Aceros simples al carbono

ACERO Es una aleación de hierro-carbono con diferentes proporciones que puede llegar a un 2% de carbono. Sin embargo la mayoría de los aceros contienen menos de un 0.5% de carbono. Además pueden contener agregados e impurezas naturales como fósforo y azufre. PRODUCCIÓN DE HIERRO Y ACERO La mayoría del hierro se extrae de los minerales de hierro en altos hornos y se forma un material denominadoarrabio. Los principales minerales de hierro son: Magnetita con un 65% de hierro y Oxido Férrico con un 50%. Los materiales básicos empleados para fabricar arrabio son minerales de hierro, coque y caliza. El coque se quema como combustible para calentar el horno, y al arder libera monóxido de carbono, que se combina con los óxidos de hierro del mineral y los reduce a hierro metálico. La ecuación dela reacción química fundamental de un alto horno es: Fe2O3 + 3 CO --> 3 CO2 + 2 Fe La caliza de la carga del horno se emplea como fuente adicional de monóxido de carbono y como sustancia fundente. Este material se combina con la sílice presente en el mineral (que no se funde a las temperaturas del horno) para formar silicato de calcio, de menor punto de fusión. Sin la caliza se formaría silicatode hierro, con lo que se perdería hierro metálico. El silicato de calcio y otras impurezas forman una escoria que flota sobre el metal fundido en la parte inferior del horno. El arrabio producido en los altos hornos tiene la siguiente composición: un 92% de hierro, un 3 o 4% de carbono, entre 0,5 y 3% de silicio, del 0,25% al 2,5% de manganeso, del 0,04 al 2% de fósforo y algunas partículas deazufre. El arrabio del alto horno se transfiere normalmente en estado líquido a un horno de fabricación del acero. Por lo general el acero se obtiene por oxidación del carbón y otras impurezas en el arrabio hasta que el contenido de carbono se reduce al nivel requerido. El proceso más frecuente es el de soplado con oxígeno en un medio básico. El oxígeno puro reacciona con el baño líquido de hierro yforma oxido de hierro, este reacciona con el carbono y forma monóxido de carbono: FeO + C --> Fe + CO Antes de la reacción con el oxígeno se le adicionan fundentes formadores de escoria, principalmente cal. También es en este paso donde se le agregan los agentes y elementos de aleación.

Figura 1.

Una vez refinado el acero se vierte en moldes estacionarios o en forma continua. Finalmente esconducido a los trenes de laminación y conformado para formar los diferentes productos terminados. ESTRUCTURA DE LOS METALES Y SUS ALEACIONES. Origen de la estructura de los metales Pese a la apariencia externa de material homogéneo que presentan los metales y sus aleaciones en estado sólido, ellos están constituidos por pequeños cristales que se forman al solidificar la masa liquida de la quederivan. Estos cristales van formando grupos a partir de los núcleos de cristalización, a medida que avanza la formación de cristales estos empiezan a chocar y el crecimiento se detiene apareciendo contornos granulares. Los cristales así formados se denominan granos. Dentro de cada uno de los granos el ordenamiento cristalino es el mismo (si se trata de un metal puro), pero en cada grano elordenamiento queda distintamente orientado. Estructura cristalina La estructura cristalina es un modelo regular de tres dimensiones de átomos o iones en el espacio. Los principales componentes cristalográficos de los metales y sus aleaciones pertenecen al sistema cúbico o al hexagonal. En el sistema cúbico, la celda elemental tiene un átomo en cada vértice pudiendo tener un átomo en el centro del cubo (BCC,figura 2a), o también por un átomo en cada cara (FCC, figura 2b). El sistema hexagonal simple tiene átomos solamente en los vértices del paralelepípedo y en el hexagonal compacto(HCP, figura 2c) existe, además, otro átomo en el interior de cada celda. En el acero y en las aleaciones en general se encuentran átomos de los diferentes elementos constituyentes de la aleación en una misma celda....