Materials de tecnología

METAL·LÚRGIA I SIDERÚRGIA

PROCÉS METAL·LURGIC: Per obtenir els metalls, cal seguir un procés: MINERIA (Extracció-Enriquiment)-METALURGIA (Obtenció-Afinament)- INDUSTRIES METÀLIQUES(Mecanització) Metalurgia: conjunt de processos que porten a l'obtenció dels metalls. separació del metall dels altres element amn els quals es troba combinat químicamen

Els metalls es carecteritzen per tenir una elevada conductivitat, resistència mecànica, opacs, lloents.. i quan es mesclen amb altres metalls formen aliatges: es un producte obtingut a partir de la unió de 2 o més elements quimics.

SOLIDIFICACIO DELS ALITGES: quan es refreda un metall pur i passa de la fase líquida a solida, la TEMP es manté CONSTANT mentre es va solidificant. I quan sa SOLIDIFICAT la massa, la temperatura torna a DISMINUIR. PER ILUSTRAR EL PROCÉS DE FUSIÓ I SOLIDIFICACIÓ DELAS ALIATGES BINARIS, SUTILITZA EL DIAGRAMA D'EQUILIBRI.: qualsevol punt a partir dun valor de temp i duna determinada proporcio dels components de la mescla. SHI PODEN TROBAR 3 ARÈES: 1FASE LIQUIDA, 2FASE LIQUIDA + SOLIDA, 3FASE SÒLIDA.

1.PER DAMUNT DE LA LÍNIA DE LIQUID, LALIATGE SEMPRE ES TROBARA EN FASE LIQUIDA, 2. PER A QUALSEVOL PUNT SITUAT EN AQUESTA AREA, LALIATGE SMPRE TINDRA UNA PART DE LA MASSA EN FASE SÒLIDA I UNA ALTRE PART LÍQUIDA. 3.PER SOTA DE LA LINIA DE SOLID, LALIATGE SEMPRE ES TROBARÀ EN FASE SÒLIDA.

AQUESTS DIAGRAMES PRESENTEN UN MÍNIM A LA LINIA DE LIQUIDS, QUE SEMPRE COINCIDEIX AMB LA LINIA DE SÒLIDS, (proporció eutètica) el punt sanomena punt autèctic, i la temperatura temp eutètica.

Els aliatges de proporcions eutèctiques són molt important perke se solidifiquen a una temp constant, la temperatura de solidificacio es la mes baixa, i perke son mescles fíniissimes de cristalls purs.

PRODUCTES METALURGICS: 1.NO FÈRRICS I 2.FÈRRICS, (ALIATGES-Llautó I PURS-Coure) (FERROS,ACERS,FOSES)

FERRO PUR: l'aliatge ferro-carboni quan el contingut daquest ultim es inferior al 0,03%. SOLIDIFICACIÓ DEL FERRO: segons com es distribueixen els atoms d’un metall quan es troba en estat solid donen lloc a diferents estructures de la seva xarxa cristal·lina i pertant materials amb diferents propietats. Varietats al·lotropiques:diferenst estructures cristal·lines es que es pot solidificar un metall. Varietat delta: als 1539 la temperatura es mante constant mentre tota la massa passa a la fase solida. Varietat Gamma: la temperatura continua baixant lentament find que als 1390 es torna a mantenir constant mentre tota la massa canvia la seva estructura cristal·lin. Varietat Beta: continua despres el descens de temperatura fins als 900 i la temperatura es manté constant fins a canviar l’estructura.
Varietat Alfa: hi ha un descens de temperatura fins als 750 l’estructura torna a canviar i s’obte alfa la qual es conserva fins que s’arriba a temperatura ambient.

Els productes dsiderurgics: acers i foses:Aliatges ferro mes carboni à Acers ( no aliats al carboni, aliats) à foses (blanca, Grisa (laminar, esferoidal ductil, nodular mal·leable). Es consideren acers els aliatges de ferro amb contingut de carboni compres entre 0,1 i 1,76 i es consideren foses quan el contingut de carboni oscil·la entre 1,76 i 6,67 i a més contenen silici. A la pràctica el contingut de carboni de les foses oscil·la entre el 3 i el 4,5%.Forja: proces que serveix per a donar forma als metalls i que consisteis a situar una massa solida de metall calent entre les dues meitats d’un motlle o matriu i aplicar-hi esforços de compressió fins que adopta la seva forma. L’emmotllament: consisteix a introduir el metall en la fase l’iquida a l’interior d’un mnotlle tancat i desemmotllar-lo un cop solidificat.
En general es pot dir que l’hacer es forjable i don a temperatures elevades (>1400) en canvi la fosa no es forjable, fon a temperatures mes baixes (<1130) i="" es="" pot="" emmotllar="" molt="">1130)>.

OBTENCIÓ DEL FERRO COLAT: Les materies primeres que intervenen en l’alt forn son el mineral de ferro concentrat, el carbo de coc i la pedra calcaria. Mineral de ferro: aporta el ferro oxidat que, un cop reduit, obtindrem en la forma de ferro colat. L’oxigen del mineral es combina amb el carboni i sortirà per la part superior del forn en forma de doòxid de carboni. El mineral tammé aporta impureses formades per silice que obtindrem deparades del ferro en forma d’escoria.Carbó de coc: el cabro de coc no te prou poder calorific per aconseguir les altres temperatures necessaries per obtenir ferro liquid. Per aquest motiu s’utilizta el carbo de coc obtingut a partir de la destil·lacio de l’hulla. El carbo de coc actua com a combustible per obtenir elevades temperatures i aporta carboni necesari per a la reducció.Pedra calcària: Aquest compost sura damunt el ferro fos perqué te una densitat inferior. L’escoria estreta de l’alt forn té un aprofitament posterior en la fabricació de ciment, de formigo i d’aillants termics en la industria. El proces d’obtencio consisteix en la introducció de les materies primeres en capes succesives per la boca superior

Dins el forn, s'hi troben 4 zones, z. deshidratació, de reducció, carburació i de fusió. Ferro colat:El ferro colat a l’alt forn es un aliatge de ferro i carboni amb un contingut del 4% de carboni, el 2% de silici i quantitats menors de fòsforsofre i oxigen. Obtenció de l’acer: Per obtenir hacer a partir de ferro colat hi ha dues instal·lacions diferents:Convertidor d’oxigen:El proces comença amb la càrrega del convertidos amb ferro colat en fase líquida faralla i calç. Tot seguit s’introdueix una llança (refrijerada per un circuit d’aigua) que injecta oxigen pur a pressió damunt el líquid. Els canvis que es produeixen en el convertifos fan disminuir el contingut de carboni i la proporcio d’impureses del ferro colat. El forn Electric:consisteix en un recipient d’hacer refrigerat esternament per un circuit d’aigua i recobets internamentper ceramica refractària. Aquest recipient es tanca amb una coberta que disposa de tres electrodes de grafit als quals els es aplicat un fort corrent electric trifasic. Tractaments Tèrmics:Els tractaments termics consisteixen a sotmetre l’hacer a uns canvis controlats de temperatura per tal de variar les proporcions dels seus constituents. El tremp:S’aplica el tremp quan vols aconseguir un hacer amb una elevada duresa i resistencia mecànica. Consistex a obtenir un hacer fotmat per una gran proporcio de martensita. Com que la martensita s’obte per refredament rapid de l’austenita, el tractament consisteix en: (1) Escalfament de l’hacer fins que tota la massa es transformi en austenita. Segons el tant per cent de carboni, la temperatura a que cal arribar sera mes alta o baixa. (2) Refredament rapid per assegurar que tota l’austenita es transforma en martensita. Per aconseguir el tremp de la peça cal redredar-la a una velocitat lleugerament superior a la mínima. Revingut:consisteix en un escalfament a la temperatura inferior als 723 i un refredament posterior a l’aire. D’aquesta manera s’aconsegueix incrementar la temnacitat i reduir les tensions de l’hacer trempat.Això si, a costa d’una disminucio de la duresa, de la resistencia mecanica i del limit elastic.La recuita: segons la temperatura maxima de tractament i la velocitat de refredament es distingeixen diferents tipues de recuita: (1) Recuita de Regeneracio: per a acers amb un contingut de carboni >0,6% (2) Recuita globular supercrítica: per a acers aliats per a eines. La temperatra macima es superior a la deformacio d’austenita. (3) Recuita d’estovament: es un tractament identic al revingut pero que s’aplica a peces que no han estat previament trempades. (4) Recuita contra acritud: per eliminar l’acritud produida en els processos de conformacio en fred.Recuita:s’utilitza quan es vol disminuir la duresa i incrementar la plasticitat d’un hacer per pod-lo deformar i treballar facilment. En general consisteis en un escalfament a temperatura elevada i un refredament lent.Normalitzat:Consisteix en un escalfament fins a la temperatura d’austenitzacio i un refredament a l’aire (a velocitat mes lenta que el tremp pero mes rapida que la recuita).

METALLS NOFÈRRICS enriquiment del mineral consisteix a preparar el producte obtingut a la mina per a l'aplicacio de les accions posteriors: trituracio: reduccio mitjans mecanics de la grandaria de roques; concentracio: separacio de la mena i la ganga sense reaccions quimiques. reduccio: separacio de maxima quantitat d'element quimic desitjat de la resta d'elements quimics amb els quanls es troba combinat tot formant els compostos. afinament: porces d'eliminacio d'impureses per obtenir la maxima puresa del metall quan no te la puresa necessària al ser fos: termic: es realitza en forns aplicant oxigen, aire i productes quimics; electrolitic: es realitza en tancs electrolitics que contenen producte quimic en fase liquida on se submergeixen electrodes que passa una gran quantitat d'electricitat on es separa quimicament atoms de metall on les impuresses queden dissoltes. coure: primers metalls utilitzats per la humanitat es un material dens, tou i plastic que es pot treballar molt be en fred on presenta acritud, gran conductivitiat electrica i termica i resisteix molt be la corrosió. llautons: aliatges de coure i zinc millora propietats del coure baixa punt fusio reduccio de conductivitat electrica i termica. si superen el 50% no son aplicables a la industria perque son massa durs i fragils. bronzes aliatge de coure i altre metall diferent zinc normalment l'estany. millora propietats de fusio i emmotllament i augmenta la seva duresa i resistència al desgast. Alumini: metall mes abundos a l'escorça terrestre i considerat metall modern ja que es va iniciar a finals de s. XIX. s'obte de la bauxita. es material lleuger, bon conductor tèrmic i electric, molt ductil, maleable i tou en estat pur i presenta acritud. resistent a la corrosio provocada per la humitat pero no resisteix a l'aigua de mar ni solucions salines. aliatges alumini: aliatges lleugers: per fusio blocs de motors i pistons de motors d'explosio; per a forja construccio aeronautrica i naval. magnesi:obtencio de silicats de magnesi molt lleuger resistent a l'aire sec pero no humit, baixa plasticitat; industria quimica i pirotècnica aliatges ultralleugers per industria aeronautica i peces de maquinaria amb baixa inèrcia. Titani:obtencio de rutil resistent als esforços, aliatges de titani resistents dúctils forjables, admeten tractaments tèrmics i industries aeronautica, aeroespacial...

plom: obtencio de la galena molt dens molt poca resistencia mecanica, tou, ductil, mal·leable, no presenta acritud, resistent a la corrosio revestiments interiors de diposits en la industria quimica, aliatges amb antimoni, estany i coure acumuladors electrics material de soldadura, revestiments antifricció. provoca salurisme (dolors abdominals, cefalees, alucinacions, hipertensio arterial). estany: obtencio casiterita molt mal·leable, resistent a corrosio ducti, tou, poc resistent als esforços. revestiment antioxidant de lamines d'acer. coure bronzes; plom soldadura; bismut i anitmoni fusibles elèctrics. zinc: resistent a la corrosió, poc resistent als esforços, galvanitzacio de l'acer per protegirlo de la oxidacio, alumini magnesi i coure fabricacio de tota mena de peces per fusio i emmotllament obtencio de llautons obtencio blenda. niquel: resistent a la corrosio, molt mal·leable, magnetic, resistent a la traccio, resistent al desgast, fabricacio d'instrumental quirurgic i de laboratori aliatges amb molts elements acumuladors electrics acers inoxidables bronzes alpaca imants... obtencio niquelina. crom: obtencio cromita, color blanc, dur, fragil s'emplea per cromar. tungsté: obtencio bolframita, color gris, dur, pesat, facilment ductil, filaments de bombilles.

pulverimetal·lurgia:tecnica per obtenir o donar forma a materials metàl·lics a partir de components que fonen a temperatures molt elevades que tenen extremada duresa o altres caracteristiques especials que fan que no siguin aplicables processos d'obtencio. casos: fabricacio d'objectes amb materials erfractaris, que impilcaria la utilitzacio de molta energia, fabricació d'objectes amb materials molt purs i composicions molt precises. fabricacio de peces amb materials dificils d'emmotllar, fabricacio a partir de carburs metalics,