Metalls: Propietats, Obtenció i Tractaments Tèrmics

Metalls: Propietats i Aliatges

Alumini (Al)

Bauxita (mineral d'alumini): Lleuger, resistent a la corrosió, dúctil, bon conductor elèctric.

Duralumini (Al + Cu + Mg): Usat en paper d'alumini, entre altres aplicacions.

Zinc (Zn)

Blenda (mineral de zinc): Resistent, resistent a la corrosió, dúctil.

Aplicacions: Zamak, galvanitzats i acer inoxidable econòmic.

Plom (Pb)

Galena (mineral de plom): Resistent a la corrosió, dens, bon conductor elèctric.

Aplicacions: Pb + Sn (soldadura), estructures, aïllament (alta densitat).

Magnesi (Mg)

Magnesita (mineral de magnesi): Poc dens.

Aplicacions: Qualsevol ús que necessiti ultralleugeresa, llaunes, pols per a atletes.

Estany (Sn)

Cassiterita (mineral d'estany): Punt de fusió baix, dúctil, resistent a la corrosió.

Aplicacions: Bronze, fil de soldar.

Titani (Ti)

Titanita (mineral de titani): Lleuger i resistent.

Tungstè (W)

Wolframita (mineral de tungstè): Punt de fusió alt, bona conductivitat, dúctil.

Aplicacions: Carbur de tungstè (broques).

Crom (Cr)

Cromita (mineral de crom): Resistent a la corrosió.

Aplicacions: Acer inoxidable.

Coure (Cu)

Calcopirita (mineral de coure): Bona conductivitat elèctrica, dúctil.

Aplicacions: Bronze (Cu + Sn), llautó (Cu + Zn), monedes, cables, tubs.

Obtenció del Ferro i l'Acer: Alt Forn

L'alt forn és un reactor químic on s'introdueixen les matèries primeres per la part superior i s'extreuen els gasos. Aquestes matèries primeres són:

• Mineral de ferro
• Carbó de coc: Actua com a combustible.
• Pedra calcària: Ajuda a separar les impureses del ferro (principalment silici) reaccionant químicament i formant escòria.

Com a resultat d'aquesta reacció, s'obtenen dos productes:

• Ferro + Carboni (4%): Surt per la part inferior, ja que és més dens.
• Impureses (escòria): Surt per la part superior, ja que és menys densa.

Tractaments Tèrmics de l'Acer

Els tractaments tèrmics consisteixen a sotmetre l'acer a canvis controlats de temperatura (escalfaments i refredaments successius) per modificar la proporció dels seus constituents i, per tant, les seves propietats.

Tremp

• Augmenta la duresa.
• Augmenta la resistència mecànica.
• Procés: S'escalfa l'acer a una temperatura superior a 723ºC i es refreda ràpidament.

Revingut

• Augmenta la tenacitat.
• Sovint s'aplica després del tremp.
• Procés: S'escalfa l'acer a una temperatura inferior a la del tremp i es refreda més lentament.

Recuita

• Augmenta la plasticitat.
• Procés: S'escalfa l'acer per sobre dels 723ºC i es refreda molt lentament.

Normalitzat

• Homogeneïtza l'estructura de l'acer.
• És un tractament d'acabat (es pot aplicar després d'altres tractaments).
• Procés: S'escalfa l'acer per sobre dels 723ºC i es refreda a una velocitat intermèdia (no tan lentament com en la recuita).

Processos d'Afinament de l'Acer

Convertidor d'Oxigen

En aquest procés, es fa reaccionar el Fe+C amb O₂ per eliminar el carboni en forma de CO₂ i obtenir ferro més pur. S'hi introdueix fosa líquida, ferralla i fundent (òxid de calci). El fundent actua com la pedra calcària a l'alt forn: reacciona amb les impureses (silici) i aporta oxigen. La combustió de l'oxigen amb el carboni genera calor, que fon la ferralla.

Forn Elèctric

S'utilitza per obtenir acer de gran puresa i eliminar impureses. A major temperatura, s'eliminen més impureses. També s'hi afegeixen fosa, ferralla i fundent. En aquest forn, es millora la qualitat de l'acer i es poden realitzar aliatges amb altres materials. Un exemple important és la producció d'acer inoxidable.