Presentaci

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ANÁLISIS INDUSTRIAL La Industria Siderúrgica
Introducción
Esquema del proceso siderúrgico.
Carbón
Coque
Gases
Mineral de Hierro
Sinter
Fundentes
Alto Horno
Escorias
Arrabio
Ajuste de la composición Desulfuración Desgasifica
ción Calentamiento
Convertidor
Metalurgia Secundaria
Colada Continua
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ANÁLISIS INDUSTRIAL La Industria Siderúrgica
Introducción
Hierro puro.
Fe líquido
1537ºC
Fe ? (Red Cúbica Centrada)
1401ºC
Fe ? (Red Cúbica Centrada en las Caras) No
Magnético
907ºC
Fe ? (Red Cúbica Centrada) No Magnético
767ºC
Fe ? (Red Cúbica Centrada) Magnético
El Fe puro tiene pocas aplicaciones
industriales. Su interés industrial radica en la
posibilidad de alearse con el carbono dando lugar
al ACERO.
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ANÁLISIS INDUSTRIAL La Industria Siderúrgica
Introducción
Diagrama Fe-C
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ANÁLISIS INDUSTRIAL La Industria Siderúrgica
Introducción
Constituyentes estructurales de los aceros

• Austenita o Fe ? (red cúbica centrada en las
  caras)
• Estable a temperaturas elevadas.
• Con porcentajes elevados de ciertos elementos
  (18 Cr, 8 Ni) estable a temperatura ambiente.
• Disuelve carbono hasta un 2 a 1129ºC.
• Deformable, resistente al desgaste, no es
  magnética y es el constituyente más denso del
  acero.
• Ferrita o Fe ? (red cúbica centrada)
• A temperatura ambiente sólo disuelve un 0,008
  de carbono y 0,025 a 722ºC.
• Blanda y maleable.
• Cementita o Fe3C (red ortorómbica)
• Contiene un 6,67 en peso de carbono.
• Es frágil y dura.
• Tiende a descomponerse según la reacción
• Fe3C ? 3Fe? Cgrafito
• Perlita o eutectoide de ferrita y cementita
• Propiedades intermedias entre la ferrita y
  cementita más dura y resistente que la ferrita
  pero más blanda y maleable que la cementita.
• Ledeburita o eutéctico de austenita y cementita
• Sólo aparece en fundiciones.
• Martensida o disolución saturada de C en Fe?
• Muy dura y no es magnética.

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ANÁLISIS INDUSTRIAL La Industria Siderúrgica
Introducción
Enfriamiento lento del acero.
En resumen, cuanto menor es el porcentaje de C en
el acero menor es el contenido en cementita y
mayor el de ferrita y viceversa. Como
consecuencia, cuanto menor es el porcentaje de C
en el acero más blando y dúctil es éste mientras
que si el porcentaje de C es elevado el acero es
más duro y resistente pero menos maleable.
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ANÁLISIS INDUSTRIAL La Industria Siderúrgica
Introducción
Tratamientos mecánicos.

• Qué son?
• Acción conjunta de energía mecánica y térmica
  para producir deformaciones permanentes en el
  acero pero sin afectar a la microestructura (la
  distribución y ordenación de los átomos
  permanece) y sólo cambia la macroestructura
  (granos).
• Para qué sirven?
• Con estos tratamientos se consigue
• Tamaño de grano más fino.
• Materiales más blandos y dúctiles.
• Ausencias de tensiones residuales.
• Estructuras más uniformes.
• Mayor densidad (eliminación de huecos).
• Mejor resistencia mecánica.

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ANÁLISIS INDUSTRIAL La Industria Siderúrgica
Introducción
Tratamientos térmicos.

• Qué son?
• Acción de la energía térmica para producir
  cambios estructurales (microestructura).
• Para qué sirven?
• Con estos tratamientos se consigue
• Una estructura de menor dureza o mejor
  maquinabilidad.
• Eliminar la acritud (aumento de dureza y
  resistencia a la deformación cuando el acero ha
  sido tratado mecánicamente en frío).
• Eliminar tensiones de cualquier origen, que
  pueden ser la causa de deformaciones después del
  maquinado, o producir roturas en servicio.
• Eliminar las tensiones internas, originadas por
  deformación de la red atómica, las cuales elevan
  la dureza y aumentan la fragilidad.
• Una estructura más homogénea.
• Máxima dureza y resistencia.
• Mejorar la resistencia a los agentes químicos.
• Variar alguna de las características físicas.

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ANÁLISIS INDUSTRIAL La Industria Siderúrgica
Introducción
Tratamientos térmicos.

• Templado.
• Calentamiento hasta temperatura de austenización
  (800-925ºC) seguido de un enfriamiento rápido
  formándose martensita. Con este tratamiento
• Aumenta la dureza y resistencia mientras que
  disminuye la elasticidad.
• Se modifican las propiedades físicas (magnéticas
  y eléctricas).
• Se modifican las propiedades químicas (los
  aceros templados resisten mejor la acción de los
  ácidos).
• Revenido.
• Calentamiento de las piezas después de templadas
  a una temperatura inferior a la austenización
  para provocar transformaciones de la martensita
  en formas más estables, seguido de un
  enfriamiento más bien rápido. Con este
  tratamiento
• Disminuye la fragilidad y las tensiones internas
  de las piezas templadas.
• Disminuye la dureza y aumenta la elasticidad.

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ANÁLISIS INDUSTRIAL La Industria Siderúrgica
Introducción
Tratamientos térmicos.

• Recocido.
• Calentamiento hasta temperatura de austenización
  (800-925ºC) seguido de un enfriamiento lento. Con
  este tratamiento
• Aumenta la elasticidad mientras que disminuye la
  dureza.
• Se facilita el mecanizado de las piezas al
  homogeneizar la estructura, afinar el grano y
  ablandar el material.
• Se elimina la acritud que produce el trabajo en
  frío.
• Se eliminan las tensiones internas.
• Se modifican las propiedades físicas y químicas.

Austenita
Revenido
Temperatura
Temple
Recocido
Tiempo
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ANÁLISIS INDUSTRIAL La Industria Siderúrgica
Introducción
Temple superficial y tratamientos termoquímicos.

• Temple superficial.
• Calentamiento superficial muy rápido, de forma
  que sólo una delgada capa puede alcanzar la
  temperatura de austerización, seguido de un
  enfriamiento también rápido. Así se logra una
  capa superficial de martensita sin que el núcleo
  experimente transformación.
• Tratamientos termoquímicos.
• Modificación de la composición química de la
  superficie de la pieza introduciéndole ciertos
  elementos mediante un proceso de difusión. Con
  este tratamiento
• Aumenta la dureza superficial sin alterar la
  ductilidad y resiliencia (capacidad de recuperar
  la forma y tamaño original cuando cesan las
  fuerzas que provocaban deformación) del núcleo.
• Se favorecen las cualidades de lubrificación y
  rozamiento.
• Aumenta la resistencia al desgaste.
• Aumenta la resistencia a los esfuerzos de
  fatiga.
• Mejora la resistencia a la corrosión.

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ANÁLISIS INDUSTRIAL La Industria Siderúrgica
Introducción
Temple superficial y tratamientos termoquímicos.
Cementación. Consiste en aumentar la
concentración de carbono en la superficie de un
acero, calentándolo a la temperatura de
austenización en un medio cementante que aporte C
en estado atómico. 2CO Fe? ? Fe?(C) CO2
Nitruración. Consiste en endurecer
superficialmente un acero con nitrógeno,
calentándolo a temperaturas comprendidas entre
500-525ºC, en una corriente de gas amoníaco.
2NH3 ? 2N 3H2
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ANÁLISIS INDUSTRIAL La Industria Siderúrgica
Introducción
Aceros aleados.

• Elementos de aleación
• Cambian las propiedades del acero como
  consecuencia de las modificaciones en la
  composición química y estructural (se modifica el
  diagrama Fe-C) del acero. Entre las propiedades
  que alteran cabe citar
• Elevan la templabilidad y como consecuencia es
  más fácil obtener la martensita y, a partir de
  ella, por revenido, las mejores características
  de resiliencia.
• Mejoran las características mecánicas a bajas y
  altas temperaturas.
• Mejoran la resistencia a la oxidación y
  corrosión a temperaturas elevadas.
• Introducen o modifican ciertas propiedades
  específicas.

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ANÁLISIS INDUSTRIAL La Industria Siderúrgica
Introducción
Aceros aleados.

• Clasificación de los elementos de aleación
• Atendiendo a su influencia sobre los puntos
  críticos
• Elementos gammágenos (Mn, Co, Ni, Cu y Zn)
• Aumentan la región de estabilidad de la fase ?.
• Elementos alfágenos (Cr, Si, Be, Al, Mo, W, Nb,
  V, P, Sn, Ti y Zr)
• Disminuyen la región de estabilidad de la fase ?.
• Elementos no activos (Pb, Mg y Ca)
• No ejercen ninguna acción por ser completamente
  insolubles.
• Atendiendo a su acción sobre el carbono
• Elementos formadores de carburos (Ti, Zr, V, Nb,
  Ta, Cr, Mo, W y Mn)
• No permiten la formación de cementita hasta que
  no haya un exceso de C.
• Elementos grafitizantes (Si, Co, Al y Ni)
• Favorecen la descomposición de la cementita.
• Fe3C ? 3Fe Cgrafito