Guía Completa de Materiales: Propiedades, Esfuerzos, Ensayos y Clasificación de Metales Ferrosos

Materiales: Naturales, Artificiales y Sintéticos

Materiales:

• Naturales: Se encuentran en la naturaleza.
• Artificiales: Se obtienen a partir de materiales naturales.
• Sintéticos: Se fabrican a partir de materiales artificiales.

Propiedades de los Materiales

Propiedades de los materiales:

• Sensoriales: Olor, forma, etc.
• Ópticas: Transparentes, translúcidos, opacos.
• Térmicas: Aislantes (mucho o poco).
• Magnéticas.
• Químicas: Oxidación y corrosión.

Propiedades Mecánicas

Propiedades mecánicas:

• Elasticidad: Capacidad de los materiales para recuperar la forma.
• Plasticidad: Capacidad para mantener la forma.
• Ductilidad: Capacidad para hacerse hilos.
• Maleabilidad: Capacidad para hacerse láminas.
• Dureza: Capacidad para resistir el rayado.
• Fragilidad: Se rompe en añicos al golpearla.
• Tenacidad: Resistencia a la rotura lenta.
• Fatiga: Rotura por debajo del límite elástico debido a cargas cíclicas.
• Maquinabilidad: Facilidad para dejarse cortar por arranque de viruta.
• Acritud: Aumento de dureza, fragilidad y resistencia por deformación en frío.
• Colabilidad: Capacidad del fluido para llenar un molde.
• Resiliencia: Resistencia a choques o esfuerzos bruscos.

Esfuerzos Físicos

Esfuerzos físicos:

• Tracción: Fuerza que alarga.
• Compresión: Fuerza que acorta.
• Flexión: Curva al objeto.
• Torsión: Tiende a retorcer el objeto.
• Cortadura: Una fuerza en cada sentido.
• Pandeo: Similar a compresión, pero en cosas largas y delgadas.

Ensayos de Materiales

Ensayos de materiales:

• Tracción: Estirar lentamente una probeta hasta que se rompe.
• Fatiga: Se hace girar una probeta y se estira para abajo.
• Dureza: Ejercer una fuerza con una bola de diamante y ver la medida de la huella dejada.
• Resiliencia: Determinar la energía necesaria para romper una probeta con el impacto de un péndulo.

Soluciones para la Sostenibilidad de los Materiales

Soluciones para no quedarse sin materiales: nuevos diseños, reciclado y reutilización.

Residuos: Tipos y Peligrosidad

Residuos:

• Inertes: Sin riesgo para el medio ambiente.
• Tóxicos o peligrosos: Inflamables, corrosivos, tóxicos, o que hacen reacciones químicas.

Metales Ferrosos: Definición y Obtención del Acero

Metales ferrosos: Aquellos que contienen hierro como elemento base y pequeñas proporciones de otros.

Obtención del Acero

Obtención del acero:

• Alto horno: Se echa el mineral de hierro, carbón de coque y fundentes en el horno, se quita la escoria y se obtiene el arrabio. Con el convertidor o procedimiento LD se convierte en acero que se echa en colada convencional, continua o lingoteras.
• Horno eléctrico (chatarra): Se echa la chatarra, ferroaleaciones y fundentes al horno, se retira la escoria y se obtiene el arrabio.

Materiales en el Alto Horno

Materiales en el alto horno:

• Mineral de hierro: Antes de echarlo se trocea y muele para separar lo que no vale.
• Carbón de coque: Sirve para producir el calor para fundir y soportar el peso de la materia prima.
• Fundente: Hace subir la escoria y baja el punto de fusión de la ganga para que la escoria sea líquida.

Transformación del Arrabio en Acero

Transformación del arrabio en acero: Se inclina el horno y se echa arrabio y fundente, se pone vertical y se le inyecta oxígeno (las impurezas se queman), se inclina y se tira la escoria, solo queda el acero.

Proceso en el Horno Eléctrico

Proceso en el horno eléctrico:

1. Introduce chatarra y fundente.
2. Se acerca el electrodo para que empiece a fundir la chatarra.
3. Cuando está fundida se inyecta oxígeno para eliminar impurezas.
4. Se inclina y quita la escoria, se le añade carbono y ferroaleaciones y se calienta hasta que funden.
5. Se extrae el acero.

Coladas: Tipos y Aplicaciones

Coladas:

• Convencional: Se echa en moldes de la pieza a obtener.
• Continua: Se echa en molde sin fondo con forma curva y forma geométrica, se enfría con el tiempo.
• Lingoteras: Si hay poca demanda se hacen lingotes.

Tren de Laminación: Caliente y Frío

Tren de laminación:

• Caliente: Temperatura superior a 1000°C.
• Frío: Temperatura ambiente.

Clasificación de los Metales Ferrosos

Clasificación de los metales ferrosos:

• Hierros: Carbono 0,01-0,03%.
• Aceros: Carbono 0,03-1,76%.
• Fundiciones: Carbono 1,76-6,67%.
• Grafitos: Carbono 6,67% en adelante.

Tipos de Aceros

Tipos de aceros:

• No aleados:
  • Suaves (tornillos).
  • Semisuaves (herramientas).
  • Duros (tenazas).
• Aleados o especiales: Contienen una cantidad significativa de un tercer elemento aparte de hierro y carbono, designación F-XXXX.

Clasificación de Fundiciones

Clasificación de fundiciones:

• Ordinarias: (Solo hierro y carbono):
  • Blanca (dura y frágil).
  • Gris (lleva grafito).
  • Atruchada (intermedio blanco-gris).
• Aleadas: Llevan más elementos químicos.
• Especiales: Se someten a un tratamiento térmico posterior.