Metal·lúrgia i Siderúrgia: Processos, Materials i Tractaments

Unitat 07 - Metal·lúrgia i Siderúrgia

Unitat 08 - Metalls no Fèrrics

El Procés d'Obtenció dels Metalls

Mineria: Extracció del mineral d'un jaciment i preparació (enriquiment per trituració i concentració), separant la part rica del mineral (mena) d'altres que l'acompanyen (ganga).

Metal·lúrgia*: Separació del metall dels altres elements amb els quals es troba combinat químicament.

Per exemple, alguns metalls es troben en minerals combinats amb l'oxigen, és el cas del ferro que es troba a l'hematites (Fe₂O₃). Per extreure el ferro de l'hematites cal provocar una reacció de reducció (contrària a l'oxidació).

Per aconseguir la separació química, s'utilitzen forns on s'obtenen temperatures molt elevades:

• Alt Forn (obtenció de ferro colat)
• Convertidor d'Oxigen (obtenció d'acer a partir del ferro colat)
• Forn Elèctric (obtenció d'acer a partir del ferro colat)

En molts casos (per exemple, en l'obtenció del coure), un cop separat el metall, cal eliminar les impureses mitjançant un afinament. Aquest procés es pot dur a terme per mitjans tèrmics (en forns convertidors o forns de reverber) o electrolítics (en tancs electrolítics).

(*) La metal·lúrgia del ferro i els seus derivats es coneix amb el nom de siderúrgia.

Indústries Metal·liques: Mecanització o conformació per tal d'obtenir formes comercials (xapes, barres, perfils, lingots, etc.).

Quan els processos d'obtenció o conformació tradicionals no són aplicables, s'utilitza la tècnica de la pulverimetal·lúrgia o metal·lúrgia de les pólvores. Aquesta tècnica consta de tres fases: obtenció de les pólvores (per procediments mecànics, físics o químics), compressió (en un motlle) i sinterització (en un forn).

La Conformació: del Material Metàl·lic a la Peça

Per donar forma als metalls es poden fer servir diversos procediments. Els més habituals són:

• La Forja: S'escalfa el metall per estovar-lo i es conforma per compressió, sovint dins uns motlle o estampa.
• L'Emmotllament: El metall fos s'aboca dins un motlle i es deixa refredar.
• El Mecanitzat: S'erosiona, es talla o es forada (mitjançant trepatge) un bloc de material amb l'ajut de màquines eina.

Materials Metàl·lics

Metalls Fèrrics

(Productes siderúrgics, el principal component és el ferro)

• Ferros
• Acers (de 0,1 a 1,76% de carboni)
  • Acers no Aliats (al carboni)
  • Acers Aliats (per exemple, acer inoxidable, etc.)
• Foses (de 1,76 a 6,67% de carboni, a més, contenen silici)
  • Fosa Blanca (carbur de ferro)
  • Fosa Grisa (grafit)

Metalls no Fèrrics

Metalls Purs:

• Coure (Cu)
• Alumini (Al)
• Plom (Pb)
• Estany (Sn)
• Zinc (Zn)
• Níquel (Ni)
• Crom (Cr)

Aliatges:

• Llautons (aliatges de coure i zinc)
  • Llautons Ordinaris (només Cu i Zn)
  • Llautons Especials (Cu i Zn més altres elements)
• Bronzes (aliatges de coure i estany o altres metalls diferents del zinc)
• Aliatges Lleugers (a base d'Alumini, per exemple, duralumini)
• Aliatges Ultralleugers (a base de Magnesi)
• Aliatges a base de Titani i a base de Níquel
• Zamak (a base de zinc)

Tractaments Tèrmics

Per modificar les propietats de l'acer s'apliquen els següents tractaments tèrmics:

• El Tremp
  • Consisteix en un escalfament controlat i un posterior refredament ràpid. Sovint només s'aplica a la superfície de les peces.
  • Eleva la duresa i la resistència mecànica. Aporta fragilitat.

• El Revingut
  • Incrementa la tenacitat i redueix les tensions internes dels acers que han estat sotmesos a tremp. Disminueix la duresa, la resistència mecànica i el límit elàstic.
  • Consisteix en un escalfament controlat i un posterior refredament a l'aire.
• La Recuita
  • Disminueix la duresa i incrementa la plasticitat. Permet que l'acer es deformi i es treballi fàcilment.
  • Consisteix en un escalfament a temperatura elevada i un refredament lent.
• El Normalitzat
  • Elimina tensions internes i millora les propietats mecàniques.
  • Consisteix en un escalfament controlat i un posterior refredament a velocitat mitjana.