MATERIALESMATERIALES

UNIVERSIDAD DEL TOLIMAUNIVERSIDAD DEL TOLIMA

FACULTAD DE TECNOLOGÍASFACULTAD DE TECNOLOGÍAS

ABRIL DE 2009ABRIL DE 2009

COMPOSICIÓN DE LA CAPA COMPOSICIÓN DE LA CAPA TERRESTRETERRESTRE

► Se entiende por capa terrestre o Se entiende por capa terrestre o costra terrestre a la capa costra terrestre a la capa superficial que envuelve a la superficial que envuelve a la tierra hasta una profundidad de tierra hasta una profundidad de 16 Km.16 Km.

► Algunas zonas de esta capa o Algunas zonas de esta capa o costra contienen altas costra contienen altas concentraciones de metales a concentraciones de metales a los que se les conoce como los que se les conoce como depósitos minerales.depósitos minerales.

► La  extracción de estos La  extracción de estos minerales se conoce como minerales se conoce como minería y se lleva a cabo minería y se lleva a cabo mediante los sistemas de mediante los sistemas de excavación subterránea o de excavación subterránea o de tiro abierto.tiro abierto.

FUNDAMENTOS DE LA FUNDAMENTOS DE LA METALURGIAMETALURGIA

► Los metales se encuentran en Los metales se encuentran en depósitos naturales en la capa depósitos naturales en la capa terrestre.terrestre.

► A estos depósitos se les conoce A estos depósitos se les conoce como minerales. como minerales.

► La mayoría de los minerales en La mayoría de los minerales en estado natural están estado natural están contaminados con impurezas, las contaminados con impurezas, las cuales deben ser removidas o cuales deben ser removidas o eliminadas mediante procesos eliminadas mediante procesos químicos o mecánicos para químicos o mecánicos para purificarlos. purificarlos.

► Los metales que se extraen de los Los metales que se extraen de los minerales son denominados como minerales son denominados como metales vírgenes o primarios.metales vírgenes o primarios.

► Los metales que se obtienen de la Los metales que se obtienen de la chatarra se les denomina metales chatarra se les denomina metales secundarios.secundarios.

MINERALES FERROSOSMINERALES FERROSOS► El hierro (Fe), es el mas El hierro (Fe), es el mas

importante y el mas usado importante y el mas usado de todos los metales. de todos los metales.

► En el mundo se produce un En el mundo se produce un tonelaje 20 veces mayor de tonelaje 20 veces mayor de hierro que de todo el resto hierro que de todo el resto de los metales. Algunas de de los metales. Algunas de las razones : las razones : En el mundo existen En el mundo existen

grandes depósitos de grandes depósitos de mineral ferroso de alta mineral ferroso de alta ley.ley.

El mineral ferroso es El mineral ferroso es relativamente fácil de relativamente fácil de reducir.reducir.

El hierro combinado con El hierro combinado con el carbón forma una el carbón forma una importante cadena de importante cadena de aleaciones útiles.aleaciones útiles.

MANUFACTURA DEL HIERRO MANUFACTURA DEL HIERRO Y DEL ACEROY DEL ACERO

► El Horno Siemens-El Horno Siemens-Martin,Martin, tiene la ventaja tiene la ventaja de eliminar el fósforo, de eliminar el fósforo, producir composiciones producir composiciones de acero mas exactas y de acero mas exactas y utilizar chatarra, lo cual utilizar chatarra, lo cual es cada vez mas útil es cada vez mas útil dada la importancia que dada la importancia que ha alcanzado el reciclaje.ha alcanzado el reciclaje.

► El Horno Eléctrico,El Horno Eléctrico, emplea emplea grandes electrodos de grafito grandes electrodos de grafito para producir un arco de para producir un arco de gran intensidad que funde la gran intensidad que funde la carga, La ventaja de este carga, La ventaja de este horno se fundamenta en que horno se fundamenta en que es mucho mas sencillo es mucho mas sencillo mantener y controlar en su mantener y controlar en su interior la atmósfera ya sea interior la atmósfera ya sea oxidante o reductora; El oxidante o reductora; El fósforo se puede eliminar con fósforo se puede eliminar con una escoria oxidante y el una escoria oxidante y el azufre con escoria reductora.azufre con escoria reductora.

► El BOFEl BOF (mas ampliamente (mas ampliamente usado) o usado) o Convertidor Básico Convertidor Básico a Oxigeno,a Oxigeno, es el mas común. es el mas común. Grandes avances se han Grandes avances se han logrado en los procesos de logrado en los procesos de aceración gracias al uso de aceración gracias al uso de inyección de oxigeno puro en inyección de oxigeno puro en lugar de aire; este método lugar de aire; este método permite la producción de permite la producción de grandes toneladas de acero con grandes toneladas de acero con bajo contenido de nitrógeno.bajo contenido de nitrógeno.

LAMINASLAMINASPlanchas de acero laminadas Planchas de acero laminadas en caliente, destinadas a la en caliente, destinadas a la construcción de silos, ductos, construcción de silos, ductos, embarcaciones pesqueras, embarcaciones pesqueras, vagones, estructuras y otros vagones, estructuras y otros

usos en general.usos en general.

TIPOS DE LAMINASTIPOS DE LAMINASDESCRIPCIÓN FORMATO ESPESOR Kg.

Lámina HR A36

2 x 1

CAL. 10 28,1

CAL. 11 24,95

CAL. 12 21,8

1/16 12,46

1/8 24,93

3/16 37,39

4 x 6´

1/4 49,85

5/16 62,31

3/8 74,78

7/16 87,24

1/2 99,7

9/16 112,16

6 x 20´

5/8 124,63

11/16 137,09

3/4 149,55

13/16 162,01

7/8 174,48

15/16 186,94

1 199,4

DESCRIPCIÓN FORMATO ESPESOR

XAR PLUSFORA 400BCDILLIDUR 400FORA 450 HB(Antidesgaste)

1,5 x 5 32

2 x 6

5

6

8

10

12

16

19

25

38

PLATINASPLATINAS

Perfiles de acero de sección rectangular, con superficie lisa. En 6 metros de longitud. Bajo la norma ASTM-A36.Usos: Para uso en mediana y gran industria metalmecánica, carrocerías, partes, cerrajería, talleres, etc.

DIM. Kg. DIM. Kg. DIM. Kg. DIM. Kg.

1/8"X1" 0,634 1/4X3-½" 4,44 3/8X5" 9,95 3/4X1 3,8

1/8"X1½" 0,95 1/4X4" 5,06 3/8X6" 11,39 3/4X1½ 5,7

1/8"X2" 1,264 1/4X5" 6,33 1/2X1" 2,53 3/4X2 7,59

3/16"X1" 0,95 1/4X6" 7,6 1/2X1½" 3,8 3/4X2½ 9,5

3/16"X1½"

1,425 3/8X1" 1,91 1/2X2" 5,06 3/4X3 11,39

3/16"X2" 1,897 3/8X1½" 2,86 1/2X2½" 6,33 3/4X3½ 13,29

1/4X1" 1,27 3/8X2" 3,8 1/2X3" 7,6 3/4X4 15,18

1/4X1½" 1,91 3/8X2½" 4,751/2X3-1/2"

8,86 3/4X5 18,98

1/4X2" 2,63 3/8X3" 5,7 1/2X4" 10,12 3/4X6 22,77

1/4X2½" 3,16 3/8X3½" 6,64 1/2X5" 12,65

1/4X3" 3,8 3/8X4" 7,6 1/2X6" 15,18

ES

PEC

IFIC

AC

ION

ES

ES

PEC

IFIC

AC

ION

ES

C

OM

ER

CIA

LES

CO

MER

CIA

LES

PERFILESPERFILESLos perfiles metálicos son aquellos productos laminados, fabricados usualmente para su empleo en estructuras de edificación, o de obra civil. Se distinguen:

► Perfil IPN ► Perfil IPE ► Perfil HE ► Perfil UPN ► Perfil L ► Perfil LD► Perfil T

Ver Tabla Anexa

ACEROSACEROS

El acero es una aleación o mezcla de El acero es una aleación o mezcla de dos elementos, hierro y carbono, donde dos elementos, hierro y carbono, donde el porcentaje de hierro es más del 98% el porcentaje de hierro es más del 98% y el porcentaje de carbono raras veces y el porcentaje de carbono raras veces supera el 1% de la aleación. Aparte de supera el 1% de la aleación. Aparte de estos dos componentes, hay pequeñas estos dos componentes, hay pequeñas cantidades de otros elementos, que en cantidades de otros elementos, que en algunos casos se consideran impurezas, algunos casos se consideran impurezas, tales como el fósforo y el azufre, y en tales como el fósforo y el azufre, y en otros son agregados para mejorar las otros son agregados para mejorar las prestaciones. prestaciones.

ESPECIFICACIONES DEL ESPECIFICACIONES DEL ACEROACERO

AISI    AISI   

Instituto Americano del Hierro y el AceroInstituto Americano del Hierro y el Acero

SAE   SAE  

Sociedad de Ingenieros AutomotricesSociedad de Ingenieros Automotrices

ASTM    ASTM   

Sociedad Americana de Pruebas y Sociedad Americana de Pruebas y

MaterialesMateriales

ASME    ASME   

Sociedad Americana de Ingenieros Sociedad Americana de Ingenieros

MecánicosMecánicos

Clasificación según el Carbón y Aleación Clasificación según el Carbón y Aleación Especificación N°Especificación N°

Acero al Carbón            Acero al Carbón            10XX10XX

Acero al Carbón  Resulfurizado           Acero al Carbón  Resulfurizado           11XX11XX

Acero al Carbón  Refosforizado y Resulfurizado.       Acero al Carbón  Refosforizado y Resulfurizado.       12XX12XX

Acero al Manganeso.    Acero al Manganeso.    13XX13XX

Acero al Níquel     Acero al Níquel     2XXX2XXX

Acero al Níquel - Cromo       Acero al Níquel - Cromo       31XX31XX

Acero al Alto Níquel – CromoAcero al Alto Níquel – Cromo 33XX33XX

Acero al Carbón – MolibdenoAcero al Carbón – Molibdeno 40XX40XX

Acero al Cromo - Molibdeno Acero al Cromo - Molibdeno 41XX41XX

Acero al Cromo - Níquel - Molibdeno   Acero al Cromo - Níquel - Molibdeno   43XX43XX

Clasificación según el Carbón y Aleación Especificación N°Clasificación según el Carbón y Aleación Especificación N°

Acero al Níquel - Molibdeno Acero al Níquel - Molibdeno 46XX46XX

Acero al Alto Níquel - Molibdeno Acero al Alto Níquel - Molibdeno 48XX48XX

Acero al Bajo Cromo     Acero al Bajo Cromo     50XX50XX

Acero al Cromo      Acero al Cromo      51XX51XX

Acero al Carbón - Cromo    Acero al Carbón - Cromo    52XX52XX

Acero al Cromo - Vanadio    Acero al Cromo - Vanadio    61XX61XX

Acero al Bajo Níquel - Cromo - Molibdeno  Acero al Bajo Níquel - Cromo - Molibdeno  86XX86XX

Acero para Resortes al Silicio – ManganesoAcero para Resortes al Silicio – Manganeso 92XX92XX

Acero al Níquel - Cromo - Molibdeno   Acero al Níquel - Cromo - Molibdeno   93XX93XX

Acero al Boro Acero al Boro BXXBXX

Acero al Boro – VanadioAcero al Boro – Vanadio XXBVXXXXBVXX

Las clasificaciones AISI y SAE utilizan cuatro dígitos para Las clasificaciones AISI y SAE utilizan cuatro dígitos para designar al tipo de acero y lo identifican así:designar al tipo de acero y lo identifican así:

► Primer dígito:Primer dígito: Es un número con el que se indica el Es un número con el que se indica el elemento predominante de aleación. elemento predominante de aleación. 1:1: Carbón Carbón 5:5: Cromo Cromo2:2: Níquel Níquel 6:6: Cromo Cromo3:3: Níquel-Cromo Níquel-Cromo 8:8: Níquel-Cromo- Níquel-Cromo-

MolibdenoMolibdeno4:4: Molibdeno-Vanadio Molibdeno-Vanadio 9:9: Silicio-Magnesio. Silicio-Magnesio.

► Segundo dígito:Segundo dígito: Es un número que indica el porcentaje Es un número que indica el porcentaje aproximado en peso del elemento de aleación, señalado aproximado en peso del elemento de aleación, señalado en el primer dígito. Por ejemplo un acero 2540, indica que en el primer dígito. Por ejemplo un acero 2540, indica que tiene aleación de níquel y que esta es del 5%. tiene aleación de níquel y que esta es del 5%.

► Los dígitos 3 y 4:Los dígitos 3 y 4: Indican el contenido promedio de Indican el contenido promedio de carbono en centésimas, así en el ejemplo anterior se carbono en centésimas, así en el ejemplo anterior se tendría que un acero 2540 es un acero con 5% de níquel y tendría que un acero 2540 es un acero con 5% de níquel y .4% de carbón. .4% de carbón.

► Carbón (C)Carbón (C):: Es el Es el elemento de aleación elemento de aleación mas efectivo, eficiente mas efectivo, eficiente y de bajo costo. El y de bajo costo. El carbón es el elemento carbón es el elemento responsable por la responsable por la alta alta durezadureza y y alta alta resistenciaresistencia del acero. del acero.

EFECTO DE ALGUNOS EFECTO DE ALGUNOS ELEMENTOS DE ALEACION ELEMENTOS DE ALEACION

EN LOS ACEROSEN LOS ACEROS

► Manganeso (Mn):Manganeso (Mn): El El Manganeso se usa para Manganeso se usa para desoxidar y aumentar la desoxidar y aumentar la capacidad de capacidad de endurecimiento endurecimiento del del acero.acero.

► Silicio (Si):Silicio (Si): Es un Es un formador de ferrita y se formador de ferrita y se usa para usa para desoxidardesoxidar, , también también aumenta la aumenta la capacidad de capacidad de endurecimiento endurecimiento mejorando las mejorando las propiedades mecánicas propiedades mecánicas del acero.del acero.

► Cromo (Cr)Cromo (Cr):: Es un Es un formador de ferrita y formador de ferrita y aumenta la aumenta la profundidad de profundidad de endurecimientoendurecimiento; ; también también aumenta la aumenta la resistencia a altas resistencia a altas temperaturas y a la temperaturas y a la corrosióncorrosión. .

► Níquel (Ni)Níquel (Ni):: Este Este elemento elemento aumenta la aumenta la tenacidad y resistencia tenacidad y resistencia al impactoal impacto.. ► Cobre (Cu):Cobre (Cu): Mejora la Mejora la

resistencia a la resistencia a la corrosión corrosión de aceros al de aceros al carbón.carbón.

► Aluminio (Al)Aluminio (Al):: Se usa Se usa principalmente como principalmente como desoxidante en la desoxidante en la elaboración de aceroelaboración de acero. .

► Molibdeno (Mo)Molibdeno (Mo):: Aumenta fuertemente Aumenta fuertemente la profundidad de la profundidad de endurecimiento del endurecimiento del aceroacero, así como su , así como su resistencia al impacto, resistencia al impacto, por eso es el elemento por eso es el elemento mas afectivo para mas afectivo para mejorar la resistencia mejorar la resistencia del acero a las bajas del acero a las bajas temperaturas, temperaturas, reduciendo, además, la reduciendo, además, la perdida de resistencia perdida de resistencia por templado. por templado.

► Fósforo (P):Fósforo (P): Se Se considera un elemento considera un elemento perjudicial en los perjudicial en los aceros, ya que aceros, ya que reduce reduce la ductilidad y la la ductilidad y la resistencia al impactoresistencia al impacto. . Sin embargo, en Sin embargo, en algunos aceros se algunos aceros se agrega agrega deliberadamente para deliberadamente para aumentar su aumentar su resistencia a la tensión resistencia a la tensión y mejorar la y mejorar la maquinabilidadmaquinabilidad..

► Vanadio (V):Vanadio (V): Aumenta la capacidad de Aumenta la capacidad de endurecimientoendurecimiento, también , también es un formador de es un formador de carburos que imparten carburos que imparten resistencia al desgaste resistencia al desgaste en aceros herramientas.en aceros herramientas.

► Azufre (S):Azufre (S): También se considera También se considera

como elemento como elemento perjudicial en las perjudicial en las aleaciones de acero. aleaciones de acero. Sin embargo, Sin embargo, en en ocasiones se agrega ocasiones se agrega hasta 0.25% de azufre hasta 0.25% de azufre para mejorar la para mejorar la maquinabilidadmaquinabilidad. .

► Boro (B):Boro (B):

Se utiliza básicamente Se utiliza básicamente para aumentar la para aumentar la capacidad de capacidad de endurecimientoendurecimiento cuando cuando el acero esta el acero esta totalmente totalmente desoxidado. desoxidado.

► Columbio (Nb) (Ta):Columbio (Nb) (Ta): Debido a que el carbón Debido a que el carbón disminuye la disminuye la resistencia resistencia anticorrosiva en los anticorrosiva en los inoxidables al agregar inoxidables al agregar Columbio, el cual tiene Columbio, el cual tiene mayor afinidad con el mayor afinidad con el carbón que el cromo, carbón que el cromo, este queda libre para este queda libre para cumplir con su cumplir con su función función anticorrosivaanticorrosiva..

► Titanio (Ti):Titanio (Ti): También se utiliza para También se utiliza para

estabilizar y desoxidar estabilizar y desoxidar aceroacero. .

► Tungsteno (W)Tungsteno (W):: Se Se utiliza para impartir utiliza para impartir gran resistencia a alta gran resistencia a alta temperatura. El temperatura. El Tungsteno también Tungsteno también brinda al acero una brinda al acero una gran resistencia al gran resistencia al desgaste para desgaste para aplicaciones de aplicaciones de revestimiento duro o revestimiento duro o en acero herramientaen acero herramienta..

► Cobalto (Co)Cobalto (Co)::

Este elemento encuentra Este elemento encuentra su uso en aplicaciones su uso en aplicaciones donde se requiere un donde se requiere un revestimiento duro revestimiento duro para servicio a alta para servicio a alta temperaturatemperatura..

► Plomo (Pb)Plomo (Pb):: Se agrega plomo a Se agrega plomo a

muchos tipos de acero muchos tipos de acero para para mejorar la mejorar la maquinabilidadmaquinabilidad..

MINERALES NO FERROSOSMINERALES NO FERROSOS► Cobre:Cobre:

El El cobrecobre es un elemento es un elemento químico de número atómico químico de número atómico 29 y símbolo 29 y símbolo CuCu. .

Es uno de los metales más Es uno de los metales más importantes industrialmente. importantes industrialmente. De coloración rojiza es dúctil, De coloración rojiza es dúctil, maleable y buen conductor maleable y buen conductor de la electricidad.de la electricidad.

Presenta una conductividad Presenta una conductividad eléctrica y térmica muy alta, eléctrica y térmica muy alta, sólo superada por el oro en sólo superada por el oro en conductividad eléctrica y la conductividad eléctrica y la plata en conductividad plata en conductividad térmica.térmica.

► Aluminio:Aluminio:

El El aluminioaluminio es el elemento es el elemento químico, de símbolo químico, de símbolo AlAl y número y número atómico 13. Con el 8,13 % es el atómico 13. Con el 8,13 % es el elemento metálico más elemento metálico más abundante en la corteza abundante en la corteza terrestre.terrestre.

Su ligereza, conductividad Su ligereza, conductividad eléctrica, resistencia a la eléctrica, resistencia a la corrosión y bajo punto fusión le corrosión y bajo punto fusión le convierten en un material idóneo convierten en un material idóneo para multitud de aplicaciones, para multitud de aplicaciones, especialmente en aeronáutica. especialmente en aeronáutica.

► Bronce:Bronce:

El El broncebronce es el nombre con el es el nombre con el que se denominan toda una que se denominan toda una serie de aleaciones metálicas serie de aleaciones metálicas que tienen como base el cobre, que tienen como base el cobre, entre un 3-20% de estaño y entre un 3-20% de estaño y proporciones variables de otros proporciones variables de otros elementos como zinc, aluminio, elementos como zinc, aluminio, antimonio, fósforo. Otros antimonio, fósforo. Otros elementos con características elementos con características de dureza superiores al cobre de dureza superiores al cobre hacen mejorar sus propiedades hacen mejorar sus propiedades mecánicas.mecánicas.

► Latón:Latón:Es una aleación de cobre y zinc. una aleación de cobre y zinc. El latón es más duro que el El latón es más duro que el cobre, es dúctil y puede forjarse cobre, es dúctil y puede forjarse en planchas finas. Antiguamente en planchas finas. Antiguamente se llamaba se llamaba latónlatón a cualquier a cualquier aleación de cobre, en especial la aleación de cobre, en especial la realizada con estaño. Es posible realizada con estaño. Es posible que el latón de los tiempos que el latón de los tiempos antiguos estuviera hecho con antiguos estuviera hecho con cobre y estaño. La aleación cobre y estaño. La aleación actual comenzó a usarse hacia actual comenzó a usarse hacia el siglo XVI.el siglo XVI.

TAREAS POR REALIZARTAREAS POR REALIZAR

1. Consultar qué es?:► Acero Efervescente ► Acero Semi-Efervescente ► Acero Calmado ► Acero Semi-Calmado ► Acero desoxidado al Vacío

2. Consultar cuales son las propiedades de los aceros:► Mecánicas► Físicas► Corrosivas