Date post: | 24-Jul-2015 |
Category: |
Technology |
Upload: | carrerasaez |
View: | 595 times |
Download: | 1 times |
METAL·LÚRGIA I SIDERÚRGIA
Laia MeleroRicard MontemayorJoan MuxiMiguel Angel RamirezKevin Tejedera
ÍNDEX
• El procés metal·lúrgic• Els minerals• Aliatges• Solidificació dels aliatges• Els productes metal·lúrgics• El ferro i els seus aliatges• Els productes siderúrgics: acers i foses• Siderúrgia• Obtenció del ferro colat: l’alt forn• Obtenció de l’acer• Formes comercials dels acers• Tractaments tèrmics
EL PROCÉS METAL·LÚRGIC
Mineria: extracció del mineral i enriquiment.
Metal·lúrgia: obtenció del metall en brut i afinament.
Indústries metàl·liques: elaboració del metall obtingut
La metal·lúrgia és el conjunt de processos que porten a l’obtenció dels metalls. El procés és el següent:
ELS MINERALS
Els minerals es troben a la natura combinats amb altres elements. Els compostos més comuns són: • Òxids• Sulfurs• Carbonats
Un mineral està format per:• Mena: part aprofitable i rica en metall• Ganga: part no aprofitable pobra en metall.L’ enriquiment consisteix en separar aquests dos components.
ALIATGES
Un aliatge una mescla homogènia de dos o més elements, dels quals com a mínim un ha de ser un metall. El compost resultant presenta les característiques pròpies d’un metall.
Llautó
Bronze
Invar
SOLIDIFICACIÓ DELS ALIATGES
Diferencia entre solidifiació de un metall pur i un aliatge:- Metall pur: quan es refreda i passa de liquid a solid , la
temperatura es manté mentre es solidifica.- Aliatge: La temperatura de fusió no és fixa , depenent de
la quantitat de cada element.
Corba de solidificació d’un metall pur Corba de solidificació d’un aliatge binari
Diagrama d’equilibri d’aliatge:- Àrea de fase líquida . - Àrea de fase líquida + sòlida- Àrea de fase sòlida:Aliatges en què els components són totalment solubles en estat líquid:Presenta minim a la linia de liquids. Aquest sempre coincideix amb la linia de solids. La proporció s’anomena eutèctica i el punt s’anomena eutèctic i la temperatura es coneix amb temperatura eutectica.Aliatges importantes degut a :- Se solidifiquen a una temperatura constant.- La temperatura de solidificació es la mes baixa possible- Ideals per peces de emotllament.
Diagrama d’equilibri de l’aliatge níquel + coure
ELS PRODUCTES METAL·LÚRGICS
Ferros
Acers No aliats al carboni/ Aliats
Foses
FÈRRICS
Purs Aliatges
Coure Llautons
Alumini Bronzes
Plom Aliatges lleugers
Estany Aliatges ultralleugers
Zinc Altres aliatges
Níquel
Crom
NO FÈRRICS
Ferro
EL FERRO I ELS SEUS ALIATGES
Caracteristiques del ferro pur:-Punt de fusió: 1539ºC -Color: blanc grisós.-Densitat: 7.87 g/cm3. -Propietats mecaniques: dúctil i mal·leable.-Altres propietats: bon conductor elèctric i fàcilment magnetitzable.Solidificació:-Als 1539ºC pas a la fase solida( varietat delta)-Baixa temperatura fins als 1390ºC canviant la estructura (varietat beta)-Descens fins 900ºC (canvia a varietat beta)-Descens final fins 750ºC on es deixa refredad a temperatura ambient (varietat gamma)
Diagrama de solidificació del ferro
Propietats de les diferents varietats al·lotròpiques del ferro:
Delta: Als 1539ºC, la temperatura és constant i tota la massa passa a ser solida, aquí és on es considera la varietat delta, és poc magnètica i amb solubilitat de carboni baixa.Gamma: aquesta varietat s’obté quan la temperatura arriba als 1390ºC canvia la seva estructura cristal·lina i passa a la varietat gamma, aquesta varietat no és magnètica i te una alta solubilitat de carboni. Beta: si la temperatura arriba als 900ºC canvia a la varietat beta, és poc magnètica i solubilitat molt baixa.Alfa: si la temperatura es de 750ºC i es refreda a temperatura ambient, passa a la varietat alfa, és la varietat mes magnètica i amb una solubilitat molt baixa.
Aliatges ferro-carboni Constituent Forma del
ferroMàxim de carboni
Resistència al trencament
Allargament Magnetisme Duresa
Ferrita Ferro alfa 0,02 275 37 Magnètica 90
Cementita Carbur de ferro
6,67 Fràgil Magnètica (fins als 220ºC)
700
Perlita +86,5% ferrita +13,5% cementita
785 15 200
Austenita Ferro gamma
1,76 980 30 No magnètica 300
Martensita Ferro alfa 0,89 1700-2500 2,5-0,5 Magnètica 495-745
ELS PRODUCTES SIDERÚRGICS: ACERS I FOSES
AliatgesFerro + carboni
AcersC 0,1-1,76%
No aliats (al carboni)
Aliats
FosesC 1,76-
6,67% + Silici / C 3-
4,5%
Blanca (Carbur de ferro)
Grisa (Grafit)Laminar
Esferoïdal (ductil)
Nodular (mal·leable)
Per donar forma als metalls es fa servir:• La forja (metall en estat sòlid).• L’emmotllament (metall en estat líquid).
SIDERÚRGIA
La siderúrgia és la part de la metal·lúrgia que estudia el ferro i els seus aliatges. El ferro es troba en els minerals formant diferents compostos químics:• Òxids (Hematites/Magnetita)• Carbonats (Siderita)• Sulfurs (Pirita)
OBTENCIÓ DEL FERRO COLAT: ALT FORN
L'alt forn és la instal·lació industrial on es transforma o treballa el mineral de ferro i s'obté el ferro colat. Les matèries primeres que intervenen són:• Mineral de ferro• Carbó de coc• Pedra calcària
Dints del forn es distingeixen quatre zones per on van passant les matèries primeres desde la boca superior fins la solera:• Zona de deshidratació• Zona de reducció• Zona de carburació• Zona de fusió
OBTENCIÓ DE L’ACER
Per obtenir acer cal descarburar (reduir el contingut de carboni) i reduir el contingut d’impureesses del ferro colat. Les instal·lacions més emprades en l’obtenció de l’acer són:• El convertidor d’oxigen• El forn elèctric
Convertidor d’oxigen Forn elèctric
FORMES COMERCIALS DELS ACERS
Els acers, al sortir dels convertidors o forns, es troben en fase líquida. Cal solidificar-los i donar-los una forma adequada. Hi ha dos procediments:• Colar-los en un motlle i deixar-los refredar.• Colar-los en uns canals per on es donen forma de barra de secció
rectangular mentre circulen a la secció de laminatge (en calent).
TRACTAMENTS TÈRMICS
Consisteixen a sotmetre l’acer a uns canvis controlats de temperatura per variar les proporcions dels seus constituents. Els més utilitzats són:• El tremp• El revingut• La recuita• El normalitzat