Acero

Aleaciones. Tipos. Procesos de obtención. Métodos preventivos para la corrosión. Elementos corrosivos. Hierro. Siderurgia. Propiedades mecánicas, térmicas, químicas de los metales. Agentes contaminantes

  • Enviado por: Xisca Mascaro Salom
  • Idioma: castellano
  • País: España España
  • 9 páginas
publicidad
cursos destacados
Química Orgánica
Química Orgánica
En este curso de Química Orgánica o también conocida como Química del Carbono, nos...
Ver más información

Curso de Integrales Múltiples
Curso de Integrales Múltiples
En este curso aprenderás integrarles dobles sobre funciones de dos variables e integrales triples sobre...
Ver más información

publicidad

ACERO:

El acero es una aleación de hierro con pequeñas cantidades de otros elementos, es decir, hierro combinado con un 1% aproximadamente de carbono, y que hecho ascua y sumergido en agua fría adquiere por el temple gran dureza y elasticidad.

Tipos de aceros:

Acero aleado o especial.

Acero al que se han añadido elementos no presentes en los aceros al carbono

ll.b. Acero autotemplado

Acero que adquiere el temple por simple enfriamiento en el aire, sin necesidad de sumergirlo en aceite o en agua.

ll.c. Acero calmado o reposado

Acero que ha sido completamente desoxidado antes de colarlo, mediante la adición de manganeso, silicio o aluminio.

ll.d. Acero de construcción

Acero con bajo contenido de carbono y adiciones de cromo, níquel, molibdeno y vanadio.

II.e. Acero de rodamientos

se obtiene a partir de aleaciones del 1% de carbono y del 2% de cromo, a las que se somete a un proceso de temple y revenido. Se emplea en la construcción de rodamientos a bolas y en general.

II.f. Acero dulce

Denominación general para todos los aceros no aleados, obtenidos en estado fundido

II.g. Acero duro

Es el que una vez templado presenta un 90% de martensita.

II.h. Acero efervescente

Acero que no ha sido desoxidado por completo antes de verterlo en los moldes.

II.i. Acero fritado

El que se obtiene fritando una mezcla de hierro pulverizado y grafito, o también por carburación completa de una masa de hierro fritado.

II.j. Acero fundido o de herramientas

Tipo especial de acero que se obtiene por fusión al crisol.

II.k. Acero indeformable

El que no experimenta prácticamente deformación geométrica tanto en caliente( materias para trabajo en caliente ) como en curso de tratamiento térmico de temple( piezas que no pueden ser mecanizadas después del templado endurecedor )

II.l. Acero inoxidable

Acero resistente a la corrosión, de una gran variedad de composición, pero que siempre contiene un elevado porcentaje de cromo ( 8-25% ). Se usa cuando es absolutamente imprescindible evitar la corrosión de las piezas. Se destina sobre todo a instrumentos de cirugía y aparatos sujetos a la acción de productos químicos o del agua del mar.

II.m. Acero magnético

Aquel con el que se fabrican los imanes permanentes.

II.n. Acero no magnético

Tipo de acero que contiene aproximadamente un 12% de manganeso y carece de propiedades magnéticas.

II.ñ. Acero moldeado

II.ñ. Acero moldeado

Acero de cualquier clase al que se da forma mediante el relleno del molde cuando el metal esta todavía liquido.

II.o. Acero para muelles

Acero que posee alto grado de elasticidad y elevada resistencia a la rotura. Aunque para aplicaciones corrientes puede emplearse el acero duro, cuando se trata de muelles que han de soportar fuertes cargas y frecuentes esfuerzos de fatiga se emplean aceros al sicilio con temple en agua o en aceite y revenido.

II.p. Acero pudelado

Acero no aleado obtenido en estado pastoso.

II.q. Acero rápido

Acero especial que posee gran resistencia al choque y a la abrasión. Los mas usados son los aceros tungsteno, al molibdeno y al cobalto, que se emplean en la fabricación de herramientas corte.

II.r. Acero refractario

Tipo especial de acero capaz de soportar agentes corrosivos a alta temperatura.

II.s. Acero suave

Acero dúctil y tenaz, de bajo contenido de carbono

II.t. Aceros comunes

Los obtenidos en convertidor o en horno Siemens básico.

II.u. Aceros finos

Los obtenidos en horno Siemens ácido, eléctrico, de inducción o crisol.

II.v. Aceros forjados

Los aceros que han sufrido una modificación en su forma y su estructura interna ante la acción de un trabajo mecánico realizado a una temperatura superior a la de recristalización.

Clasificación de los modernos procesos de obtención

1) Por soplado, en el cual todo el calor procede del calor inicial de los materiales de carga, principalmente en estado de fusión.

2) Con horno de solera abierta, en el cual la mayor parte del calor proviene de la combustión del gas o aceite pesado utilizado como combustible; el éxito de este proceso se basa en los recuperadores de calor para calentar el aire y así alcanzar las altas temperaturas eficaces para la fusión de la carga del horno.

3) Eléctrico, en el cual la fuente de calor más importante procede de la energía eléctrica ( arco, resistencia o ambos ); este calor puede obtenerse en presencia o ausencia de oxígeno; por ello los hornos eléctricos pueden trabajar en atmósferas no oxidantes o neutras y también en vacío, condición preferida cuando se utilizan aleaciones que contienen proporciones importantes de elementos oxidables.

Corrosión:

Podemos definir la corrosión como el deterioro que sufre un material (habitualmente un metal) en sus propiedades debido a una reacción con el medio. Si se pretenden comprender los métodos de control de la corrosión es necesario describir primero en un cierto grado de profundidad las reacciones y los factores que influyen en el fenómeno.

El fenómeno corrosión puede ser definido también como el deterioro de los materiales, a causa de alguna reacción con el medio ambiente en que son usados. Este fenómeno no siempre involucra un cambio de peso o un deterioro visible, ya que muchas formas de corrosión se manifiestan por un cambio de las propiedades de los materiales, disminuyendo su resistencia.

Corrosión es un proceso de destrucción o deterioro electroquímico de un metal por acción y reacción de éste con el medio que lo rodea (reacciones de oxidación y reducción simultánea).

Métodos preventivos para la corrosión.

La tendencia de los metales a corroerse es un hecho natural y permanente. El problema radica en controlar este efecto destructivo con la mayor economía posible, en la forma técnicamente adecuada, optimizando los recursos existentes. Son cinco los principales métodos para esto; pero son cuatro los mas usados:

  • Eliminación de los elementos corrosivos.

  • Mejores materiales de construcción, resistente a la corrosión.

  • Protección eléctrica.

  • Colocar una barrera entre el material y el ambiente

  • Sobre-dimencionamiento de las estructuras.

Cada uno de estos métodos tiene sus ventajas y desventajas, y cierta área de uso en la cual es el más económico.

Eliminación de los elementos corrosivos.

Este procedimiento abarca, evitar descargas accidentales de líquidos corrosivos o agregando inhibidores a líquidos dentro de circuitos cerrados.

El uso de inhibidores químicos normalmente se restringe a sistemas de circulación o abastecimiento de agua, a líneas de vapor y condensado y a líneas de salmuera. Como todos estos sistemas actúan por inmersión en soluciones, su uso en el campo de la manutención es limitado. Además de ello, deberán tenerse precauciones en cuanto al tipo y cantidad de los productos químicos agregados como inhibidores. Una mala selección de ello o la manutención inadecuada de las concentraciones puede acelerar mas la corrosión que evitarla. Sin embargo, si se usa en buena forma dentro de su campo limitado ayudaran eficientemente a minimizar al problema a un costo relativamente bajo. El procedimiento de alterar el ambiente engloba también otros sistemas, como por ejemplo la instalación de sistemas de aire acondicionado o el uso de disecantes para mantener un ambiente seco. Este ultimo es solamente una protección temporal.

Materiales resistentes a la corrosión.

Principalmente a su bajo costo y sus buenas propiedades mecánicas, el fierro y el acero, son los materiales mas ampliamente usados en construcción industrial. Desafortunadamente, estos materiales n la mayoría tienden a corroerse y a volver a su estado primitivo. Por ello en ciertos casos de corrosión, se prefiere el empleo de materiales menos activos o aleaciones especiales, para retardar el proceso de degradación. En solicitaciones en extremo severas esta es la única solución posibles.

El trabajo a alta temperatura, combinado con elementos químicos altamente corrosivos, produce una solicitación demasiado severa para los materiales o las protecciones corrientes, y en este caso el alto costo inicial de estos productos o aleaciones especiales, es fácilmente justificable por el largo periodo en que prestan servicios satisfactorios.

Entre los metales comúnmente usados en aleaciones con aceros se encuentra: el Cromo, el Cobre, el Níquel y el Molibdeno. En otros casos se usan metales como Aluminio, cuyo precio es muy razonable. Materiales menos comunes como Titanio y Tantalio se emplean solamente bajo condiciones muy severas. La decisión sobre cual de estos materiales se usar o que tipo de protección se empleara, dependerá en gran parte del tipo de protección se empleara, dependerá en gran parte del tipo de ambiente y del costo de los métodos de alternativa.

Además de las aleaciones especiales se usa hoy en día una gran cantidad de materiales plásticos.

El Hierro

El Hierro, es un elemento metálico, magnético, maleable y de color blanco plateado. Tiene de número atómico 26 y es uno de los elementos de transición del sistema periódico.

También, es uno de los elementos metálicos más abundantes en el planeta. Constituye aproximadamente el 4.5% de la corteza terrestre. Generalmente es encontrado en forma de óxido de magnetita (Fe304), hermatita (Fe203), limonita, u óxidos hidratados (Fe203 + NH20) También existen pequeñas cantidades de hierro combinadas con aguas naturales, en las plantas, y además es un componente de la sangre.

El hierro fue descubierto en la prehistoria y era utilizado como adorno y para fabricar armas. El objeto más antiguo existente, es un grupo de cuentas oxidadas encontrado en Egipto, y data del 4000 a.c. El término arqueológico edad del hierro se aplica sólo al periodo en el que se extiende la utilización y el trabajo del hierro. El procesado moderno del hierro no comenzó en Europa central hasta la mitad del siglo XIV.

LA Siderurgia: tecnología relacionada con la producción del hierro y sus aleaciones, en especial las que contienen un pequeño porcentaje de carbono, que constituyen los diferentes tipos de acero. A veces, las diferencias entre las distintas clases de hierro y acero resultan confusas por la nomenclatura empleada. En general, el acero es una aleación de hierro y carbono a la que suelen añadirse otros elementos. Algunas aleaciones denominadas `hierros' contienen más carbono que algunos aceros comerciales. El hierro de crisol abierto y el hierro forjado contienen un porcentaje de carbono de sólo unas centésimas. Los distintos tipos de acero contienen entre el 0,04 y el 2,25% de carbono. El hierro colado, el hierro colado maleable y el arrabio contienen entre un 2 y un 4% de carbono. Hay una forma especial de hierro maleable que no contiene casi carbono alguno. Para fabricar aleaciones de hierro y acero se emplea un tipo especial de aleaciones de hierro denominadas ferro aleaciones, que contienen entre un 20 y un 80% del elemento de aleación, que puede ser manganeso, silicio o cromo.

PROPIEDADES MECÁNICAS de los metales

Resistencia a la rotura:

Resistencia que opone el material a romperse por un esfuerzo mecánico exterior. De­pende de la cohesión entre sus moléculas.

Deformabilidad:

Es una propiedad que da a los materiales la posibilidad de deformarse antes de su rotu­ra. Esta deformación puede ser permanente (plasticidad) o no (elasticidad).

La elasticidad es la propiedad de algunos materiales de deformarse proporcionalmente a las cargas y volver a su estado primitivo cuando deja de actuar dicha carga. Estos materiales siguen la ley de Hooke.

La plasticidad es la propiedad de los materiales para deformarse sin fisuras no recupe­rando su estado primitivo al cesar las cargas.

Ductilidad: Es la aptitud que presenta un metal para ser deformado en forma de alambre mediante esfuerzos de tracción, estando el mismo en estado plástico.

Maleabilidad: es la aptitud que presenta un metal para ser deformado en láminas mediante esfuerzos de compresión, estando el mismo en estado plástico.

La acritud es la propiedad de un metal de aumentar su dureza y su resistencia a tracción por efecto de las deformaciones.

La fragilidad es la propiedad de algunos metales de no poder experimentar deformacio­nes plásticas, de forma que al superar su límite elástico se rompen bruscamente.

La fluencia es la pérdida de resistencia que sufre un metal al pasar el tiempo sometido a cargas inferiores a la de rotura

Tenacidad:

La tenacidad nos expresa el trabajo que realiza un metal cuando es sometido a esfuerzos exteriores que lo deforman hasta la rotura. Esta característica nos define la trabajabilidad del metal

Dureza:

Es la capacidad que presenta el metal a ser deformado en su superficie por la acción de otro material. Distinguimos varios tipos de dureza: al rayado, a la penetración, al corte y dureza elástica.

Soldabilidad:

Propiedad que presentan algunos metales por la que dos piezas en contacto pueden unirse íntimamente formando un conjunto rígido.

Con la soldadura se produce una recristalización de los materiales mediante la acción de calor y de una fuerza de compresión. Hay tres tipos de soldadura:

Soldadura eléctrica: la unión se calienta mediante el paso de corriente eléctrica.

Soldadura por fusión: las piezas se ponen en contacto, se calientan y provocan un es­tado de fusión consiguiendo una intima unión.

Soldadura autógena: En la operación no interviene ningún otro metal.

PROPIEDADES TÉRMICAS

Conductividad eléctrica:

Es la facilidad que presenta un material para dejar pasar a través de él la corriente eléc­trica. Este fenómeno se produce por una diferencia de potencial entre los extremos del metal.

Conductividad térmica:

Es la facilidad que presenta un material para dejar pasar a través de él una cantidad de calor. El coeficiente de conductividad térmica k nos da la cantidad de calor que pasaría a través de un determinado metal en función de su espesor y sección.

Dilatación:

Es el aumento de las dimensiones de un metal al incrementarse la temperatura. No es uniforme ni sigue leyes determinadas.

PROPIEDADES QUÍMICAS

La actividad química del metal depende de las impurezas que contenga y de la presencia de elementos que reaccionan con estas, dependiendo también en menor medida de la tem­peratura y zonas de contacto. Distinguimos fundamentalmente dos reacciones: oxidación y corrosión.

Oxidación:

La oxidación se produce cuando se combina el oxigeno del aire y el metal.

La oxidación es superficial, produciéndose en la capa más externa del metal y protegien­do a las capas interiores de la llamada oxidación total. El óxido no es destructivo.

Corrosión:

Se considera corrosión a toda acción que ejercen los diversos agentes químicos sobre los metales, primeramente en la capa superficial y posteriormente en el resto.

Cuando es producida por el oxígeno y usando como catalizador el agua, la corrosión es progresiva desde la capa superficial hasta el interior del metal lo que provoca su total destruc­ción.

Corrosión general: Cuando es en toda la superficie, se protege con facilidad.

Corrosión intercristalina: Se debe a las impurezas y no se advierte a simple vista.

Corrosión localizada: Se localiza en sitios poco visibles y pasa desapercibida hasta que se rompe la pieza.

Productos siderúrgicos:

Los productos siderúrgicos, que conocemos con la denominación de hierro, atendiendo a su proporción de Carbono son los siguientes:

Hierro puro: con una cantidad menor al 0,02% de Carbono. Es un material sin utilidad in­dustrial, blando, maleable y no soldable.

Acero: el Carbono está entre el 0,02% y el 2%, presenta gran dureza y tiene distintas aplicaciones en función de la cantidad de Carbono. Además, se puede mejorar añadiéndole Cromo, Níquel...

Fundición: su cantidad de Carbono es mayor del 2% (entre el 2% y el 4%) No es soldable y solamente se usa industrialmente mediante moldeo. No se puede trabajar por medios mecá­nicos.

Corrosión Gaseosa

-Corrosión Atmosférica

-Corrosión Liquida

-Corrosión Subterránea

De acuerdo a su mecanismo

-Corrosión Química, ocurre cuando el metal reacciona con un medio ionico y la característica principal es que no hay circulación de corriente.

-Corrosión Electroquimica, ocurre cuando el metal reacciona con un medio electrolito y se produce acompañada por la circulación de corriente .La mayoría de los procesos de corrosión por agua de mar y soluciones de sales ácidas

De acuerdo a la apariencia del metal corroído

-Corrosión Uniforme

-Corrosión Localizada

PRINCIPALES AGENTES CONTAMINANTES PARA LA CORROSION ATMOSFERICA

-Atmosférica

Oxidación Corrosión, Radiación solar, Corrosión marina

-Biológica Corrosión Microbiologíca

-Mecánica Corrosión bajo tensión y relacionadas con fuerzas externas

FORMAS DE EVITAR LA CORROSION

Hay tres métodos para evitar la oxidación del hierro :

ð Mediante aleaciones del hierro que lo convierten en químicamente resistente a la corrosión

ð impregnándolo con materiales que reaccionen a las sustancias corrosivas más fácilmente que el hierro, quedando éste protegido al consumirse aquéllas

ð Recubriéndolo con una capa impermeable que impida el contacto con el aire y el agua.