Metales y sus aleaciones en ingenieria

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METALES Y SUS ALEACIONES EN INGENIERA
Hierro, acero al carbono, acero de aleación.

En la familia de las aleaciones basadas en el hierro, la principal diferencia es el contenido de carbono.

Designación Contenido de carbono (%)

Hierro forjado 0 – 0.05
Acero (forjado y fundido) 0.05 – 2.0
Hierro Colado blanco 2.0 – 4.5
Hierro maleable 2.5 – 3.0
Hierro gris 3.0 – 4.0
Hierrodúctil 3.5 – 4.5

Para estudiar la importancia de las aleaciones de hierro, se puede hacer alusión a las partes que conforman un carro típico.
Carrocería: acero con bajo contenido de carbono
Chasis: acero soldado
Motor: 95% de hierro fundido y hierro dúctil
Engranajes, ejes, resorte: acero aleado
Discos de los frenos: hierro colado
Coraza de ejes, diferencial: hierro maleable o dúctilParachoques: acero

OBTENCIÓN:
Las fuentes principales del hierro son minerales, de los cuales los más importantes que se emplean son: hematita Fe2O3 y limonita Fe3O3.xH2O.
La mayoría de los minerales contienen entre 50 y 60% de hierro, el resto son alúmina Al2O3, Sílice SiO2, piedra Caliza CaCO3.

Las materias primas necesarias para hacer una tonelada de hierro de primera fundición (de altohorno – cubilote) son aproximadamente dos toneladas de mineral y chatarra, una tonelada de coque, media tonelada de fundentes (piedra caliza y dolomita CaMg(CO3)2) y cerca de tres y media tonelada de aire.
La función de un fundente consiste en reaccionar con las impurezas principales para formar una escoria de baja fusión.
La escoria es más liviana que el hierro fundido y flota sobre éste en elhorno. La composición típica de hierro de primera fundición es:
Carbono 4%, Silicio 1.5 %, manganeso 1.0%, azufre 0.04%, fósforo 0.4% y el resto hiero.

El acero se fabrica partiendo del hierro de primera fusión y chatarra. Las impurezas contenidas en la carga (carbono, silicio, manganeso, fósforo, azufre) se oxidan y escapan en forma de gases o se combinan con los materiales fundentes paraconstituir la escoria. Este proceso se realiza en el horno de hogar abierto, en convertidos de oxígeno (Bessemer), en hornos eléctricos, haciendo pasar el chorro de aire a través del metal fundido junto con los fundentes.
Pueden agregarse algunos elementos de aleación, antes de fusión, para obtener un acero de aleación.

Acero al carbono.
Se produce en cantidades mayores que cualquier otra aleaciónferrosa.
Sus propiedades son muy sensibles al contenido de carbono.

Aceros de bajo contenido de carbono (hasta 0.25%)
Más dúctiles y blandos de los aceros, no se endurecen de manera apreciable por el tratamiento térmico (calentamiento y enfriamiento por inmersión)
Se trabaja muy bien en frío (estampado, laminado, embutido), tiene facilidad para ser soldado.
Las aplicaciones típicas:carrocería y chasis de los automóviles, recipientes de hojalata, miembros estructurales como vigas en I, remaches, etc.

Aceros de contenido medio de carbono (0.30 a 0.50%)
Tienen suficiente carbono para permitir la formación de martensita dura, por lo tanto se sujetan frecuentemente al tratamiento térmico (templado) para mejorar sus propiedades.
Aleaciones típicas: ejes, cigüeñales, partes forjadas,elementos de máquinas, engranes, pernos y tuercas.

Aceros de alto contenido de carbono (0.55 a 0.95%)
Más duros, fuertes y menos dúctiles, los que mejor responden al tratamiento térmico. Casi siempre se utilizan como templados, con el fin de desarrollar su mejor combinación de dureza, resistencia y tenacidad. No se pueden soldadura con facilidad.
Aplicaciones típicas. Herramientas agrícolasde corte, alambre de alta resistencia a la tensión (cuerdas de instrumentos musicales), resortes, sierras, brocas, cuchillas.

Aceros de Aleación:
Contienen cantidades apreciables de elementos de aleación, además del carbono. Los elementos de aleación afectan la estabilidad de las fases conocidas como ferrita, austenita, carburos y grafito y tienen así el control de las propiedades de...
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