€x en 20:21 No hay comentarios: Etiquetas: Plomo
OTROS METALES NO FERROSOS PESADOS Además
existen
Leyenda Metal Caracteristicas Propiedades
otros
metales
no
ferrosos,
y
de
los
que
cabe
destacar:
aplicaciones
1.Cromo. -Tiene un color grisáceo acerado, es muy duro y tiene un gran acritud, resiste muy bien la oxidación y corrosión, se emplea como: cromado brillante: para objetos decorativos y como cromado duro: para la fabricación de aceros inoxidables y aceros para herramientas. -Densidad: 6,8 kg/dm³. Punto de fusión: 1900 °C. Resistividad: 1,1 ohmios·mm²/m.
2.Níquel. -Tiene un color plateado brillante y se puede pulir muy fácilmente; es magnético (como si fuese un producto ferroso); es muy resistente a la oxidación y a la corrosión; se emplea: para fabricar aceros inoxidables (aleado con el acero y el cromo), en aparatos de la industria química y en recubrimientos de metales (por electrólisis). -Densidad: 8,85 kg/dm³. Punto de fusión: 1450 °C. Resistividad:0,11 ohmios·mm²/m. 3.Wolframio
o
tungsteno.
-Tiene un punto de fusión muy alto, por lo que se emplea para: filamentos de bombillas incandescentes y la fabricación de herramientas de corte para máquinas. -Densidad: 19 kg/dm³. Punto de fusión: 3370 °C. Resistividad: 0,056 ohmios·mm²/m.
4.Cobalto. -Tiene propiedades análogas al níquel, pero no es magnético y se utiliza para: endurecer aceros para herramientas (aceros rápidos) y como elemento para la fabricación de metales duros (sinterización) empleados en herramientas de corte. -Densidad: 8,6 kg/dm³. Punto de fusión: 1490 °C. Resistividad: 0,063 ohmios·mm²/m.
Publicado por Al€x en 20:20 No hay comentarios: Etiquetas: Otros metales no ferrosos pesados
METALES LIGEROS. ALUMINIO
Es el metal más abundante en la naturaleza. Se encuentra como componente de arcillas, esquistos, feldespatos, pizarras y rocas graníticas, hasta constituir el 8 % de la corteza terrestre. Desafortunadamente, no se encuentra en la naturaleza en estado puro, sino combinado con el oxígeno y otros elementos. El mineral del que se obtiene el aluminio se llama bauxita, que está compuesto por alúmina y es de color rojizo. Las
características
del
aluminio son las siguientes: • Es muy ligero e inoxidable al aire, pu es forma una película muy fina de óxido de aluminio (Al2O3) que lo protege. • Es buen conductor de la electricidad y del calor. Se suele emplear en conducciones eléctricas
(cables
de
alta
tensión), ya que • Es muy maleable (papel de alumi nio para envoltorios) y dúctil.
además
pesa
poco.
El método Bayer es el proceso de obtención de aluminio más empleado por resultar el más económico. Consta de 2 partes:
1. La bauxita se transporta desde la mina al lugar de transformación (cerca de puertos, ya que la mayoría se importa). 2. Se tritura y muele hasta que queda pulverizada. 3. Se almacena en silos hasta que se vaya a consumir. 4. En un mezclador se introduce bauxita en polvo, sosa cáustica, cal y ag ua caliente. Todo ello hace que la bauxita se disuelva en la sosa. 5. En el decantador se separan los residuos (óxidos que se hallan en estado sólido y no fueron atacados por la sosa). 6. En el intercambiador de calor se enfría la disolución y se le añade agua. 7. En la cuba de precipitación, la alúmina se precipita en el fondo de la cuba. 8. Un filtro permite separar la alúmina de la sosa. 9. La alúmina se calienta a unos 1200 °C en un horno, para eliminar por completo la humedad. 10. En el refrigerador se enfría la alúmina hasta la temperatura ambiente. 11. Para obtener aluminio a través de la alúmina, ésta se disuelve en criolita fundida (que protege al baño de la oxidación), a una temperatura de unos 1000 °C, y se la somete a un proceso de electrólisis que descompone el material en aluminio y oxígeno.
En cuanto a las clases de aluminio y sus aplicaciones, el aluminio se utiliza normalmente aleado con otros metales con objeto de mejorar su dureza y resistencia. Pero también se comercializa en estado puro. Leyenda Tipo
Aleación Características
1. Aleación 1.1 Aluminio + cobre (Duraluminio o bronce de aluminio): Se usa en bases de sartenes, llantas de coches, bicicletas, etc. 2.2 Aluminio + magnesio: Se emplea mayoritariamente en aeronáutica y en automoción. 2.3 Aluminio + cobre + silicio: Ideal para obtener piezas de moldeo por inyección. 2.4 Aluminio + níquel + cobalto (Alnico): Con esta aleación se fabrican potentes imanes permanentes. 2. Aluminio
puro (en polvo): Mezclado con pintura, protege muy bien de la intemperie.
Las formas usualmente empleadas en la comercialización del aluminio son: alambres de diferentes diámetros, chapas, perfiles y barras de diferentes secciones. Publicado por Al€x en 20:19 1 comentario: Etiquetas: Aluminio
TITANIO
Se encuentra abundantemente en la naturaleza, ya que es uno de los componentes de casi todas las rocas de origen volcánico que contienen hierro.
La extracción del titanio es un proceso complejo, lo que encarece extraordinariamente el producto final. En la actualidad, los minerales de los que se obtiene el titanio son el rutilo y la ilmenita.
El
titanio
posee
las
siguientes
características:
• Es un metal blanco plateado que resiste mejor la oxidación y la corrosión que el acero
inoxidable. • Las propiedades mecánicas son análogas, e incluso superiores, a las del acero, pero
tiene la ventaja de que las conserva hasta los 400 °C.
En cuanto al proceso de obtención del titanio, en la actualidad se emplea casi exclusivamente el método Kroll.
1. Cloración: Se calienta el mineral de titanio al rojo vivo. Luego se le añade carbón y se hace circular cloro a través de toda la masa. Se obtiene tetracloruro de titanio (TiCl4)
2. Transformación: El compuesto se introduce en un horno a 800 °C. Luego se introduce un gas inerte (helio o argón) y magnesio. Se forma titanio esponjoso.
3.
Obtención:
El titanio esponjoso se introduce en un horno eléctrico y se le añaden
fundentes: el resultado es titanio puro.
Aplicaciones: dada su baja densidad y sus altas prestaciones mecánicas, se emplea mayoritariamente en la fabricación de estructuras y elementos de máquinas en aeronáutica (aviones, cohetes, misiles, satélites de comunicaciones, etc.). Normalmente se suele emplear aleado con el 8 % de aluminio. Para mejorar las propiedades físicas, se le suele alear también con cromo, vanadio y molibdeno. Se emplea también en la fabricación de herramientas de corte (nitrato de titanio), en la construcción de aletas para turbinas (carburo de titanio), así como, en forma de óxido y pulverizado, para la fabricación de pinturas antioxidantes. También se emplea para recubrimiento de edificios, Ej.: museo Guggenheim de Bilbao. Publicado por Al€x en 20:18 No hay comentarios: Etiquetas: titanio
METALES ULTRALIGEROS. MAGNESIO
Los minerales de magnesio más importantes son: carnalita (es el más empleado y se halla en forma de cloruro de magnesio, que se obtiene del agua del mar), dolomita y magnesita. El
caracterísitcas: • En estado líquido o en polvo es muy inflamable (recuerda cómo funcionaban los flash es de las antiguas cámaras de fotos). •
magnesio
Tiene
un
color
posee
blanco,
parecido
las
al
de
siguientes
la
plata.
Es
maleable
• Es más resistente que el aluminio. Se emplea e n aeronáutica.
Existen dos métodos de obtención, dependiendo del mineral de magnesio:
Por Electrolisis
y
poco
dúctil.
El magnesio sube a la superficie, ya que tiene menos densidad que la mezcla de sales fundidas. La cuba tiene que ser metálica y actúa como cátodo. Por reducción
Consiste en introducir el mineral en un horno eléctrico, al que se ha añadido fundente, para provocar la eliminación de oxígeno. Leyenda Magnesio Tipo Características
1.En forma de aleación. 1.1 Aleaciones Magnam = magnesio Magzin = magnesio Magal = magnesio + aluminio
para +
1.2 Aleaciones para Fumagcin = magnesio Fumagal = magnesio + aluminio
+
forjar: manganeso cinc
+
fundir: cinc
2.En estado puro. Tiene pocas aplicaciones, excepto en la fabricación de productos pirotécnicos y como desoxidante en los talleres de fundición del acero. Publicado por Al€x en 20:17 No hay comentarios: Etiquetas: Magnesio
IMPACTO MEDIOAMBIENTAL
La evaluación y valoración del impacto ambiental producido por la extracción, transformación, fabricación y reciclado de productos no ferrosos constituye una técnica generalizada en todos los países industrializados y especialmente en la Unión Europea. a) Durante la extracción de los minerales. Si esta extracción se realiza a cielo abierto, el impacto todavía puede ser mayor, ya que puede afectar a determinados hábitats. b) Durante la obtención de los distintos metales. Tenemos diversos tipos de impactos Leyenda tipo tipo medidas
contaminacion impacto correctoras
de
1.Emisiones - De metales pesados (óxidos metálicos y vapores metálicos volátiles),que son cancerígenos. Gases, polvo e hidrógeno gaseoso, que es muy corrosivo (peligroso para la salud y el medio ambiente). - Evitar que salgan de la fábrica, seleccionar emplazamiento y usar mascarillas. 2.Aguas residuales - Aguas de lavado y decapado de metales (soluciones alcalinas y ácidas) y fangos. - Neutralizar mediante productos químicos y vertederos controlados (evitar que haya escapes y puedan contaminar aguas subterráneas). 3.Contaminación acústica. Causada por instalaciones y aparatos. - Aislamiento exterior. Si el nivel es superior a 80 decibelios, usar protectores auditivos. c) Durante el proceso de reciclado. El impacto ambiental es mucho menor, pero también importante. Publicado por Al€x en 20:16 No hay comentarios: Etiquetas: Impacto mediaombiental
PRESTACIONES COMERCIALES
Prestacion Perfiles Tubos Barras Sn Chapas
Cu, Cu Zn Sn,
Pb Cu,
Cu, Zn, Cr Ni
W Zn,
comercial Al Pb, Al Co Al Ti Mg Pb, Al
Cables/hilos Otros Sn
Cu
Sn, Zn Pb
Cr
Cu, Ni W
W, Co Al
Ti
Al Mg
Estas son las prestaciones comerciales más usadas de los metales no ferrosos desde el punto de vista industrial Publicado por Al€x en 20:15 No hay comentarios: Etiquetas: Prestaciones comerciales http://tecnoalex10.blogspot.com/
OBTENCIÓN DE ACERO EN HORNO ELÉCTRICO Principio: Irradiación de calor hacia el baño desde un arco formado entre dos electrodos colocados en posición sobre la carga. Materia prima: Chatarra. Descripción de operaciones: El procedimiento seguido para la fabricación del acero, depende del producto que se haga. Si el acero va a contener un porcentaje apreciable de elementos de aleación fácilmente oxidable tales como el cromo, tungsteno y molibdeno se usan dos cubiertas de escoria durante una partida de trabajo. Una escoria de naturaleza oxidante favorece a la oxidación y el efecto de los fundentes sobre el carbono, fósforo y silicio. A continuación se retira la escoria oxidante y se sustituye por una escoria reductora en la que el CaO y el CaC2 son ingredientes importantes. Esta capa protectora de escoria coadyuva a la eliminación del azufre y protege contra la oxidación de elementos de aleación. En la fabricación de acero para colados ordinarios, no se necesita la segunda aplicación de escoria ya que no están presentes los elementos fácilmente oxidables que se encuentran en los aceros inoxidables para herramientas. En el horno eléctrico, tres electrodos se proyectan a través de la cubierta revestida con el material refractario. Se les puede alzar y bajar y cuando están en posición elevada permiten que se alce la tapa y se le mueva a un lado para cargar el horno. El tamaño de los hornos varía entre 3 y 200 toneladas, pero los hornos más comunes son para cargas de 20 a 50 toneladas. Después de haberse descargado un lote de fabricación se inspecciona el horno para localizar desperfectos y se repara cuando sea necesario. Se carga de chatarra seleccionada, arrojándola a través de la tapa del horno, usando para ello una cubierta de fondo falso. Si se incluye material en la carga se agrega éste con la chatarra. La práctica seguida en la actualidad tiende hacia el uso de oxígeno para disminuir el contenido de carbono, en vez de valerse del empleo del mineral. Pueden agregarse algunos elementos de aleación no oxidables, antes de la fusión. Luego se hacen descender los electrodos, se conecta la energía eléctrica y se forma un arco. A medida que prosigue la fusión se queman los
