Arquitecto Técnico


Materiales y Ensayos

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EL ESTADO METÁLICO.

En los metales sus átomos tienden a perder electrones periféricos, es decir, a ionizarse positivamente. Tienen brillo, conductividad térmica y eléctrica, resistencia mecánica y gran plasticidad. Se deforman sin romperse. Tienen un enlace característico de sus átomos:

ENLACE METÁLICO: Existe una forma de unión interatómica de carácter primario que constituye el enlace metálico. Se debe a que los electrones de valencia se expanden por todos sus átomos formando una nube de enlace.

Estos electrones son susceptibles de moverse permitiendo una gran conductividad térmica y eléctrica.

El estado sólido puede ser CRISTALINO Y AMORFO.

El CRISTALINO que gracias a la difracción de los rayos X puede verse, tiene una ordenación interna de sus átomos; en el AMORFO no hay ordenación.

El cristalino por su ordenación atómica no se comporta igual en todas las direcciones, ante agentes externos, (anisotropía).

Sin embargo en el amorfo con arbitrariedad en su constitución, sus propiedades son idénticas en cualquier dirección del cuerpo (isotropía)

La estructura de los metales es cristalina y tiene como elemento fundamental el cristal, con dimensiones a escala atómica.

Cuando estos cristales se agrupan formando granos se denomina estructura granular o micrográfica, porque se puede observar a través del microscopio.

Cuando el elemento constitutivo son fibras se denomina estructura macrográfica y se observa a simple vista.

ALOTROPÍAS: todo cuerpo con idéntica composición y distinta cristalización.

PROPIEDADES GENERALES DE LOS METALES.

RESISTENCIA A LA ROTURA:

COHESIÓN: Fuerza que se opone a la rotura de un material.

Existen tres comportamientos fundamentales según el esfuerzo.

  • Tracción.

  • Compresión.

  • Cortadura.

RESISTENCIA A TRACCIÓN: Se determina con el ensayo de tracción, con una probeta de unos 30 cm de largo.

OA. Período elástico: Es una recta, con tensiones y deformaciones proporcionales. Si cesa la tensión, el material se recupera. Esta zona cumple la ley de Hooke.

AB. Zona de fluencia. Sin aumentar la tensión, aumenta la deformación.

R: Tensión máxima. Se produce un estrechamiento en el centro de la probeta.

BC: Período plástico. Las deformaciones son permanentes.

A partir de R, las tensiones cesan. U es la tensión última.

ALARGAMIENTO LOCALIZADO: Es la relación de aumento de longitud respecto de la longitud total inicial. El alargamiento se tiene que producir en el tercio central de la probeta. Es función del espesor o del diámetro.

Lf - Li

  • L..= ---------- * 100

    • Li

    ESTRICCIÓN: Variación de la sección en función de la sección inicial.

    Si - Sf

    E = --------- *100

    Si

    La resistencia a tracción es una característica en la que los metales se comportan de una manera excelente.

    Los metales son el material que mejor resiste los esfuerzos de tracción.

    RESISTENCIA A COMPRESIÓN: Es la máxima tensión que resiste el material a un esfuerzo de compresión. Los metales tienen muy buen comportamiento a compresión, a veces mejor que a tracción. Hay que tener en cuenta la esbeltez o el pandeo.

    RESISTENCIA A CORTADURA: Normalmente se nos va a dar en los voladizos. En los metales, esta resistencia es del 60% de su resistencia a compresión o a tracción.

    Si la estructura está bien calculada para compresión y tracción, va sobrada a cortadura.

    A compresión y a cortadura no se ensayan los elementos metálicos.

    DEFORMABILIDAD: Propiedad mecánica que define la capacidad de deformarse antes de la rotura por fuerzas exteriores.

    PLASTICIDAD:

    • Ductilidad: Deformación que produce elementos en forma de hilo.

    • Maleabilidad: Deformación en forma de láminas.

    En general los metales suelen ser dúctiles y maleables.

    ACRITUD: Se da en ciertos metales, que aumentan su capacidad de resistencia aun aumentando la carga o el trabajo realizado sobre ellos. Se debe a una reestructuración de los cristales.

    FRAGILIDAD: Un metal es más frágil cuanto menor es su período plástico.

    TENACIDAD: Es la capacidad de un metal de absorber esfuerzos dinámicos, en forma de trabajo o energía. Se mide con el ensayo de resilencia. Varía con la temperatura.

    DUREZA:

  • Rayado: Es la resistencia de un metal a ser deformado por otro en su superficie.

    • Ensayo de Mortens: Se raya un metal por una punta de diamante piramidal y en función del rayado que se le produzca se define. También se mide con la escala de Mhos.

  • Penetración: Es la resistencia a que un material haga mella en otro según la presión.

    • Brinell: Una esfera de diámetro d. La huella que deja en dicho material:

    • Rockwell: Nos mide la penetración de una punta cónica que tiene mayor poder penetrante, para aceros de mayor resistencia.

    • Vickers: Para placas de acero finas. Se realiza con una punta piramidal.

  • Elástica: Cómo se comporta la superficie de un metal cuando se produce sobre ella un impacto. Se mide el rebote de la bola de acero (Shore).

    • SOLDABILIDAD: Es la propiedad que tienen algunos metales, por la que dos piezas de los mismos pueden unirse al entrar en contacto íntimo.

    Los metales sueldan bien por el enlace metálico. Al proceso se le llama soldadura, que puede ser de dos tipos: autógena u homogénea y heterogénea. La primera se utiliza cuando los dos metales son de la misma naturaleza y no existe un metal de aportación distinto del metal a unir. La segunda se utiliza cuando los dos metales son distintos y el metal de aportación también es distinto.

    Se necesita fundir las superficies de contacto y presionar sobre ellas, osídricas cuando el elemento que produce la unión es el hidrógeno y el oxígeno y acetilénicas con hidrógeno por acetileno. Pueden añadirse metales de aportación en forma de varillas conteniendo fundentes que forman escoria y ésta ocupa el lugar del oxígeno.

    La soldadura eléctrica consiste en una corriente eléctrica entre el metal de aportación y los metales a unir produciendo calor y realizando la unión.

    La soldadura por forja consiste en la unión de los metales produciendo un calentamiento de las zonas a soldar y por medio de golpes se consigue la unión.

    CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA: Es la facilidad con que un metal deja pasar a través de él la corriente eléctrica. En general, los metales son buenos conductores. Se mide por la resistencia eléctrica. Se utiliza como conductor eléctrico el cobre, debido sobre todo a la ductilidad.

    L

    Resistencia = r * -- r=Resistividad en función de cada metal y de la

    S Temperatura.

    1

    Resistividad = -- E= Conductividad.

    E

    Se utiliza como conductor eléctrico el cobre, debido sobre todo a su ductilidad.

    CARACTERÍSTICAS TÉRMICAS: CONDUCTIVIDAD TÉRMICA: Los metales son buenos conductores del calor debido al enlace metálico. A mayor k mayor número de calorías traspasa el material.

    Conductor > 0.05 > Aislante.

    Coeficiente de dilatación térmica: Aumento de longitud, superficie o volumen al variar 1ºC la temperatura.

    PROPIEDADES QUÍMICAS: Comportamiento frente al contacto de los metales con la atmósfera.

    • La oxidación procedente de la atmósfera suele ser de escasa importancia (O2). La acción del oxígeno y el calor produce una capa de óxido superficial, que en algunos metales es suficiente para aislarlo del exterior (el aluminio posee una oxidación artificial).

    • La corrosión es el efecto que produce el O2 y la humedad.

  • Uniforme: Se produce un debilitamiento del material por la pérdida de espesor.

  • Localizado: Se produce en zonas determinadas por la rugosidad. Se produce una pérdida de resistencia puntual.

  • Intergranular: Entre los granos se pierde adherencia, y no se aprecia exteriormente. Se producen roturas instantáneas.

    • Causas de la corrosión:

    • Acción electroquímica:

  • Galvánica: Cuando no hay corriente exterior. Los pares galvánicos se producen por presencia de distintos metales, por heterogeneidad o por que en el mismo ambiente se produzca una pila galvánica. Depende del potencial de los metales. El que está más alejado del Hidrógeno es el que va a ocupar el ánodo (es el que se oxida).

  • Electroquímica: Hay aportación de corriente que puede producir una oxidación por la polaridad que tenga el metal.

    • Química.

    PROCESOS GENERALES METALÚRGICOS.

    PROCESO METALÚRGICO: Los metales no suelen estar en estado puro en la naturaleza, aparecen mezclados con otros elementos, formando minerales.

    Al mineral se le denomina mena. A éste están adheridos otros materiales, llamados ganga.

    Condiciones del yacimiento: Riqueza, composición mineral, dureza, estratos o rellenando grietas, situación geográfica, ganga que acompaña.

  • TRITURACIÓN: Consiste en reducir el tamaño de las partículas que provienen de la explotación del yacimiento. Hay tres fases de quebrantamiento. Las trituradoras nos garantizan un tamaño máximo, no un tamaño mínimo.

  • MOLIENDA: Consiste en reducir aún más el tamaño de las partículas después de la trituración.

    • CLASIFICACIÓN: Separación por tamaños del producto resultante de la molienda. Para ello se utilizan las cribas, que son chapas perforadas en distintos tamaños, y los tromeles, que son cilindros o troncos de cono.

    El separador Evans consiste en varios recipientes en los que entra el material desleído en agua y cae en un primer recipiente con una boquilla donde se inserta agua a presión. Regulando esta presión se llega a otra cubeta donde por gravedad se depositan las partículas más gruesas. Las demás continúan hasta la siguiente cubeta.

    El separador de pistón consiste en un recipiente dividido en dos departamentos. Uno de ellos tiene un pistón que presiona al agua. Se produce así una corriente que tira de las partículas más finas que pasan por una criba. Las más gruesas quedan en el fondo.

    CONCENTRACIÓN: Es el proceso mediante el que vamos a separar la ganga y la mena por propiedades físicas o magnéticas.

    A nivel industrial existen dos métodos: Flotación y separación magnética.

    • Flotación: Consiste en aprovechar las diferencias de densidad entre los distintos materiales. Se ponen las partículas en balsas de agua. Se inyecta aire a presión que agita la masa y favorece que los elementos más ligeros suban a la superficie.

    • Separación magnética: Consiste en aprovechar las propiedades magnéticas, sobre todo en los materiales ferrosos.

    OBTENCIÓN DEL METAL PURO: Los metales nunca van a estar en estado puro, sino combinados. Si tenemos el metal en forma de óxido lo podremos reducir.

    2MO + C ! 2M + CO2

    MO + C ! M + CO

    MO + CO ! M + CO2

    En el caso de que esté en forma de carbonatos la reacción será:

    CALCINACIÓN

    CO3 ____! CO2 + MO

    Si está en forma de sulfuro:

    TOSTACIÓN

    2SM + 302 ____! 2SO2 + 2MO

    CALOR

    (CO)4Ni ____! Ni + 4CO Disociación

    Cr2O3 + 2Al ____! Al2O3 + 2Cr Sustitución

    SO4C4 ____! SO4 + Cu Electrolisis

    En general, estas reacciones sólo se dan en estados casi de fusión.

    FUNDENTE: Se utiliza para eliminar los restos de ganga. Se combina con ésta dando compuestos fácilmente fusibles (escorias) y que evitan la mezcla de la ganga con el metal bruto que se vaya produciendo. Si la ganga es ácida, tendremos que utilizar un fundente básico, como la castina. Si la ganga es básica se necesita un fundente ácido (a base de silicio) como la erbua.

    COMBUSTIBLES:

    • SÓLIDOS:

              • NATURALES:

                • LIGNITO.

                • HULLA.

                • ANTRACITA.

              • ARTIFICIALES:

                • CARBÓN VEGETAL.

                • COQUE.

    • LÍQUIDOS:

    • GAS-OIL.

    • FUEL-OIL.

    • GASEOSOS:

    • GAS DE ALUMBRADO.

    • GAS MANUFACTURADO.

    • GAS NATURAL.

    AFINO DE LOS METALES: Proceso mediante el que eliminamos impurezas que no se han eliminado en el proceso de obtención. En algunos casos se pueden controlar las proporciones de distintos metales.

    • Fusión: Aprovechamos los distintos puntos de fusión. Se llega hasta la fusión de uno de ellos y el que queda en estado sólido se decanta hasta el fondo. Se utiliza sobre todo para impurezas de tipo metálico.

    • Reacción selectiva: Se calientan los metales hasta altas temperaturas y se pone en contacto un elemento que sea fácilmente combinable con las impurezas y fácilmente eliminable.

    • Electrólisis: Se producen un ánodo y un cátodo. En el ánodo se coloca el material que se quiera afinar y en el cátodo láminas de metal puro. Las impurezas se van decantando. Éste es un afino de terminación.

    TRABAJO SOBRE LOS METALES:

    • Forja: Consiste en calentar el metal a una temperatura de recristalización y por medio de golpes se reducen las dimensiones. Desde forjas livianas o pequeñas a grandes forjas.

    • Laminación: Consiste en pasar la pieza a laminar por dos o más cilindros laminadores que giran sobre su eje y en sentido contrario uno de otro que presionan sobre la pieza y le dan forma. Al conjunto de laminadores se le llama tren de laminación. Al paso del metal por los laminadores se le llama pasada.

    • Laminadores de desbastar: Cogen el lingote de la fabricación del acero y le dan una primera forma (cuadrada o rectangular).

    • Trenes intermedios: Le dan la forma concreta. Siempre son en caliente.

    • Tren de acabado: Perfila la superficie. Se hace en frío.

    • Trefilado: Consiste en pasar la pieza por unas boquillas colocadas en hilera. Se puede hacer en caliente o en frío. En este último caso hay que darle un recocido en alguna de las fases del trefilado. Se va disminuyendo poco a poco la sección.

    • Moldeo: Consiste en dar forma a los metales por medio de moldes que reproduzcan la pieza que queremos obtener. El molde debe ser fácil de realizar, que resista el material fundido, debe ser fácilmente desmontable. En piezas de fundición los moldes van a ser de arena.

    • Moldeo en lecho: Piezas superficiales.

    • Centrifugación: Se inyecta el metal fundido contra las paredes de un molde que gira y que distribuye el metal (para tubos...).

    • A presión: Planchas o prensas donde está reproducido el molde. Por medio de presión acoplamos el metal fundido.

    • Moldeo de primera fusión: Consiste en obtener lingotes a partir directamente de la obtención.

    • Moldeo de segunda fusión: Consiste en obtener lingotes a partir del afino.

    • Mecanizado: Operaciones sobre el metal: Recalcado, taladrado...

    SIDERURGIA

    DEFINICIÓN.

    La siderurgia es la parte de la metalurgia que estudia todo lo referente al hierro y al acero.

    El hierro está de un 5 a un 7% en la corteza terrestre combinado de muy distintas formas. Para que sea rentable, el mineral debe tener al menos un 20% de hierro.

    MINERALES FÉRRICOS.

    Magnetita: Fe2O4. Tiene alrededor del 70% de hierro. Es el mineral de mejor calidad para la obtención.

    Oligisto: Fe2O3. Tiene el 60% de hierro. También llamado hematite roja. Es más abundante que la magnetita.

    Limonita: 2Fe2O3+3H2O. También llamada hematite parda. Tiene el 45% de hierro, con bastantes impurezas de tipo silicato. Es bastante abundante.

    Siderita: CO3Fe. Tiene del 30 al 35% de hierro. Suele tener impurezas de manganeso que mejoran las propiedades del acero.

    Piritas: Del 50 al 60% de hierro. La depuración del azufre es costosa y siempre quedan cantidades apreciables del mismo.

    EL HORNO ALTO.

    La materia prima es el mineral triturado y molido. El combustible es el coque.

    Se utiliza un fundente básico de caliza. Con este fundente podremos separar los elementos ácidos que acompañen al mineral, sobre todo silicatos.

    Se mezcla el mineral con la caliza y se va introduciendo en el alto horno en capas alternadas: mezcla mineral más fundente, carbón de coque.

    Cuando el material es muy pulverulento se hacen ladrillos compactos de mineral más fundente (sinterización).

    La obtención se hace por reducción de los óxidos metálicos que tenemos en el mineral.

    El alto horno es una torre de forma oblonga de unos 20-30 metros de altura. Las paredes son de material refractario. La forma troncocónica del horno facilita la caída del material y absorbe los aumentos de tamaño.

    La extracción de las escorias se denomina sangrado.

    Las toberas son los conductos por donde se inyecta aire para la combustión. El aire proviene de las estufas Cawell.

    Procesos en el alto horno:

    200-400° C. Zona de desecación. Se elimina la humedad.

    600-800° C. Zona de reducción. Todavía se mantiene en estado sólido.

    1000° C. Carburación.

    1400-1800° C. Zona de fusión.

    El material va descendiendo. Las cenizas, los gases y las escorias ascienden.

    Los hornos se deben mantener continuamente encendidos.

    Por la tobera pasa el oxígeno y se produce la reacción de combustión del coque.

    El CO2, al ascender, provoca que se produzcan las reacciones de descomposición del hierro.

    (SiO2)2Al2O3 + 7CO3Ca ___! 2SiO22CaO + Al2O33CaO + 2H20 + 7CO2

    Las impurezas, en presencia del fundente nos dan escorias que son componentes del clinker de cemento portland.

    Tras la reducción siguen existiendo impurezas.

    El hierro así obtenido es llamado arrabio, con porcentajes de carbono superiores al 4%.

    Arrabio:

    • Lingote 1ª fusión: · Hierro dulce o pudelado.

    · 2ª fusión, fundición y moldeo.

    · Afino con cubilotes.

    • Arrabio líquido para afino: Aceros.

    • Arrabio líquido para moldes.

    ESCORIAS: Se pueden obtener de tres formas distintas en función de como las vaya a enfriar. Deben ser ricas en sílice y alúmina.

    • Enfriada al aire: Escorias normales, como árido, como rellenos una vez trituradas.

    • Atronadas: Enfriadas bruscamente con agua. Se fraccionan y se pueden utilizar como adiciones para los cementos.

    • Escorias dilatadas: Enfriadas con una cantidad inferior de agua. Se suelen utilizar como árido en hormigones ligeros.

    • Enfriadas con vapor de agua a presión: Se producen una serie de filamentos. Se utilizan como aislamiento térmico y acústico.

    GASES: Se utilizan para aportar calor a la continuación del proceso siderúrgico.

    BLANCA ORDINARIA

    ORDINARIAS GRISES FERRÍTICA

    ATRUCHAD PERLÍTICA

    FUNDICIONES BAJA ALEACIÓN

    ALEADAS

    ALTA ALEACIÓN

    ESPECIALES

    MALEABLES

    GRAFITO

    FUNDICIÓN: Tiene más de un 1'76% de Carbono. El arrabio sale con un contenido de carbono superior al 4% y con otros componentes como silicio, manganeso, azufre y fósforo. Por lo tanto, el arrabio es una fundición.

    • Fundiciones ordinarias: Son las fundiciones de primera fusión o las que también son sometidas al afino.

          • Blancas: Al romper la fundición, tiene un aspecto blanco metálico. Todo el carbono que tienen está combinado con el hierro en forma de cementita. La cantidad de carbono está entre el 1'76 y el 6'67%. Es un producto de gran dureza, fragilidad y poca tenacidad. Cuanto más carbono tenga, será más duro, más frágil y menos tenaz. No tiene demasiada utilización. Recocida se convierte en una fundición maleable

          • Grises: El color de la fractura es gris. El carbono se encuentra en forma de grafito.

    • Ordinarias: Son fundiciones más densas, menos resistentes, más tenaces, menos frágiles, resistentes a las vibraciones, se pueden moldear mejor, se pueden trabajar con lima. El enfriamiento lento favorece la formación de fundición gris. Se utiliza para piezas de maquinarias, para tubos, para lingoteras, para ruedas, para tapas de arquetas...

    • Perlíticas: Son fundiciones grises en las que parte del carbono está en forma de perlita laminar. Tienen mayor resistencia al desgaste, más dureza y más resistencia a tracción que las ordinarias (40 frente a 30 Kg/mm). Son más difíciles de obtener, siempre en un afino y a altas temperaturas.

    • Atruchadas: Están a medias entre la fundición blanca y la gris. Presenta unas escamas blancas.

    • Fundiciones especiales:

    INOCULACIÓN: Consiste en añadir en la cuchara de colada un ferrosilicio o siliciuro cálcico, que tienen características de desoxidantes y facilitan la producción de grafito. Consigue mejorar las características mecánicas sin aumentar la fragilidad.

    Partiendo de fundiciones ordinarias y añadiéndole otros materiales obtenemos las fundiciones aleadas.

    • Fundiciones aleadas:

    • De baja aleación: Menos de un 5%. Así se obtienen propiedades como alta resistencia a tracción, al desgaste, al calor. Se utilizan níquel, cromo y molibdeno.

    • De alta aleación: Más de un 5%. Se utiliza cromo, níquel y aluminio. Van dirigidas a tener buenas características mecánicas a temperaturas superiores a 1000° C. En el caso del aluminio a 2000° C.

    • Fundiciones maleables: Se trata de encontrar un producto más tenaz y menos frágil que las fundiciones blancas. El proceso consta de dos fases: Se hace el elemento en fundición blanca. Después se pasa al recocido (elevación de la temperatura de una pieza hasta casi la de transformación en austenita) y se deja enfriar lentamente.

    • Método europeo o de corazón blanco: Se coge la pieza de fundición blanca con el menor contenido posible de carbono y silicio entre el 0'6 y el 1%. Se envuelve en un material oxidante y se mete en cajas herméticamente cerradas al horno a 1000° C. El primer día se eleva la temperatura. Durante tres días se mantiene, produciéndose una descarburación. Se deja enfriar durante dos días. Así se obtiene una pieza con la misma resistencia y mayor tenacidad.

    • Método americano o de corazón negro: Con silicio entre el 1'1 y el 1'2% y la menor cantidad posible de carbono. El proceso es similar al anterior. La temperatura sube a 700-800° C. Se deja un día de calentamiento, dos de mantenimiento y tres de enfriamiento. El material que rodea a las piezas es neutro y no oxidante. Se obtiene carbono en forma de grafito, mejores características mecánicas que con el europeo, y se pueden tratar piezas de mayor grosor (3 cm frente a 1 cm).

    • Fundición de grafito: En ella se encuentran nódulos de grafito de 0'05 mm de diámetro. Se obtiene a partir de fundiciones grises ordinarias. En la cuchara de la colada se le ha incluido un inoculante (ferrosilicio y magnesio). El tratamiento que sufre es un temple (calentamiento a 908° C y enfriamiento en aceite). Pierden algo de resistencia pero aumenta mucho la tenacidad.

    Los hornos de cubilote se cargan con fundición de primera fusión en forma de lingotes, con castina como fundente y con carbón de coque.

    La temperatura se consigue por la combustión del carbón favorecido por la inyección de aire por las toberas.

    El proceso es similar al del alto horno. Se puede reducir el carbono a menos del 1'76%.

    La fundición es la que más cantidad de carbono va a tener. A más carbono, menos soldabilidad, menos forjabilidad, más resistencia a la corrosión, más resistencia a las vibraciones y mejor moldeo.

    Según pierde carbono, se va solidificando, y su punto de fusión es más bajo. A más carbono, menor punto de fusión.

    Fundición = 1300° C.

    Aceros = 1400-1500° C.

    Hierro dulce = 1700° C.

    Formas comerciales de las fundiciones: Tuberías de saneamiento y todas sus piezas accesorias, registros, rejillas de suelo, tapas, cerrajería, mobiliario urbano, válvulas...

    HIERRO DULCE O PUDELADO: Tiene un porcentaje de carbono del 0'1 como máximo. Su estructura es fibrosa, es blando, dúctil, maleable, forjable, soldable, trabajable. No puede ser endurecido por temple. Tiene un punto de fusión muy alto. Es el menos resistente mecánicamente.

    Actualmente ha sido sustituido por aceros extrasuaves.

    Se obtiene a partir del horno de reverbero. Éste consta de una solera central con un gran recipiente donde se colocan los lingotes. La fuente de calor no está en contacto con él.

    Según se va calentando se produce un principio de fusión en los lingotes y el oxígeno oxida los componentes y reduce el carbono. Según se va perdiendo carbono la temperatura de fusión es más alta y parte se va solidificando.

    Las escorias quedan adheridas a las bolas y hay que eliminarlas (cinglarlas).

    Este hierro prácticamente no se va a utilizar. Es apreciado para hacer aleaciones de acero especial. También se utiliza para piezas de barco, cadenas...

    ACEROS: Afino en estado líquido:

    • Mezclador.

    • Convertidor: Bessemer / Thomas / LD.

    • Solera Martin-Siemens: Ácido / Básico.

    • Horno eléctrico.

    • Crisol

    MEZCLADOR: Está revestido interiormente de fábrica refractaria. Sirve para homogeneizar la colada del alto horno y como recipiente regulador para los hornos de afino, manteniendo el arrabio líquido.

    El mezclador se alimenta de forma continua.

    Se produce de forma indirecta un principio de afino. El azufre, el silicio, el manganeso y parte del carbono, en contacto con el oxígeno se oxidan. El que más se altera es el azufre que se oxida de un 20 a un 25%. El fósforo no se reduce.

    CONVERTIDOR:

    C - 3'5 a 4%

    Si - 1'5 a 2%

    • Bessemer: Mn - 1'5 a 3%

    S - < 0'05%

    P - < 0'05%

    C - 3'5 a 4%

    Si - 0'4 a 0'6%

    • Thomas: Mn - 1'5 a 2%

    P - 1'7 a 2'2%

    S - < 0'1%

    En presencia de escorias (básicas o ácidas), estos componentes reaccionan con las impurezas y con el oxígeno para ir afinando el producto.

    El refractario del horno debe ser del mismo tipo que la escoria.

    Si + 2FeO ___! SiO2 + 2Fe + CALOR

    Mn + FeO ___! MnO + Fe + 1/3 CALOR

    2P + 5FeO ___! P2O5 + 5Fe + ½ CALOR

    S + 2FeO ___! SO2 + 2Fe - ½ CALOR

    C + FeO ___! CO + Fe - 1/3 CALOR

    P2O5 + 3CaO ___! (PO4)2Ca3. Sólo en pH básico.

    PROCEDIMIENTO BESSEMER:

    En el convertidor Bessemer el ladrillo refractario es ácido. En la parte inferior tiene unas perforaciones por donde entra aire (toberines).

    Se producen reacciones de oxidación.

    El convertidor gira como una hormigonera. La carga se realiza directamente de la colada de alto horno o del mezclador, inclinando el convertidor.

    Se pone en posición vertical y empieza el soplado. Se producen las reacciones anteriores.

    La primera (la del silicio), es la que más calor produce. Casi a la vez reacciona el manganeso, que es un componente que desoxida al hierro. Esta reacción es mucho más lenta que la del silicio.

    En esta primera fase de oxidaciones se produce una llama corta y con muchas chispas.

    A continuación se oxida el carbono. El monóxido de carbono se desprende como gas. Hay que aportarle calor. Se produce una llama larga e intensa. Cuando termina la descarburación, la llama cae.

    Si existe fósforo, éste no se elimina hasta que no lo hace el carbono. El fósforo atacará al revestimiento ácido del convertidor.

    PROCEDIMIENTO THOMAS:

    También se denomina Bessemer básico. Es el mismo sistema pero con refractario básico.

    Se introduce cal como escoria en el proceso, del 15 al 20%.

    La materia prima va a tener mayores cantidades de fósforo, azufre y disminuye la cantidad de sílice.

    Primero se introduce la cal y posteriormente la fundición. Se coloca el horno vertical y se procede al soplado. Son las mismas fases que en el procedimiento Bessemer.

    El silicio se oxida más rápido. Durante la descarburación también se produce una llama larga, pero salen proyecciones de cal.

    En la fase de humos o de sobresoplado se produce la oxidación del fósforo, que aporta el calor. Va precedido de una llama corta de rojo intenso pero con una gran cantidad de humo.

    El óxido de fósforo se elimina reaccionando con la cal y da fosfato cálcico, que sobrenada en el baño y que a la hora de la descarga se vierte primero y se retira.

    En los dos procesos, al final se puede introducir ferromanganeso carbonado (spiegel) ya fundido, para carburar algo.

    CONVERTIDOR LD:

    La carga y la descarga se hace por la boca superior.

    Se introduce una lanza por la boca a una presión determinada. Se suele inyectar oxígeno puro, así la reacción es más violenta, más instantánea.

    El proceso de carga es inclinando el convertidor. Lo primero que se carga es chatarra sólida, restos de material. Después se echa la fundición líquida, se coloca en posición vertical y se produce el soplado a través de la lanza.

    En el caso del procedimiento básico hay que introducir al principio la escoria (la cal).

    El proceso de reacciones es el mismo pero en un tiempo menor.

    El proceso se controla mejor en este convertidor.

    CONVERTIDOR KALDO:

    Es una variedad del LD. Tiene una inclinación de 17°. Puede girar alrededor de su eje como una hormigonera. Se consigue una mayor homogeneidad. Las temperaturas se distribuyen mejor.

    AFINO EN SOLERA:

    La cubierta no debe ser dañada por el calor ni debe estar en contacto con el baño.

    La bóveda es de ladrillo silíceo sea el procedimiento que sea.

    Estos hornos se controlan mejor que los convertidores.

    Procedimiento ácido: La cubeta coincide con la bóveda. Las materias primas son las mismas que en el convertidor Bessemer, pero la oxidación es distinta.

    Hay tres procedimientos, el scrap process, el ore process y el mixto.

    El scrap process o proceso de dilución consiste en introducir chatarra (hierro con poco carbono). En el momento en que se fusione, el carbono se va a diluir entre la materia prima y la chatarra. Una pequeña parte se oxida.

    El ore process consiste en introducir óxido de hierro sin impurezas en la cubeta. En el momento en que se calienta, se desprende el oxígeno y se combina con el carbono.

    En estos hornos se debe aportar calor y la carga se produce por los lados.

    El procedimiento mixto introduce chatarra y mineral.

    Primero se eliminan el silicio y el manganeso. El carbono se oxida cuando el baño está totalmente cubierto de escoria de la oxidación del silicio. Entonces se produce una especie de hervido que indica la descarburación. No debe haber ni fósforo ni azufre.

    El Martin-Siemens es el más utilizado.

    Se obtienen aceros finos (las tolerancias de los porcentajes están muy ajustadas).

    HORNOS ELÉCTRICOS:

  • ARCO: Consiste en utilizar dos electrodos de carbono puro. Hay dos modelos, con los dos electrodos en la parte superior del horno, que es el más utilizado, o con uno por la parte superior y el otro por la parte inferior.

    • No se producen oxidaciones por la atmósfera, las reacciones se producen por adiciones de material.

  • INDUCCIÓN: Consiste en un canal circular que forma anillo y que hace de secundario de un transformador donde el primario es un devanado.

  • ALTA FRECUENCIA: Es un crisol de forma rectangular y que está rodeado de un devanado en forma de bobina por el que circula corriente eléctrica de alta frecuencia que crea en el baño unas corrientes inducidas que elevan la temperatura.

    • El más utilizado es el de arco.

    En los hornos eléctricos no se puede partir de fundiciones de alto horno, pues tienen demasiadas impurezas. Se afinan aceros ya tratados anteriormente.

    Se utilizan sobretodo para producir aceros aleados.

    Se pueden controlar fácilmente, permiten ajustar perfectamente las proporciones de los componentes.

    Es un procedimiento caro para aceros comunes.

    AFINO AL CRISOL: El crisol es un recipiente de arcilla refractaria o de grafito que se coloca en hornos de solera y que se carga con aceros, fundición y chatarra en estado sólido.

    Se caliente hasta fusión de los componentes. Primero se funden los óxidos de silicio, de manganeso y se van al fondo. Después funden el resto de los componentes y la escoria sube a la superficie.

    En este afino no se puede añadir cal. El baño es en atmósfera neutra.

    Reaccionan el baño fundido y las paredes del crisol.

    Se suele trabajar con crisoles tapados. Se introducen aceros ya tratados.

    Se producen aceros aleados, producciones pequeñas. Como materia prima se emplea la producción de otros convertidores, no la de alto horno.

    ALEACIONES HIERRO-CARBONO.

    El hierro puro tiene un porcentaje menor del 0'008% de carbono. No tiene utilización industrial. Es un hierro muy blando, muy soldable, con el mayor punto de fusión, es magnético, fácilmente forjable. Su temperatura de fusión es prácticamente constante 1539° C.

    Según se aumenta o se disminuye la temperatura del hierro, se producen cambios estructurales (forma del cristal, tamaño o colocación de los átomos).

    Estos cambios se producen a distinta temperatura según el proceso sea de enfriamiento o de calentamiento.

    Se toman como temperaturas críticas las medias de las temperaturas de los dos sentidos:

    A1 - 723 ° C

    A2 - 768 ° C

    A3 - 910 ° C

    A4 - 1400 ° C

    Cuando se produce una variación de estructura pero no de composición se llaman variedades alotrópicas.

    Hierro : Hasta 768° C. Cristaliza en el sistema cúbico centrado. Es magnético, no disuelve prácticamente carbono, produciéndose a la temperatura A1 la máxima solubilidad de carbono, pudiendo llegar al 0'02%, y disminuyendo luego.

    Hierro : Desde 768 hasta 910° C. Cristaliza en el sistema cúbico centrado pero de 2'9 de luz de malla. No es magnético.

    Hierro : De 910 a 1400° C. Cristaliza en el sistema cúbico centrado en las caras. Luz de malla igual a 3'6

    En esta fase es cuando se disuelve más fácilmente el carbono. La solubilidad máxima es del 1'76% a 1130° C, pasando a disminuir después.

    No es magnético.

    Hierro : A 1400° C. Luz de malla de 2'9 . Estructura cúbica centrada en el centro de gravedad, con casi el mismo tamaño que al principio. Es magnético. La máxima solubilidad es del 0'07% a 1130° C.

    A 1539° C se produce la fusión.

    CONSTITUCIÓN ALEACIONES HIERRO-CARBONO:

  • COMPOSICIÓN QUÍMICA:

    • Aceros no aleados: Sólo existe hierro, carbono y algunas impurezas en muy pequeña proporción (0'5%).

    Aceros aleados: Con más del 0'5% de otros componentes.

    Fundiciones: A partir del 1'76% y hasta el 6'67% de carbono.

  • CONSTITUCIÓN: Depende de la cantidad de carbono y de la temperatura.

    • Ferrita: O hierro puro. Es el hierro , que como máximo llega a disolver el 0'08% de carbono. Presente en los aceros, es blando, dúctil, cristaliza en la red cúbica centrada. Tiene una dureza Brinell de 90, resistencia de rotura a tracción de 28 Kp/mm2, alargamiento del 35 al 40%. Es magnético.

    Cementita: Es carburo de hierro CFe3. Contiene el 6'67% de carbono y el 93'33% de hierro. Es el constituyente más duro y frágil de los aceros. Dureza Brinell de 700. Es magnética hasta 210° C, llamada temperatura Curie. Cristaliza en la red ortorrómbica.

    Perlita: Es una composición de las dos anteriores: cementita en un 13'5% y ferrita en un 86'5%. Tiene una dureza Brinell de 200, resistencia a rotura de 80 Kp/mm2 y un incremento de longitud del 15%.

    Austenita: Es el constituyente más denso de los aceros. Está formada por una solución sólida de carbono y de hierro . Tiene una proporción de carbono disuelto del 0'5 al 1'76%. La austenita empieza a formarse a partir de la temperatura A1. A temperatura ambiente no existe la austenita. Tiene una dureza Brinell de 300. Su resistencia es de 100 Kp/mm2, alargamiento del 30%. No es magnética. Tiene cristales cúbicos de hierro  con el carbono en la mitad de las aristas y en el centro.

    Martensita: Es el segundo constituyente más duro de los aceros. Es una solución sólida de carbono en hierro . Se obtiene por enfriamiento muy rápido de los aceros previamente transformados en austenita. Debe su dureza a este enfriamiento rápido. La proporción máxima de carbono es del 0'89%. Dureza Brinell de 600-700. Resistencia de 200 Kp/mm2. Alargamiento del 2%. Es magnética.

    Troostita: Se obtiene por transformación isotérmica de la austenita. Se calienta hasta que todo se ha transformado en austenita y se enfría rápidamente hasta 500-600° C, manteniéndose esta temperatura hasta la total transformación en troostita. Tiene una estructura de cementita sobre ferrita. Dureza Brinell de 450. Resistencia a tracción de 250 Kp/mm2 y alargamiento del 7'5%.

    Sorbita: Se obtiene igual que la anterior pero el enfriamiento es hasta 600-650° C. Su estructura es de laminillas de cementita y ferrita. Tiene una dureza de 350, resistencia de 100-150 Kp/mm2 y alargamiento del 15%.

    Bainita: El enfriamiento es hasta 200-250° C. Está formada por ferrita con placas de cementita. Es algo más blanda que la anterior

    Ledeburita: Es un constituyente de las fundiciones. Se encuentra en aleaciones con carbono en más del 1'76%. Está formada por el 48% de austenita y el 52% de cementita. Tiene un porcentaje de carbono del 4'3%. Se obtiene al enfriar la fundición líquida, y forma una mezcla eutéctica, que es aquella en la que la temperatura de fusión o de solidificación (1130° C) es la más baja de las combinaciones de aleación hierro-carbono y de cada una por separado.

    Steadita: Aparece en fundiciones con más del 0'15% de fósforo. Se compone de un 10% de fósforo y da un constituyente muy duro y frágil que funde a 960° C. Es típica en las fundiciones grises.

    Grafito: Es carbono puro. Se puede encontrar en las fundiciones en forma de nódulos. Es lubricante y absorbe vibraciones. Las fundiciones con grafito son menos duras, más trabajables, menos resistentes y con mejor comportamiento al desgaste. El grafito disminuye la corrosión.°

  • ESTRUCTURA:

    • Cristalina: Formada por cristales normalmente cúbicos de distintos tamaños. Va en función de los constituyentes y de la temperatura de formación.

    • Micrográfica: Formada por granos. Tiene gran importancia en cuanto a su tamaño en las características de los aceros. Cuanto mayores sean los granos, peores cualidades tendrá el acero. Cuando por procesos mecánicos el grano ha aumentado demasiado, se le somete a un recocido.

    • Macrográfica: Está formada por fibras y va a depender de las impurezas que le acompañen y del tratamiento a que haya sido sometido.

    TRATAMIENTOS TÉRMICOS.

    • NORMALIZADO.

    • RECOCIDO: REGENERACIÓN

    R. SUPERCRÍTICO:

    GLOBULAR

    R. GLOBULAR

    • R. ABLANDAMIENTO

    R. SUBCRÍTICO: R. ACRITUD

    R. ESTABILIZACIÓN

    R. AUSTENIZACIÓN COMPLETA

    R. ISOTÉRMICO: R. AUSTENIZACIÓN INCOMPLETA

    PATENTING

    • TEMPLE:

    AUSTENIZACIÓN COMPLETA

    T. NORMAL:

    AUSTENIZACIÓN INCOMPLETA

    AGUA Y ACEITE

    T. INTERRUMPIDO:

    AGUA Y AIRE

    AUSTEMPERING

    T. ISOTÉRMICO:

    MARTENPERING

    OXIACETILÉNICO

    T. SUPERFICIAL:

    POR INDUCCIÓN

    • REVENIDO.

    TRATAMIENTOS TÉRMICOS: Son aquellos que a base de uno o varios calentamientos, por efecto de la temperatura o también en presencia de otro elemento químico, varían alguna de las propiedades de origen del material.

    En función de las fases, pueden ser tratamientos puramente térmicos o tratamientos termoquímicos.

    Debemos distinguir la temperatura a la que tenemos que llegar, si está por debajo o por encima de la temperatura crítica. También es importante el tiempo de permanencia, la velocidad de enfriamiento y si existe una temperatura intermedia.

    Según la velocidad de enfriamiento, se pueden obtener unos constituyentes u otros.

    Velocidad crítica: Es la mínima velocidad a la que toda la austenita se convierte en martensita. (Es la tangente a la curva).

    NORMALIZADO: Consiste en calentar el material ligeramente (50° C) por encima de la temperatura crítica hasta que todo se haya convertido en austenita.

    Posteriormente se deja enfriar al aire. Se diferencia de los demás en que la velocidad de enfriamiento es intermedia.

    Se le da a los materiales que han sufrido un tratamiento mecánico defectuoso, para normalizar su estructura. Se emplea para aceros de baja aleación (<50%).

    RECOCIDO: Se trata de ablandar el material para poder trabajarlo mejor. Según la temperatura a la que elevemos el material, el recocido puede ser subcrítico (sólo parte del material se convierte en austenita), supercrítico (todo se convierte en austenita) o isotérmico (al enfriar se llega a una temperatura intermedia, se mantiene y después se deja enfriar).

    • Supercrítico:

    • De regeneración: Consiste en calentar por encima de la temperatura crítica para transformar todo el acero en austenita, enfriándolo después de forma lenta hasta 500° C. Posteriormente se deja enfriar al aire. Se obtiene ferrita y perlita o cementita y perlita. Se utiliza en aceros con más del 0'6% de carbono.

    • Globular: Es un recocido de austenización incompleta. Se calienta a una temperatura intermedia de tal forma que se transforme la cementita en austenita. Se enfría muy lentamente hasta 500° C (unos 15° por hora) y se enfría al aire. Se obtiene estructura globular de cementita y ferrita que hace ablandar el material. Se utiliza para aceros bastante carburados. Se obtienen aceros aleados para herramientas.

    • Subcrítico:

    • De ablandamiento: No se produce una transformación total en austenita. Se deja enfriar la pieza al aire. Es prácticamente igual que el revenido. Se emplea para aceros aleados.

    • Contra la acritud: Para aceros que han sufrido un tratamiento de alargamiento. Se calienta a temperatura inferior a la crítica (700° C) y se enfría al aire. Para flejes, alambres, y para aceros con poco contenido de carbono.

    • De estabilización: Para eliminar las tensiones que se producen tras el moldeo. Es un calentamiento bajo (200° C) durante unas 100 horas.

    • Isotérmico:

    • Austenización completa.

    • Austenización incompleta.

    Estos tratamientos se realizan para aceros aleados, aceros para herramientas, aceros al wolframio. La velocidad de enfriamiento primero va a ser lenta, luego constante durante un tiempo y finalmente rápida, al aire.

    • Patenting: Es un recocido contra la acritud para acros que han sufrido un alargamiento por trefilado. Entre 0'5y 0'7% (alambres). Consiste en sumergirlos en unos baños a temperaturas de austenización. Después pasan a un baño de plomo a temperatura constante. Se dejan enfriar rápidamente. Con eso se logra aumentar la resistencia a tracción y mejorar la tenacidad.

    TEMPLE: Consiste en un calentamiento a temperatura conveniente para transformar toda la masa de acero en austenita seguido de un enfriamiento suficientemente rápido para transformarlo en martensita.

    Se le da a los aceros y consigue aumentar la dureza, el límite elástico y la resistencia a tracción. Disminuye el alargamiento y la tenacidad.

    Fases:

  • Calentamiento: Para los aceros con menos de 0'89% de carbono (ferrita + perlita), la temperatura de calentamiento será mayor que la temperatura crítica superior. Para el resto de aceros (cementita + perlita) la temperatura de calentamiento será intermedia entre la crítica superior y la inferior.

  • Enfriamiento: La velocidad de enfriamiento debe ser superior a la velocidad crítica. Si en el temple busco otros componentes, la velocidad irá en función de ello. Siempre debe ser una velocidad de enfriamiento rápida. Las velocidades dependen del medio (desde salmuera hasta agua fría, aceite, baños de plomo e incluso baños de mercurio, al aire...).

    • Normales:

    • Austenización completa: Para aceros con menos del 0'89% de carbono. Se calienta unos 50° C por encima de la temperatura superior. Se enfría rápidamente para que toda la austenita se convierta en martensita.

    • Austenización incompleta: Calentamiento entre la temperatura crítica superior y la inferior. Enfriamiento rápido. Se utiliza para aceros hipereutectoides.

    • Interrumpidos:

    • Agua y aceite: Es un temple normal con un primer enfriamiento en agua más rápido de la velocidad crítica. Una vez superada la curva de tangencia se deja enfriar en aceite. Sirve para evitar tensiones en las piezas.

    • Agua y aire: Temple normal. El enfriamiento rápido es en agua fría hasta 250° C y a partir de ahí se le deja al aire. Evita tensiones. Se utiliza para herramientas tipo limas.

    • Isotérmico: En el proceso de enfriamiento, la temperatura se mantiene constante durante un tiempo.

    • Austempering: o temple diferido o bainítico. Se calienta a más de la temperatura crítica. Se enfría bruscamente hasta los 250-550° C. Se mantiene esa temperatura hasta que la austenita se transforma en bainita. Se obtiene un producto más blando pero con menos tensiones que no necesita tratamientos posteriores. Aumenta la tenacidad. Se utiliza para piezas pequeñas con un porcentaje de carbono del 0'5 al 1'2%.

    • Martenpering: Se calienta a temperatura superior a la crítica y se enfría aún más bruscamente. Se lleva a 200-300° C y se mantiene en esa temperatura. Se deja enfriar al aire y se obtiene una martensita revenida. Se utiliza en piezas pequeñas para que la temperatura de tratamiento sea uniforme. No aparecen tensiones.

    • Superficial: En algunas piezas sólo se necesitan algunas zonas templadas:

    • Oxiacetilénico: La zona a tratar se calienta con soplete a temperatura superior a la crítica. Por chorro de agua fría o corriente de aire se enfría. Para aceros con un porcentaje de carbono del 0'3 al 0'6%. Se puede desconchar la pieza. Se obtiene una profundidad de 1 a 6 mm.

    • Por inducción: Consiste en una bobina por donde pasa alta frecuencia eléctrica. Se eleva la temperatura por encima de la crítica. Se enfría igual que el oxiacetilénico.

    REVENIDO: Es siempre complementario del temple. Su objetivo es mejorar la tenacidad y aumentar el alargamiento. Ablanda algo el material y disminuye algo la resistencia a la tracción.

    Es un calentamiento hasta temperatura inferior a la crítica. No hay transformación en austenita. Se mantiene y tiene un enfriamiento al aire o al agua.

    TRATAMIENTOS TERMOQUÍMICOS: Además de intervenir la temperatura, existe algún elemento químico que participa en la obtención de las propiedades que se buscan.

  • Cementación: Se trata de aumantar la dureza del material sin disminuir excesivamente la tenacidad. Enriquecemos superficialmente la cantidad de carbono. Para ello se sitúa el acero a temperatura de transformación en austenita porque así tiene su máxima solubilidad de carbono.

    • En función del medio en que se realice puede ser:

    • Sólida: Se introduce en unas cajas metálicas donde se envuelve en polvo de carbón y carbonatos alcalinos. Se eleva la temperatura por encima de la temperatura crítica y se va produciendo la formación de CO.

    2CO ____! CO2 + C

    El CO2 aumenta el calor y el C va a la superficie del metal.

    Es un método caro, lento y en el que no se recupera bien el calor.

    • Líquida: Son baños de sales fundidas. Se obtienen mayores profundidades de cementación y es más barato.

    • Gaseosa: El metal ya caliente se pone en contacto con corrientes de gases a bases de monóxido de carbono.

  • Cianuración: Para piezas pequeñas: Se hace en baños salinos de carbonatos y cianatos sódicos. Se consigue así una carburación y una nitruración superficiales. Se utiliza para espesores máximos de 0'3 mm.

    • Las piezas sometidas a estos procesos suelen haber tenido un recocido de regeneración, para obtener el grano adecuado. A las piezas cementadas y nitruradas se les puede dar un tratamiento de temple.

  • Nitruración: Consiste en introducir nitrógeno en la pieza para que ésta lo absorba superficialmente y se quede entre los cristales del acero aportando una dureza extraordinaria. No es necesario subir a temperatura de austenización, sólo a 450-500° C. Se pasa la pieza por una corriente de amoniaco.

    • 4Fe + 2NH3 ___! 2Fe2N + 3H2

    8Fe + 2NH3 ___! 2Fe4N + 3H2

    Se consiguen espesores de 0'2 a 0'5 mm. Tiene la ventaja de la menor temperatura. No necesita tratamientos posteriores. Se obtienen durezas superiores a las de otros tratamientos. Se mejora su comportamiento frente a corrosión y fatiga. Se produce una atmósfera de gases venenosos.

  • Maleabilización (Fundición maleable).

    • INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS ALEADOS:

    • Presencia de Carbono: Cuanto más carbono más resistencia a tracción, mayor límite elástico, menos alargamiento, menor tenacidad, mayor dureza y menos soldabilidad.

    • Manganeso: Suele estar presente porque actúa de desoxidante. Aumenta el límite elástico y tensión de rotura. Como máximo el 2'5%. Hace más templables los aceros. A temperaturas altas (500° C) se vuelve frágil.

    • Silicio: Aumenta la resistencia a tracción, el límite elástico y no disminuye la resilencia (tenacidad). Mejora la templabilidad. En proporciones pequeñas aumenta la corrosión, pero en altas proporciones (más del 16%) lo hace resistente a ataques por ácidos.

    • Fósforo: Aumenta la resistencia, la dureza de los aceros con bajo contenido en carbono. Baja su punto de fusión. Mejora la resistencia a la corrosión. Su presencia es indeseable porque aporta una gran fragilidad en frío y disminuye el alargamiento.

    • Azufre: Su presencia no es recomendable. También produce fragilidad, sobre todo en caliente. En frío disminuye el alargamiento y la resilencia. Agrava la corrosión.

    • Níquel: Hasta un 5%. Aumenta la resistencia a tracción y el límite elástico. Comparado con aceros sin níquel de la misma dureza, aumenta la resilencia y el alargamiento incluso a temperaturas elevadas. Disminuye la corrosión y con el cromo da lugar a los aceros inoxidables.

    • Cromo: Suele ir con el níquel y el molibdeno. Es el componente más importante (10-15%) en los aceros inoxidables.

    • Molibdeno: Mejora la resistencia a la tracción y la templabilidad. Fundamentalmente aumenta las resistencias mecánicas en caliente.

    • Cobre: Influye sobre la corrosión, disminuyéndola. Forma una película de óxido de cobre superficial. Aumenta las características mecánicas.

    • Cobalto: 12%. Se utiliza para acero resistente a cualquier agente corrosivo.

    Estos componentes dan lugar a los aceros especiales.

    ACEROS RESISTENTES A LA OXIDACIÓN Y LA CORROSIÓN

    • Semi inox:

    • Hierro Armco

    • Aceros al cobre

    • Aceros al cromo: <5%

    • Inoxi:

    Martensíticos:

    • A. Inox. Extrasuave

    • Acero de cuchillería

    • A. Inox. Duros martensíticos

    - A. Martensíticos al cromo níquel

    Ferrítico:

    • 16% cromo 0'10% carbono

    • 27% cromo 0'10% carbono

    Austeníticos:

    • 18-8

    • 25-12

    • 20-25

    • 12-12

    SEMI INOX: Son aceros que resisten la corrosión atmosférica y que se emplean en estructuras metálicas que van vistas y que hacerlas con acero inoxidable está prohibido.

    Armco: 0'012% de carbono, 0'017% de manganeso, 0'005% de fósforo y 0'025% de silicio.

    Aceros al cobre: Para puentes. 0'15% de carbono, 0'60% de manganeso, 0'40% de cobre, 0'025% de azufre y 0'018% de fósforo.

    Aceros al cromo <5%: 0'05-0'25% de carbono, 0'5% de manganeso, 0'5% de silicio, 4-6% de cromo. Pueden llevar aluminio, cobre y wolframio.

    INOXIDABLES: Resisten tanto la corrosión atmosférica como la causada por ácidos y por alcalis y la oxidación a no muy altas temperaturas. El elemento fundamental es el cromo (hasta el 24%).

    Martensíticos: Admiten el temple. 13-17% de cromo, 0-2% de níquel, 0'08-1'2% de carbono. Necesitan un revenido posterior. Resisten la corrosión de ácidos leves y la oxidación hasta 700° C. Son magnéticos y los menos resistentes a la corrosión. Son preferibles en lugares donde se necesite una elevada dureza o resistencia.

    • Extrasuaves: 0'08% de carbono, 13% de cromo. Es el que tiene mayor ductilidad. Se puede trabajar por embutición.

    • De cuchillería: 0'3% de carbono. Mayor dureza. 12-14% de cromo. Es el más utilizado de los martensíticos. Tiene menos alargamiento que el anterior.

    • Duros: 0'65-1% de carbono, 15-17% de cromo. A veces llevan un 0'5% de molibdeno. Adquieren mucha dureza con el temple.

    • Al cromo níquel: 1'5-3% de níquel, 12-16% de cromo. Tienen gran resistencia al agua de mar. Resiste la corrosión galvánica. Se utiliza en contacto con el bronce y el latón. Para ejes, para componentes de barcos.

    Ferríticos: Aquellos que mantienen la estructura ferrítica a cualquier temperatura. Resisten mejor la corrosión que los anteriores. No admiten el temple. Se pueden soldar bien pero con cierta fragilidad la soldadura. Son magnéticos.

    • 16% cromo 0'10% carbono: Gran resistencia a corrosión atmosférica y al ácido nítrico. Para piezas decorativas en construcción o para recipientes resistentes al ácido nítrico.

    • 27% cromo 0'10% carbono: Es refractario (hasta 1000° C), incluso en presencia del azufre. Los tratamientos mecánicos pueden aumentar su resistencia.

    Austeníticos: Mantiene la estructura austenítica a temperatura ambiente no transformándose ni por enfriamiento ni por calentamiento en otros constituyentes. Muy buena soldadura. Son dúctiles, admiten bien la embutición (12-12). Alargamiento del 40 al 60% y puede llevar porcentaje de otros componentes como molibdeno, silicio.

    Van a ser aceros al cromo niquel. Aproximadamente el 60% de los aceros inoxidables van a ser del tipo austenítico.

    • 18-8: Es el más utilizado. En función del porcentaje de carbono hay distintos tipos: el del 0'08% es para trabajos normales, soldados y temperaturas que no pasen de los 400° C. El de 0'10% de carbono para temperaturas entre 500 y 600° C, para elementos soldables. El de 2'5% de silicio aguanta temperaturas hasta 900° C y se usa para hogares y parrillas.

    • 25-12: Resiste bien a 1100° C, pero entre 500 y 650° C es frágil.

    • 25-20 y 20-25: Resisten a altas temperaturas y a los gases sulfhídricos.

    • 12-12: Es el más dúctil de todos y se utiliza para trabajos de embutición.

    Característica especial:

    • Corrosión intergranular: de 450 a 650° C, en los granos se produce una corrosión entre su superficie, que se da cuando las piezas han sido soldadas, y se agrietan debido a la oxidación entre los granos, ya que a esa temperatura se produce la formación de carburo de cobre donde se oxida el cobre. Para evitarlo hay que dar un tratamiento que rebaje la cantidad de carbono o utilizar aceros inoxidables aleados con titanio o molibdeno, ya que el carbono tiene más preferencia por ellos que por el cobre. También se puede calentar el acero por encima de 1000° C, disolviéndose los carburos y luego dejándolo enfriar al aire.

    • Aceros para válvulas de motores de explosión: Son resistentes a temperaturas elevadas y a gases calientes que se obtienen de la combustión de la gasolina. Tienen buenas resistencias mecánicas. El 9-11 con un 2'5% de silicio y un 1% de molibdeno.

    • Aceros para válvulas de motores de aviación. El 12-15 con un 1'8% de silicio y un 2-4% de wolframio.

    • Aceros refractarios (austeníticos): Disminuyen la oxidación y la corrosión, y mecánicamente siguen siendo eficaces (calderas, termos)

    • 25-20, 20-25.

    • El ferrítico con el 27% de cromo.

    • 18-8 con el 2'5% de molibdeno.

    • Aleaciones férricas para resistencias eléctricas con el 4% de aluminio y el 20-25% de cromo.

    • Acabados del acero inoxidable: Una de las ventajas es su terminación. Van desde acabados mate, pasando por satinados, esmerilados, abrillantados por espejo o huellas circulares. Es un producto de alta calidad. Su utilización va dirigida a la misión de que no se oxide y por su aspecto decorativo. Se trabaja bien y se le pueden dar distintas formas, pero a la hora de soldar, la costura que se realiza está muy diferenciada.

    • Formas comerciales:

    • Bobinas, flejes.

    • Chapa de acero (laminada en frío de 0'3 a 5 mm. y la laminada en caliente de 4 a 70 mm.)

    • Chapa perforada, acanalada, lagrimada.

    • Tela metálica.

    • Alambres de 0'04 a 7 mm. de diámetro.

    • Alambrón de 5'5 a 22 mm. de diámetro.

    • Barras y varillas, redondo de 12 a 400 mm., cuadrado de 8 a 120 mm., hexagonal, angular.

    • Tubos soldados: redondos, cuadrados y rectangulares.

    • Tubos sin soldadura, con una envolvente interior, para fluidos de alta presión y temperatura.

    • Valvulería.

    • Elementos de decoración, mecanismos para puertas, aparatos sanitarios, aparatos de cocina, tubos de ventilación, chimeneas.

    • Carpintería metálica para puertas y ventanas.

    • Todo tipo de perfilería en muros cortina.

    PROTECCIÓN DE LOS METALES

    • RECUBRIMIENTOS METÁLICOS:

    • ELECTROLISIS

    • INMERSIÓN

    • GALVANIZADO EN CALIENTE

    • ESTAÑADO

    • METALIZACIÓN

    • CEMENTACIÓN

    • SHERARDIZACIÓN

    • CROMIZACIÓN

    • CALORIZACIÓN

    • SILICACIÓN

    • CHAPADO

    • RECUBRIMIENTOS NO METÁLICOS:

    • FOSFATACIÓN

    • OXIDACIÓN SUPERFICIAL

    • POR CALENTAMIENTO

    • OXIDACIÓN ANÓDICA (ANODIZACIÓN)

    • OXIDACIÓN QUÍMICA

    • OTROS

    • INHIBIDORES

    • PASIVADORES

    • METALES AUTO PROTECTORES

    La protección que pretendemos es frente a la corrosión y a la oxidación atmosférica.

    Factores a tener en cuenta:

    • Clase y estado del metal.

    • Medio en el que se va a encontrar.

    • Condiciones más desfavorables del medio en cuanto a presión, temperatura...

    • Contacto que existe entre el medio y el material.

    • Forma y acabado de la pieza.

    La protección consiste en eliminar el contacto directo entre el medio agresor y el metal.

    Antes del tratamiento hay que preparar las piezas. Las fases de preparación son:

    • Pulido de la superficie.

    • Desengrasado, con algún tipo de disolventes o incluso sumergiendo las piezas en soluciones cáusticas.

    • Decapado, es decir, eliminación de óxidos e hidróxidos. Puede realizarse un decapado químico a base de ácidos fuertes, o un decapado mecánico, produciendo erosiones en la superficie del metal, mediante chorro de arena, de granalla...

    • Lavado para eliminar los restos de ácidos.

    RECUBRIMIENTOS METÁLICOS: Revestimiento con una capa de metal autoprotector lo más compacta y adherente posible. El metal protector va en función del metal protegido, del espesor de la lámina de protección y del coste.

    • Electrolisis: Consiste en colocar en el ánodo el metal protector, en el cátodo las piezas a proteger y como electrolito una solución salina del metal que se vaya a depositar, pudiendo llevar otros elementos.

    El níquel y el cromo son los principales metales protectores. Se pueden combinar para conseguir una mejor protección. Se consiguen láminas de protección de 0'001 a 0'01 mm.

    • Por inmersión: Baños donde está el material protector fundido y se introduce el metal a proteger.

    • Galvanización en caliente: Consiste en proteger el acero con una capa de cinc. El acero es catódico respecto del cinc, es decir, que éste se va a oxidar primero en presencia del oxígeno.

    Se calienta una cuba alrededor de los 400-500° C. En ella se sumerge la pieza, habiéndo sufrido anteriormente todas las fases de preparación. Se van formando capas de aleación hierro-cinc, con un sellado final de capa de cinc. La forma de medir el recubrimiento es por peso de cinc depositado por metro cuadrado. Se consiguen capas de 300-1200 gr./m2.

    Las piezas deben estar ya cortadas, con huecos para tornillos...

    No se deben utilizar tuberías galvanizadas con agua caliente.

    Es mejor que cualquier otra protección en atmósferas salinas y en atmósferas industriales.

    En algunos casos, para piezas de poco espesor y mucha longitud pueden producirse deformaciones.

    El coste de pintura sobre galvanizado es bastante elevado, ya que necesita una pintura especial.

    • Estañado: Se sumergen las piezas en un baño de estaño fundido. Se utiliza para obtener hojalata. Se consiguen espesores de unos 0'05 mm. El único inconveniente es que el estaño es catódico respecto al acero.

    • Metalización: Consiste en la proyección por medio de pistola de metal fundido con un soplete.

    Recubre el material soldándose unas gotas con otras y quedando una capa contínua. Se utiliza la alúmina, el cinc, el plomo, el acero inoxidable. Tiene la ventaja de que se puede aplicar a pie de obra. Se consiguen espesores de 0'15-0'30 mm.

    Es un complemento para las zonas soldadas de las estructuras galvanizadas.

    • Cementación:

    • Sherardización: Se emplean aleaciones de cinc. Se recubre el objeto con polvo de cinc y con naftaleno en unas cajas refractarias, y se calienta a 360° C. Se forma una primera capa de aleación de hierro y cinc, y una terminación de cinc puro. Sólo se utiliza para piezas pequeñas.

    • Cromización: Se trata de dotar a la superficie de la pieza con un 10-20% de cromo. En unas cajas refractarias se empaqueta el objeto a proteger con una mezcla de cromo y alúmina pulverizados. Se calienta a 1350° C en una atmósfera exenta de oxígeno. Se obtiene una película de 0'1-0'15 mm. De espesor. Es un proceso caro y se utiliza para turbinas, para ejes y para elementos que vayan a estar en contacto con ácido nítrico.

    • Calorización o aluminación: Se trata de proteger el acero con una capa de aluminio. En hornos giratorios se introducen las piezas con polvo de aluminio, alúmina y cloruro de amonio. Se calienta a 850° C. En una hora se consiguen espesores de 1 mm.

    • Silicación: Consiste en dotar a la superficie de una aleación hierro silicio con un 20% de silicio. Se introducen las piezas empaquetadas con carburo de silicio en el horno y se calientan a 900-1000° C.

    Se obtienen piezas con gran resistencia a los ácidos fuertes y al desgaste. Se utiliza para ejes de bombas de agua.

    • Chapado: Consiste en superponer láminas del metal protector mediante un laminado conjunto. Por presión de los laminadores se adhiere al metal. Puede ser por una o por las dos caras. Se emplean el cobre, latón, níquel, aleaciones de cobre y níquel y el acero inoxidable.

    Produce elementos con un núcleo resistente y con gran resistencia a la corrosión. También se utiliza con aspectos decorativos.

    RECUBRIMIENTOS NO METÁLICOS: Son tratamientos superficiales con elementos no metálicos.

    • Fosfatación: Se sumergen las piezas en disoluciones de fosfatos de manganeso o de cinc a 80-100° C. A veces es necesario sellar la película de protección con un barniz.

    • Oxidación superficial: Consiste en formar una capa de óxido resistente y adherente al soporte.

    • Oxidación por calentamiento: Se suele emplear para el acero. Es un tratamiento combinado de baño con sales a 450° C. Se produce un óxido férrico que para que sea estable hay que protegerlo con aceite de linaza hirviendo. Después se deja enfriar.

    • Anodizado: Es un procedimiento casi exclusivamente para el aluminio. Éste reacciona rápidamente con el oxígeno y forma una capa de óxido de aluminio que protege a éste de la oxidación. Es una capa del mismo color del aluminio. Pero esta capa no es suficientemente resistente. Por ello, el anodizado consiste en forzar esta oxidación.

    El anodizado es un tratamiento electrolítico para reforzar la capa de oxidación. Como ánodo se coloca el aluminio. La cuba actúa como cátodo. El baño suele ser de ácido sulfúrico. El oxígeno va al ánodo y oxida la superficie del aluminio. Se forma así una capa de 2 a 20 micras de espesor.

    Para colorear esta capa se pasa a otro baño con colorante de tal forma que penetre el color en los poros, que aún no están cerrados.

    Si no se ha dado la capa de color, se mete en un baño de agua hirviendo, que produce una dilatación de las partículas y se cierran los poros.

    Así se consigue una capa compacta, adherente, transparente y con muy buena resistencia a la corrosión, sobre todo a la atmosférica.

    • Oxidación química: Consiste en introducir el metal en una solución acuosa de un elemento que forme al reaccionar con el metal una película de óxido. Da peores resultados que el anodizado.

    • Esmaltado: Suele ser un borosilicato de calcio, plomo y potasio. Se forma una papilla con la que se impregna la superficie a esmaltar, que ya ha pasado por todas las fases de preparación. Se mete en un horno, donde funde el esmalte produciéndose una capa vidriada.

    Se utiliza para recipientes en la industria química y para decoración. Es frágil ante golpes.

    • Recubrimientos de pinturas: Antes deben haber tenido una imprimación, que evita la oxidación. Los más utilizados son el minio de plomo y el cromato de cinc. Actúan como pasivadores. Hacen de ánodo respecto del hierro. Estas pinturas no son resistentes a los agentes atmosféricos. Se debe dar por tanto una pintura de terminación y de durabilidad (al aceite, plástica, al clorocaucho, epoxi (que no necesita minio), al alquitrán...).

    OTROS RECUBRIMIENTOS:

    • Inhibidores: Son sustancias que se añaden en proporciones pequeñas en un medio corrosivo para detener o para disminuir la velocidad de corrosión, formándo un compuesto protector. Pueden ser:

    • Anódicas: Carbonatos y bicarbonatos sódicos.

    • Catódicas: Sulfatos de magnesio o de níquel.

    • De absorción: Sustancias que son absorbidas por el metal.

    • Pasivadores: Son sustancias que se ponen en contacto con el metal para evitar la continuidad de la corrosión. Se emplean el ácido nítrico concentrado, el minio de plomo...

    • Metales autoprotectores: Es la forma ideal de evitar la oxidación. Normalmente se emplean aleaciones que sean autoprotectoras, como el acero inoxidable. Es un procedimiento caro.

    METALES NO FÉRRICOS

    ALUMINIO: Es una de los principales componentes de la corteza terrestre, (8'13%). Está en las arcillas, en las pizarras...

    Se utiliza casi exclusivamente la bauxita, con un 65% de alumina, un 18% de óxido de hierro y un 10% de agua.

    Su utilización está limitada por el precio.

    OBTENCIÓN: Se realiza en dos fases:

    • Trata de separar la alúmina del resto de componentes. Se muelen las bauxitas y se calientan para así deshidratarlas. Se tratan en caliente con sosa, produciendose óxido de sodio y alúmina. Se hidrata la alúmina quedando preparada para la siguiente fase.

    • Consiste en disociarla por medio de electrolisis.

    PROPIEDADES FÍSICAS:

    • Color: Blanco brillante.

    • Cristaliza en la red cúbica.

    • Peso específico: 2'7.

    • Es buen conductor de la electricidad.

    • Punto de fusión: 660° C. (relativamente bajo).

    • Punto de ebullición: 2450° C.

    • Es dúctil y muy maleable.

    PROPIEDADES QUÍMICAS:

    • Tiene gran afinidad por el oxígeno, por lo que se utiliza como desoxidante o inhibidor en los baños de acero.

    • Resiste bien la acción del vapor de agua y del ácido nítrico concentrado.

    • Es atacado por el ácido sulfúrico, por el ácido clorhídrico, por el ácido nítrico diluido y por soluciones salinas.

    APLICACIONES:

    • Debido a su bajo peso, a sus características mecánicas y a su gran facilidad de aleación se utiliza para fabricar estructuras ligeras para coches.

    • Por su buena conductividad eléctrica y su ductibilidad se utiliza como conductor.

    • Debido a su conductividad calorífica y a ser inalterable a altas temperaturas, se emplea en la fabricación de utensilios industriales y de cocina.

    • Por su maleabilidad se emplea en planchas y chapas para edificación. También para el papel de aluminio.

    • Por su resistencia a la corrosión, en depósitos de líquidos.

    • Por ser dúctil y maleable en perfiles longitudinales para carpintería metálica.

    • Reducido a polvo, y por sus propiedades anticorrosivas, se emplea en la fabricación de pinturas de protección contra la corrosión atmosférica.

    ALEACIONES DEL ALUMINIO:

    • Con el cobre (máximo 15%) se aumentan las características mecánicas sin variar ni el peso ni la trabajabilidad.

    • Con el silicio (5-20%) aumenta la dureza y mejora la fluidez y la ductibilidad, mientras que disminuye el coeficiente de dilatación.

    • Cinc: Resultan parecidas a las aleaciones con cobre, pero algo peores. Aumenta algo el peso, pero son más baratas que las aleaciones con cobre.

    • Magnesio: Suele tener una combinación de los anteriores.

    • Manganeso: Aumenta la dureza, las resistencias mecánicas y a la corrosión.

    • Duraluminio: 94% de aluminio, 4% de cobre, 0'5% de magnesio, 0'5% de manganeso. Se puede templar y no aumenta de inmediato la dureza, sino después de unos días, proceso llamado maduración.

    FORMAS COMERCIALES:

    • Perfiles laminados (de carpintería) en T, en doble T, en U, en angular de lados iguales y de lados desiguales, en Z y también perfiles especiales.

    • Formas universales: Redondo, cuadrado, rectangular, hexagonal...

    • Chapas: Lisas, onduladas, en forma de tejas.

    • Perfiles huecos con distintas secciones.

    • Piezas de moldeo.

    COBRE: Es un material bastante abundante. Se encuentra combinado, aunque también se puede encontrar en estado puro. En forma de sulfuro: calcopirita SCu2S3Fe, calcosina SCu2. En forma de óxido: cuprita OCu. En forma de carbonatos: malaquita CO3Cu(HO)2.

    OBTENCIÓN: En tres fases.

  • Tostación: Calentamiento sin oxígeno donde se desprenden las impurezas. Se producen óxidos de cobre.

  • Fusión: En hornos de cuba.

  • Afino: Por electrolisis. Se eliminan las impurezas.

    • PROPIEDADES MECÁNICAS: Es muy dúctil y maleable. Se puede deformar hasta un 50% por tracción antes de romperse. Por laminación en frío coge acritud, y para continuar el proceso se le debe someter a un recocido. Al realizar cortes en el se embota, pegándose a los eklementos de corte.

    PROPIEDADES FÍSICAS:

    • Es rojo oscuro, con aspecto decorativo.

    • Peso específico: 8'96. Bastante pesado.

    • Funde a 1083° C.

    • Temperatura de ebullición: 2595° C.

    • Es un buen metal para moldeo.

    • Es el mejor conductor después de la plata.

    PROPIEDADES QUÍMICAS:

    • Es un agente fundamental contra la corrosión atmosférica.

    • Se utiliza en bastantes aleaciones para evitar la corrosión.

    • El agua pura no actúa frente al cobre, por lo que se utiliza en la fabricación de calderas.

    • En el exterior, adquiere un aspecto verdoso, debido a la película de sulfato de cobre básico que se forma (de 0'5 a 1 mm.). Esta capa lo protege.

    • Forma aleaciones fácilmente con el aluminio, el hierro, el cinc, el estañó, el oro, la plata y el níquel.

    • Se puede soldar.

    • Se puede unir en caliente por forja.

    • Le atacan las sales amoniacales y el anhídrido carbónico.

    APLICACIONES:

    • Por su conductividad se emplea como conductor eléctrico.

    • Por su conductividad calorífica se utiliza en serpentines de refrigeración, calderas de locomotoras, hornos y en todo tipo de tuberías de calefacción.

    • Debido a su resistencia a la corrosión, se utiliza en la fabricación de tuberías que van a estar en contacto con líquidos de industrias químicas, en recipientes y en revestimiento electrolítico de otros metales.

    • Se utiliza aleado con el cinc: latones.

    • Aleado con el estaño: bronce.

    LATONES: Tienen hasta un 50% de cinc, aumentando con este porcentaje las resistencias mecánicas.

    • Ordinarios:

    • Para forja:

    • Latones rojos:

    • Metal de dorar.

    • Bronce comercial.

    • Semirojos.

    • Bajos.

    • Latones amarillos:

    • Muelles.

    • Cartuchería.

    • Altos.

    • Metal Munt.

    • Para fundir.

    • Especiales:

    • Aluminio.

    • Hierro.

    • Plomo.

    • Manganeso.

    • Estaño.

    • Silicio.

    El latón es una aleación de cobre y cinc. Mantiene las propiedades del cobre, siendo más económico. Aumenta la fusibilidad y la trabajabilidad. Facilita el moldeo y aumenta algo las resistencias mecánicas.

    Si predomina el cinc es de color gris oscuro hasta blanco plateado.

    Si predomina el cobre va del amarillo rojizo al rojo.

    Es menos resistente a la corrosión atmosférica, pero suficiente. Resiste las aguas de mar, la acción del ácido sulfúrico y del ácido clorhídrico.

    Aumenta su resistencia con los tratamientos mecánicos en frío.

    ORDINARIOS: La aleación es sólo de cobre y cinc, sin ningún elemento más.

    • De fundir: Son latones que se obtienen para piezas moldeadas. Se les suele añadir otro elemento.

    • Para forja:

    • Rojos:

    • Metal de dorar: El porcentaje de cinc llega al 5%. Se utiliza en joyería por su parecido al oro.

    • Bronce comercial: Tiene un 10% de cinc. También se utiliza en joyería y decoración.

    • Semirrojo: Con el 15% de cinc. Se utiliza para radiadores de automóviles.

    • Bajo: Con un 20% de cinc. Se utiliza para tubos flexibles.

    • Amarillos:

    • De muelles: Con un 25% de cinc. Para muelles y resortes.

    • Cartuchería: Con el 30% de cinc. Es el más dúctil de los latones. Se utiliza para embutición y estampado. Se emplea para vainas de cartuchos.

    • Altos: Con el 35% de cinc. Para agujas.

    Tratamientos para latones ordinarios:

    Mecánicos: Laminados en frío aumentan su resistencia. También admiten el recocido, el temple y el revenido.

    ESPECIALES: Además del cobre y el cinc, aparece el níquel, el aluminio, el plomo, el silicio, el estaño, etc...

    Se trata de sustituir al bronce (cobre y estaño), que es más caro que el latón.

    • Al aluminio: Éste aumenta la resistencia mecánica y a la corrosión.

    • Al hierro: Se utiliza en latones con bajas proporciones de cobre (alrededor del 1% de hierro). Aumenta la dureza y la resistecia a tracción en menor medida.

    • Al plomo: Al ser insoluble en los latones, el plomo está en froma de pequeñas cápsulas. Mejora la maquinabilidad y baja algo la resistencia. (Más o menos el 2% de plomo).

    • Al manganeso: Se utiliza para un producto llamado mangalcapa (alpaca). El manganeso (hasta un 5%) da un color brillante, se puede pulimentar y es bastante decorativo.

    • Al estaño: Aumenta la resistencia a tracción y a la corrosión. Se emplea para tubos de condensadores.

    • Al silicio: Con un 1'5% de silicio. Para la fabricación de válvulas, bombas, engranajes. Aumenta la resistencia a tracción y la fluidez del baño de fusión. También aumenta la resistencia a la corrosión.

    Aplicaciones:

    Por la brillantez y buen color se utiliza en joyería para imitación de oro.

    Por su ductilidad, sobre todo los latones amarillos, se utilizan para piezas de embutición y cartuchos.

    Por la resistencia a corrosión, sobre todo al estaño y al silicio, se emplean para maquinaria marina.

    Por ser más baratos, se utilizan en sustitución del bronce.

    BRONCE: Es una aleación de cobre y estaño.

    La influencia del estaño es más fuerte que la del cinc. Tiene un peso específico de 7'2-8'9. Cuanto más estaño tiene, más ligero es.

    El color varía desde blanco brillante hasta rojo pálido.

    La conductividad eléctrica disminuye con el aumento del porcentaje de estaño.

    PROPIEDADES MECÁNICAS: Mejoran hasta un porcentaje aproximadamente del 12% de estaño. A partir de ahí decrecen. La resistencia a la corrosión aumenta en función del estaño. A la oxidación tiene el mismo comportamiento que el cobre. Resiste todo tipo de aguas, aunque la de mar menos que los latones. También resiste el ácido sulfúrico, el nítrico y los ácidos orgánicos.

    Color:

    Con un 1% de estaño van de rojizo pálido a rosa.

    Con un 14% de estaño son amarillos.

    Con un 30% de estaño son blancos.

    CLASES:

    • Bronces ordinarios: Son aquellos compuestos sólo por cobre y estaño. Los porcentajes varían y en función de ellos las características mecánicas. A mayor porcentaje de estaño (5-16%), aumenta la resistencia a tracción, el límite elástico y la dureza, y disminuye el alargamiento (sobre todo a partir del 9%).

    • Bronce:

    • Bronce de medallas: Con un 5-8% de estaño. Tiene muy buenas cualidades de moldeo. Es resistente a la corrosión.

    • Bronce de cañones: Con un 8-12% de estaño. Para la fabricación de cañones. Tiene buena resistencia a la corrosión y mejores características mecánicas que el anterior.

    • Bronce fosforoso: Aparece el fósforo en proporciones muy pequeñas (0'03-`025%). Se consigue mayor fluidez para el moldeo, piezas más compactas, de más alta calidad que las anteriores.

    • Bronce rojo: Con un 5-15% de estaño y pequeñas cantidades de cinc (2-5%) y plomo (1-2'5%). Estos componentes aportan mayor fusibilidad, es más fácil su mecanización. Para piezas fabricadas en serie. Se producen piezas con menos poros que las anteriores. Son algo más baratos que los fosforosos.

    TRATAMIENTOS MECÁNICOS PARA LOS BRONCES ORDINARIOS: Admiten la laminación, el trefilado y la forja. Si son en frío aumentan la dureza aunque luego se deben recocer para mejorar la acritud. Admiten el recocido, el temple y el revenido.

    APLICACIONES:

    • Por sus buenas cualidades frente al rozamiento, se emplea para cojinetes.

    • Por su moldeabilidad y resistencia a la corrosión en elementos de fontanería e industriales.

    • Por su belleza en medallas, monedas, estatuas y adornos.

    • Por su buena sonoridad en campanas.

    • Bronces especiales: No son bronces, sino aleaciones de cobre con otro elemento.

    • Al aluminio: Con aluminio hasta un 12%. Se les llama cuproaluminio. Los hay complejos (con más componentes: plomo, hierro, níquel). Dan productos muy diversos. En general se utilizan para monedas, contadores de agua y de gas, ejes de bombas, turbinas, hélices.

    • Al manganeso: Fundamentalmente, el manganeso cambia el color del cobre. Lo hace blanco en un 12% y marrón oscuro en un 30%. Se utiliza para resistencias eléctricas. También existen bronces al manganeso complejos.

    • Al níquel: Con un 10-67% de níquel. Aumenta la resistencia a tracción y la dureza, pero disminuye el alargamiento. La alpaca es el más famoso, siendo complejo (60-65% de cobre, 12-22% de níquel, 18-23% de cinc). Hay una gran variedad. Es blanco, más cuanto más níquel tiene. Funde a 950° C. Su peso específico es 8'3-9'7. Tiene buena resistencia a tracción y dureza. También es conocido como plata alemana. Se utiliza para cuchillería, relojería e instrumentos de música.

    • Al plomo: Con el 40% de plomo. Pueden aparecer estaño, níquel y cinc en pequeñas cantidades. Aumenta el alargamiento. Se utiliza para piezas sometidas a choques: Cojinetes para motores diesel, laminadores.

    • Bronce conductor: Es una aleación de cobre y magnesio, cadmio y estaño en proporciones menores al 1%. Se utilizan como conductores de la corriente eléctrica de baja densidad. Son menos conductores pero más resistentes. Para hilos de teléfono, de antena. Aguantan su propio peso.

    ESTAÑO: Se obtiene de la casiterita SnO2 (78'6%) y de la estagnina S4SnFeCu2 (27'6%).

    SnO2 + C __! CO2 + Sn

    En estado puro casi no se encuentra. Se obtiene por reducción de carbono en hornos de reverbero. Se desprende el CO2 y queda el estaño.

    Peso: 7'3 Kg/dm3.

    Fusión: 232° C.

    Evaporación: 2270° C.

    A temperatura superior a 18° C es de color blanco.

    Por debajo de esa temperatura toma tonalidades grises.

    A -50° C se reduce a polvo.

    Es muy maleable (mejor a 100° C).

    Se obtienen laminas de 0'0025 mm.

    Tiene poca ductilidad.

    Es blando, de dureza Brinell 12.

    Se puede tornear, pero embota las limas.

    Al doblar una barra suena el grito de estaño.

    Se utiliza para la hojalata, para bronces, como componente de aleaciones antifricción, para recubrir la parte interior de tubos y para soldaduras blandas (50% de estaño y 50% de plomo).

    ZINC: Se obtiene de:

    Calamina: CO3Zn.

    Blenda: SZn.

    CO3Zn __! ZnO + CO2

    SZn + O2 __! ZnO + SO2

    OZn + C __! Zn + CO

    No se encuentra en estado puro. Se puede obtener por vía húmeda o por vía seca. Una vez en óxido, se reduce por el carbono. Suele tener impurezas y hay que someterle a un afino.

    Es blanco brillante hacia gris.

    A temperatura normal es quebradizo.

    A temperatura de 100-150° C es maleable.

    A más de 200° C es quebradizo.

    Es poco resistente (3 Kg/mm2 a tracción).

    Es blando, con una dureza Brinell de 30-35.

    Adquiere mayor resistencia por la laminación.

    UTILIZACIÓN:

    • Por su resistencia a aguas potables y a la corrosión atmosférica se utiliza en planchas de cubiertas, para canalones, depósitos de agua, para revestir maderas. Se debe renovar con el tiempo y mejora aleándolo con aluminio o con plomo.

    • El zilloy es una aleación de cinc con 0'75-1'25% de cobre. Aumentan así la resistencia y el alargamiento. No es quebradizo y se utiliza para planchas para cubiertas corrugadas.

    • Por su bajo punto de fusión y su buena fluidez se utiliza para piezas de moldeo.

    • Con el 87% de cinc, el 4-10% de cobre y el resto de aluminio aumenta la resistencia y se utiliza para cojinetes para apoyo de ejes que no tengan que soportar esfuerzos.

    • También se utiliza como elemento de aleación: Como tratamiento anticorrosivo para el acero (galvanización, sherardización) y para pinturas protectoras.

    PLOMO: Se obtiene de:

    Cerusita: CO3Pb.

    Anglesita: SO4Pb.

    Galena: SPb.

    PbO + C __! Pb + CO2

    SPb + Fe __! Pb + SFe

    SO4Pb + SPb __! 2Pb + 2SO2

    PbO + Fe __! Pb + OFe

    No se encuentra en estado nativo. Después de su obtención sigue teniedo impurezas y hay que eliminarlas mediante el afino.

    Peso específico: 11'3. Es muy pesado.

    Es de color blanco brillante.

    Es blando.

    Tiene muy pocas resistencias (2 Kg/mm2 a tracción).

    Es muy dúctil.

    Funde a 327° C.

    Resiste las aguas potables.

    Resiste el ácido sulfúrico.

    Le atacan las aguas muy puras, las aguas destiladas, el ácido nítrico, el ácido cítrico y los alcalis.

    Se puede extrusionar y trefilar obteniendo láminas e hilos.

    Se utiliza aleado con otros metales

    Con el tiempo envejece.

    UTILIZACIONES:

    • Para fontanería.

    • En forma de planchas para revestimientos de depósitos de agua potable o de ácido sulfúrico, para placas de asiento.

    • Para baberos de plomo (encuentros en cubierta).

    • En forma de tubos para suministro de ácido sulfúrico.

    • Como alambre para fusibles.

    • También se utiliza como pigmento. El albayalde es un pigmento blanco (carbonato de plomo).

    • Como componente del minio de plomo.

    • Con el arsenico como insecticida.

    • Los silicatos de plomo como esmalte y para vidrios al plomo.

    • Con el estaño para soldaduras blandas.

    • Con el 0'9% de arsenico para perdigones.

    • Aleado con metales antifricción.

    • Con el 5-25% de antimonio aumenta su dureza y con el tiempo la resistencia.



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