anÁlisis industrial la industria siderúrgica: introducción
DESCRIPTION
ANÁLISIS INDUSTRIAL La Industria Siderúrgica: Introducción. Esquema del proceso siderúrgico. Carbón. Coque. Gases. Mineral de Hierro. Sinter. Fundentes. Alto Horno. Escorias. Arrabio. Ajuste de la composición Desulfuración Desgasificación Calentamiento. Colada Continua. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
ANÁLISIS INDUSTRIALLa Industria Siderúrgica: Introducción
Carbón
Mineral de
Hierro
Fundentes
AltoHorno
Coque
Sinter
Gases
Escorias
Arrabio
Convertidor
Ajuste de la composiciónDesulfuración
DesgasificaciónCalentamiento
Metalurgia Secundaria
Esquema del proceso siderúrgico.
Colada Continua
Hierro puro.
1537ºC
1401ºC
907ºC
767ºC
Fe líquido
Fe (Red Cúbica Centrada)
Fe (Red Cúbica Centrada en las Caras)No Magnético
Fe (Red Cúbica Centrada)No Magnético
Fe (Red Cúbica Centrada)Magnético
El Fe puro tiene pocas aplicaciones
industriales.
Su interés industrial radica en la posibilidad
de alearse con el carbono dando lugar al
ACERO.
ANÁLISIS INDUSTRIALLa Industria Siderúrgica: Introducción
Diagrama Fe-C:
ANÁLISIS INDUSTRIALLa Industria Siderúrgica: Introducción
CFeFeγFe 3
toEnfriamien
ntoCalentamie
líquido
CFeFeαFeγ 3
toEnfriamien
ntoCalentamie
FeγFeδFe
toEnfriamien
ntoCalentamie
líquido
Constituyentes estructurales de los aceros:
ANÁLISIS INDUSTRIALLa Industria Siderúrgica: Introducción
Austenita o Fe (red cúbica centrada en las caras):
• Estable a temperaturas elevadas. • Con porcentajes elevados de ciertos elementos (18% Cr, 8% Ni) estable a temperatura ambiente.• Disuelve carbono hasta un 2% a 1129ºC.• Deformable, resistente al desgaste, no es magnética y es el constituyente más denso del acero.
Ferrita o Fe (red cúbica centrada):• A temperatura ambiente sólo disuelve un 0,008% de carbono y 0,025% a 722ºC.• Blanda y maleable.
Cementita o Fe3C (red ortorómbica):
• Contiene un 6,67% en peso de carbono.• Es frágil y dura.• Tiende a descomponerse según la reacción:
Fe3C 3Fe + Cgrafito
Perlita o eutectoide de ferrita y cementita:• Propiedades intermedias entre la ferrita y cementita: más dura y resistente que la ferrita pero más blanda y maleable que la cementita.
Ledeburita o eutéctico de austenita y cementita:• Sólo aparece en fundiciones.
Martensida o disolución saturada de C en Fe:• Muy dura y no es magnética.
Enfriamiento lento del acero.
ANÁLISIS INDUSTRIALLa Industria Siderúrgica: Introducción
En resumen, cuanto menor es el porcentaje de C en el acero menor es el contenido en cementita y mayor el de ferrita y viceversa.Como consecuencia, cuanto menor es el porcentaje de C en el acero más blando y dúctil es éste mientras que si el porcentaje de C es elevado el acero es más duro y resistente pero menos maleable.
Tratamientos mecánicos.
¿Qué son?
Acción conjunta de energía mecánica y
térmica para producir deformaciones
permanentes en el acero pero sin afectar a la
microestructura (la distribución y ordenación
de los átomos permanece) y sólo cambia la
macroestructura (granos).
¿Para qué sirven?
Con estos tratamientos se consigue:
Tamaño de grano más fino.
Materiales más blandos y dúctiles.
Ausencias de tensiones residuales.
Estructuras más uniformes.
Mayor densidad (eliminación de
huecos).
Mejor resistencia mecánica.
ANÁLISIS INDUSTRIALLa Industria Siderúrgica: Introducción
Tratamientos térmicos.
¿Qué son?
Acción de la energía térmica para producir
cambios estructurales (microestructura).
¿Para qué sirven?
Con estos tratamientos se consigue: Una estructura de menor dureza o mejor
maquinabilidad. Eliminar la acritud (aumento de dureza y
resistencia a la deformación cuando el acero ha
sido tratado mecánicamente en frío). Eliminar tensiones de cualquier origen, que
pueden ser la causa de deformaciones después
del maquinado, o producir roturas en servicio. Eliminar las tensiones internas, originadas por
deformación de la red atómica, las cuales elevan
la dureza y aumentan la fragilidad. Una estructura más homogénea. Máxima dureza y resistencia. Mejorar la resistencia a los agentes químicos. Variar alguna de las características físicas.
ANÁLISIS INDUSTRIALLa Industria Siderúrgica: Introducción
Tratamientos térmicos.
Templado.
Calentamiento hasta temperatura de
austenización (800-925ºC) seguido de un
enfriamiento rápido formándose martensita. Con
este tratamiento: Aumenta la dureza y resistencia mientras
que disminuye la elasticidad. Se modifican las propiedades físicas
(magnéticas y eléctricas). Se modifican las propiedades químicas (los
aceros templados resisten mejor la acción de
los ácidos).
Revenido.
Calentamiento de las piezas después de
templadas a una temperatura inferior a la
austenización para provocar transformaciones de
la martensita en formas más estables, seguido de
un enfriamiento más bien rápido. Con este
tratamiento: Disminuye la fragilidad y las tensiones
internas de las piezas templadas. Disminuye la dureza y aumenta la
elasticidad.
ANÁLISIS INDUSTRIALLa Industria Siderúrgica: Introducción
Tratamientos térmicos.
Recocido.
Calentamiento hasta temperatura de
austenización (800-925ºC) seguido de un
enfriamiento lento. Con este tratamiento: Aumenta la elasticidad mientras que
disminuye la dureza. Se facilita el mecanizado de las piezas al
homogeneizar la estructura, afinar el grano y
ablandar el material. Se elimina la acritud que produce el trabajo
en frío. Se eliminan las tensiones internas. Se modifican las propiedades físicas y
químicas.
ANÁLISIS INDUSTRIALLa Industria Siderúrgica: Introducción
Tiempo
Tem
pera
tura Austenita
Tem
ple
Recocido
Revenido
Temple superficial y tratamientos termoquímicos.
ANÁLISIS INDUSTRIALLa Industria Siderúrgica: Introducción
Temple superficial.
Calentamiento superficial muy rápido, de forma
que sólo una delgada capa puede alcanzar la
temperatura de austerización, seguido de un
enfriamiento también rápido. Así se logra una
capa superficial de martensita sin que el núcleo
experimente transformación.
Tratamientos termoquímicos.
Modificación de la composición química de la
superficie de la pieza introduciéndole ciertos
elementos mediante un proceso de difusión. Con
este tratamiento: Aumenta la dureza superficial sin alterar la
ductilidad y resiliencia (capacidad de
recuperar la forma y tamaño original cuando
cesan las fuerzas que provocaban
deformación) del núcleo. Se favorecen las cualidades de lubrificación
y rozamiento. Aumenta la resistencia al desgaste. Aumenta la resistencia a los esfuerzos de
fatiga. Mejora la resistencia a la corrosión.
Temple superficial y tratamientos termoquímicos.
ANÁLISIS INDUSTRIALLa Industria Siderúrgica: Introducción
Cementación.
Consiste en aumentar la concentración de
carbono en la superficie de un acero,
calentándolo a la temperatura de austenización
en un medio cementante que aporte C en estado
atómico.
2CO + Fe Fe(C) + CO2
Nitruración.
Consiste en endurecer superficialmente un acero
con nitrógeno, calentándolo a temperaturas
comprendidas entre 500-525ºC, en una corriente
de gas amoníaco.
2NH3 2N + 3H2
Elementos de aleación:
Cambian las propiedades del acero como
consecuencia de las modificaciones en la
composición química y estructural (se
modifica el diagrama Fe-C) del acero. Entre
las propiedades que alteran cabe citar:
Elevan la templabilidad y como
consecuencia es más fácil obtener la
martensita y, a partir de ella, por
revenido, las mejores características de
resiliencia.
Mejoran las características mecánicas a
bajas y altas temperaturas.
Mejoran la resistencia a la oxidación y
corrosión a temperaturas elevadas.
Introducen o modifican ciertas
propiedades específicas.
ANÁLISIS INDUSTRIALLa Industria Siderúrgica: Introducción
Aceros aleados.
Clasificación de los elementos de aleación:
Atendiendo a su influencia sobre los puntos
críticos:
Elementos gammágenos (Mn, Co, Ni, Cu y
Zn):
Aumentan la región de estabilidad de la
fase .
Elementos alfágenos (Cr, Si, Be, Al, Mo,
W, Nb, V, P, Sn, Ti y Zr):
Disminuyen la región de estabilidad de la
fase .
Elementos no activos (Pb, Mg y Ca):
No ejercen ninguna acción por ser
completamente insolubles.
Atendiendo a su acción sobre el carbono:
Elementos formadores de carburos (Ti, Zr,
V, Nb, Ta, Cr, Mo, W y Mn):
No permiten la formación de cementita
hasta que no haya un exceso de C.
Elementos grafitizantes (Si, Co, Al y Ni):
Favorecen la descomposición de la
cementita.
Fe3C 3Fe + Cgrafito
ANÁLISIS INDUSTRIALLa Industria Siderúrgica: Introducción
Aceros aleados.