Materiales Férricos

Propiedades

• Conductores de calor y electricidad.
• Proceden de minas y han sido tratados posteriormente en la siderurgia.
• Gran dureza, elevada maleabilidad y gran plasticidad.
• Reciclables (fundir y conformar).
• Gran facilidad para formar aleaciones (mezcla estable de dos o más metales o un metal y un no metal a una temperatura superior a la de fusión). El resultado es un producto metálico.

1.1. Hierro

Características: Material de color blanco-grisáceo, dúctil, maleable, tenaz, con propiedades magnéticas. Se corroe. Muy abundante en la corteza terrestre.

Aleaciones: Formadas por constituyentes, cuya naturaleza varía en función de la concentración, composición química y temperatura:

• Ferrita: Magnética, resistente a la tracción, muy dúctil y maleable.
• Cementita: Es la más dura y frágil.
• Austenita: Blanda, dúctil y tenaz.
• Perlita.
• Ledeburita.

Minerales del hierro:

• Óxidos: magnetita (Fe3O4), hematites (Fe2O3), limonitas (Fe2O3nH2O).
• Carbonato: siderita (CO3Fe).
• Sulfuros de Fe: pirita (no se utilizan, S muy perjudicial).

Aplicaciones: Electroimanes, láminas metálicas galvanizadas…

1.2. Acero

Acero: Aleación Fe-C.

Características:

• Dúctiles y maleables.
• Su tenacidad disminuye al aumentar el % de C, pero su dureza y resistencia a la tracción aumentan.
• Se oxidan fácilmente.
• Se obtiene del arrabio, chatarra, ferroaleaciones.

Aceros aleados:

Mejoran las propiedades mecánicas por regulación de factores que influyen en la templabilidad.

• Mejoran las propiedades mecánicas a alta y baja temperatura.
• Aumentan la resistencia a la corrosión.

• Cobalto: Aumenta propiedades magnéticas, resistencia a la corrosión y abrasión.
• Cromo: Aumenta dureza, resistencia a la abrasión y corrosión, y tenacidad. Propiedades inoxidables. Aplicaciones: cuberterías, industria alimentaria.
• Manganeso: Aumenta la templabilidad.
• Molibdeno: Evita la fragilidad y aumenta la dureza.
• Níquel: Gran resistencia a la corrosión. Aumenta la resistencia a la tracción.
• Plomo: Favorece el mecanizado.
• Silicio: Proporciona elasticidad.
• Tungsteno o volframio: Aporta gran dureza. Aplicaciones: herramientas de corte.
• Vanadio: Aumenta la resistencia a la fatiga y a la tracción.

1.3. Fundiciones

Aleaciones Fe-C con >% de C.

Características:

• Baratas (por su fácil fabricación).
• Propiedades mecánicas aceptables: buena resistencia al desgaste, mayor resistencia a la oxidación…
• Absorben vibraciones mecánicas y atenúan ruidos.
• No admiten laminaciones ni deformaciones por forja.
• Es un material frágil y quebradizo.

2. Proceso Siderúrgico: Obtención del Acero

1º paso: Extracción mineral en la mina.

2º paso: Tratamientos preliminares:

• Tostación.
• Trituración.
• Molienda.
• Cribado o tamizado.
• Métodos de separación hidromecánica (flotación) o magnética.
• Aglomeración: briqueteado, nodulación, sinterizado y peletización.

3º paso: Preparación de la carga del alto horno:

a) Mineral de hierro.

b) Carbón de coque:

• Producir por combustión el calor necesario para reacciones de reducción.
• Fundir la mena.
• Producir gas reductor CO.
• Dar permeabilidad a la carga del alto horno y facilitar el paso del gas.

c) Fundentes

• Bajar el punto de fusión de la ganga.
• Reaccionar químicamente con las impurezas para formar la escoria.

4º paso: Obtención de arrabio en el alto horno.

5º paso: Transporte del arrabio:

El arrabio se vierte en una cuchara torpedo y se somete a desulfuración para:

a) Hornos de afinado: para transformarlo en acero.

b) Zona de lingoteras: lingotes permanentes.

6º paso: Afino del acero.

2.1. Alto Horno

Zonas del alto horno:

• Tragante (salida de gases).
• Cuba (zona de desecación).
• Vientre (zona de reducción).
• Etalaje (zona de carburación).
• Crisol (zona de fusión).
• Toberas.
• Piquera de escoria.
• Piquera de arrabio.

2.2. Afino del Acero

Objetivos del afino:

• Reducir la proporción de carbono.
• Eliminar impurezas.
• Añadir elementos que le confieran propiedades especiales.

Procedimientos de fabricación de acero:

1. Por oxígeno: LD.
2. Por horno eléctrico.
3. Por aire: Convertidores Bessemer y Thomas (en desuso).
4. Por horno Martin-Siemens (en desuso).

2.3. Transformación del Acero

Después del afino – Metalurgia secundaria.

• Ajuste de la composición.
• Desulfuración.
• Desgasificación.
• Calentamiento.

a) Colada del acero

1. Colada convencional: sobre moldes de las piezas.
2. Colada sobre lingoteras: de forma directa o mediante sifón.
3. Colada continua: el más reciente y el mejor.

b) Horno de fosa:

Evita que existan grandes diferencias de temperatura en el lingote y así se evitan posibles roturas internas.

c) Trenes de laminación

• Caliente.
• Frío.