hierro fundido acero

Diapositiva 1

HIERRO FUNDIDO (ACERO)

Diapositiva 2

• La materia prima para fabricar las espadas de Damasco veníade la India y se llamaba "wootz". El wootz era un acero muyrico en carbono que producían los herreros indios con laforma y el tamaño de un queso fresco chico que secomercializaba intensamente en el Oriente. El procedimientode la fabricación del wootz se muestra en la figura. En unhorno de piedra se introducían una mezcla de mineral muyrico en óxido de hierro y carbón de leña. Mediante un sistemade fuelles se soplaba aire hacia la base del horno. El oxígenodel aire produce la combustión del carbono de la leña, dandolugar a la formación de abundante monóxido de carbono.

EL WOOTZ DE LA INDIA

Diapositiva 3

• Figura. Proceso de fabricación del wootz en la India. El mineral del hierro yel carbón de leña se ponían en un horno de piedra donde el monóxido decarbono, producido por la combustión de la leña reaccionaba con el óxidode hierro para formar el hierro esponja. El hierro esponja se martillaba yse metía en un crisol cerrado junto con polvo de carbón de leña. El crisolse metía de nuevo al horno y, cuando la temperatura subía hasta 1 200° C,se formaba el wootz, parcialmente en el estado líquido, por la aleación delhierro y el carbono. Al enfriarse lentamente, el wootz se solidificaba en suforma final.

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Diapositiva 4• La forja en Siria se hacía calentando el wootz a

temperatura de entre 650 y 850° C. A estatemperatura el wootz era sumamente plásticoy se podía conformar a martillazos.

Diapositiva 5De Mineral a metal

• 3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2• Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2• FeO + CO = Fe liq + CO2• Fe liq + C coque = arrabio

• El Arrabio es la primera aleación metálica enestado líquido

Diapositiva 6Reacciones en el convertidor

• Arrabio Fe-C con 4.0 %C• C + O2 = CO2 + calor Q• Se convierte en acero de 0.2 % C• Luego se solidifica el acero

– Lingotes Laminas de acero

– Colada continua



Diapositiva 7 •Obtención del acero

LO2

CrNiMoMnTiVSi

Almacenamientode arrabio

Convertidor

Horno de inducciónAcero 0.2%C

LingoteraForja Horno de

recristalización980ºC

Elemento de trabajo

CO

Fe( l)

FeOFe3O4

Fe2O3 mineral

C

FeC (arrabio 4,3%C)

Alto horno

Diapositiva 8

Diapositiva 9 De abajo hacia arriba..Soldadura

DobladoLaminadoó Transformaciones en estado solidoó Transformaciones en estado líquido

AceroProcesos de obtención del acero

MetalProcesos de obtención del arrabio

FeOFe3O4Fe2O3

Mineral



Diapositiva10 HIERRO FUNDIDO (ACERO)

• Es una aleación de hierro y carbono, que puedecontener otros elementos, en la que el contenidode carbono oscila entre 0.1 a 1.7 %, no rebasa ellímite de su saturación al solidificar quedandotodo él en solución sólida.

• El carbono es el elemento principal que modificalas características mecánicas del acero, cuantomayor es el porcentaje de carbono mayores seránla resistencia y la dureza del acero, pero tambiénserá más frágil y menos dúctil.

Diapositiva11

A mayor % carbono mayor el %resistencia

Diapositiva12

A mayor % carbono menor el %ductibilidad



Diapositiva13 Acero calentado y luego enfriado

• Red cristalina cúbica centrada en el cuerpo de la fase ferritadel acero. Para mayor claridad solamente se dibuja un octavode esfera en cada esquina. El átomo negro representa alcarbono, el cual se ubica en los huecos más grandes quequedan entre los átomos de hierro. La ferrita acepta muypoco carbono en su interior.

Diapositiva14 • Red cristalina cúbica centrada en las caras de la fase austenita

del acero. En este caso los átomos de carbono se acomodanen el centro de las aristas del cubo. La austenita puedeaceptar hasta el 2% en masa, de carbono.

Diapositiva15 • Red cristalina de la fase martensita del acero. El carbono

queda atrapado en una posición donde no cabe en la redcúbica centrada en el cuerpo, produciéndose así unadistorsión elástica.



Diapositiva16

• Diagrama de fases de equilibrio de las aleaciones másimportantes de hierro y carbono. Las líneas en el diagramadelimitan las áreas de temperaturas y composición dondeexisten o coexisten las diferentes fases de acero.

Diapositiva17

• Abajo de 727°C los aceros contienen las fases ferrita ycementita. Sin embargo, arriba de esta temperatura puedenexistir la ferrita y la austenita y si el contenido de carbono esmayor que 0.8%, la austenita y la cementita. En cualquier casosiempre hay austenita a temperaturas arriba de 727°C.

Diapositiva18

Acero de bajo carbono la perlita esescasa y dispersa



Diapositiva19

Acero de medio carbono mayorcantidad de cementita y perlita

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Acero de alto carbono casi todo elespacio de cementita, perlita y

austenita.

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Normalización de las diferentes clasesde acero

• Como existe una variedad muy grande de clases de acerodiferentes que se pueden producir en función de loselementos aleantes que constituyan la aleación, se haimpuesto, en cada país, en cada fabricante de acero, y enmuchos casos en los mayores consumidores de aceros,unas Normas que regulan la composición de los aceros y lasprestaciones de los mismos.

• Por ejemplo en España actualmente están regulados por lanorma UNE-EN 10020:2001 y antiguamente estabanreguladas por la norma UNE-36010, ambas editadas porAENOR.[21]

• Existen otras normas reguladoras del acero, como laclasificación de AISI (de hace 70 años, y de uso mucho másextenso internacionalmente), ASTM, DIN, o la ISO 3506.



Diapositiva22

• Llave de acero aleado para herramientas oacero al cromo-vanadio.

Diapositiva23

• Biela motor de acero forjado

Diapositiva24

• Rodamiento de acero templado



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Diapositiva26 Materiales automotrices

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Materiales automotrices



Diapositiva31 Acero con grafito laminar GG

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Acero con grafito laminar GG(ZOOM)



Diapositiva33 Acero con grafito esferoidal GGG

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Diapositiva36

Diapositiva37 Tratamientos del acero

• Debido a la facilidad que tiene el acero paraoxidarse cuando entra en contacto con laatmósfera o con el agua, es necesario yconveniente proteger la superficie de loscomponentes de acero para protegerles de laoxidación y corrosión.

Diapositiva38

• Los tratamientos superficiales más usados son lossiguientes:

• Cincado: tratamiento superficial antioxidante porproceso electrolítico al que se somete a diferentescomponentes metálicos.

• Cromado: recubrimiento superficial para proteger de laoxidación y embellecer.

• Galvanizado: tratamiento superficial que se da a lachapa de acero.

• Niquelado: baño de níquel con el que se protege unmetal de la oxidación.

• Pavonado: tratamiento superficial que se da a piezaspequeñas de acero, como la tornillería.

• Pintura: usado especialmente en estructuras,automóviles, barcos, etc.



Diapositiva39 Tratamientos térmicos

• Un proceso de tratamiento térmico adecuado permiteaumentar significativamente las propiedades mecánicas dedureza, tenacidad y resistencia mecánica del acero. Lostratamientos térmicos cambian la microestructura delmaterial, con lo que las propiedades macroscópicas delacero también son alteradas.

• Los tratamientos térmicos que pueden aplicarse al acero sincambiar en su composición química son:

• Temple• Revenido• Recocido• Normalizado

Diapositiva40

Temple• El temple es un tratamiento térmico al que se somete

al acero, concretamente a piezas o masas metálicas yaconformadas en el mecanizado, para aumentar sudureza, resistencia a esfuerzos y tenacidad. El procesose lleva a cabo calentando el acero a una temperaturaaproximada de 915°C en el cual la ferrita se convierteen austenita, después la masa metálica es enfriadarápidamente, sumergiéndola o rociándola en agua, enaceite o en otros fluidos o sales. Después del templesiempre se suele hacer un revenido.

Diapositiva41

Revenido• El revenido es un tratamiento térmico que sigue al

de templado del acero. Tiene como fin reducir lastensiones internas de la pieza originadas por eltemple o por deformación en frío. Mejora lascaracterísticas mecánicas reduciendo la fragilidad,disminuyendo ligeramente la dureza, esto será tantomás acusado cuanto más elevada sea la temperaturade revenido.



Diapositiva42 Características generales del revenido

• Es un tratamiento que se da después deltemple

• Se da este tratamiento para ablandar el acero• Elimina las tensiones internas• La temperatura de calentamiento está entre

150 y 500 ºC• El enfriamiento puede ser al aire o en aceite

Diapositiva43

Recocido

• El recocido es el tratamiento térmico que, engeneral, tiene como finalidad principal ablandarel acero, regenerar la estructura de acerossobrecalentados o simplemente eliminar lastensiones internas que siguen a un trabajo enfrío. Implica un calentamiento hasta unatemperatura que permita obtener plenamente lafase estable a alta temperatura seguido de unenfriamiento lo suficientemente lento como paraque se desarrollen todas las reaccionescompletas.

Diapositiva44 Características generales del recocido

• Se emplea para ablandar metales y ganartenacidad, generalmente aceros.

• Se obtienen aceros más mecanizables.• Evita la acritud del material.• La temperatura de calentamiento está entre

600 y 700 °C.• El enfriamiento es lento.



Diapositiva45

Normalizado

• El normalizado es un tratamiento térmico que se empleapara dar al acero una estructura y unas característicastecnológicas que se consideran el estado natural o inicialdel material que fue sometido a trabajos de forja,laminación o tratamientos defectuosos. Se hace comopreparación de la pieza para el temple.

• El procedimiento consiste en calentar la pieza entre 30 y 50grados centígrados por encima de la temperatura críticasuperior, tanto para aceros hipereutectoides, como paraaceros hipoeutectoides, y mantener esa temperatura eltiempo suficiente para conseguir la transformacióncompleta en austenita. A continuación se deja enfriar enaire tranquilo, obteniéndose una estructura uniforme.

Factores que influyen

• La temperatura de cristalización no debesobrepasar mucho la temperatura crítica.

• El tiempo al que se debe tener la pieza a estatemperatura deberá ser lo más corto posible.

• El calentamiento será lo más rápido posible.• La clase y velocidad de enfriamiento deberán

ser adecuados a las características del materialque se trate.



hierro fundido acero

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