Metales

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL
Departamento de Ingeniería Civil
Cátedra Tecnología de los Materiales
Unidad Temática N°4 “Metales”

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UNIDAD TEMÁTICA N°4
“METALES”
1. CLASIFICACIÓN DE LOS METALES
Los metales, desde el punto de vista tecnológico y de sus aplicaciones en ingeniería, se
pueden clasificar en:
Metales Ferrosos:
o Aceros
o Fundiciones
Metales No Ferrosos:
oAluminio y sus aleaciones
o Cobre y sus aleaciones
o Plomo
o Zinc
o Estaño
Los metales difícilmente se encuentran en estado puro en la naturaleza, sino combinados
químicamente con otros elementos formando compuestos como óxidos, silicatos,
carbonatos, etc, que reciben el nombre de minerales. A su vez, en los yacimientos
naturales estos minerales metalíferos aparecen mezclados con impurezasinútiles para su
explotación, llamadas gangas.
Para la obtención de los metales a partir de las materias primas (minerales), existen
diversos procesos, dentro de los cuales podemos citar:
Procesos termoquímicos
Fusión
Procesos electrolíticos
Una vez obtenidos los metales, los procesos de manufactura de los diversos elementos o
piezas metálicas pueden ser de variada índole, a saber:
Colado ovaciado:
o Moldes de arena
o Moldes permanentes
o Por inyección
o Moldeo de precisión
Laminación
Forjado
Extrusión
Trafilación
Estirado
2. METALES FERROSOS
2.1 Generalidades
El hierro no se utiliza prácticamente en estado puro, pero los metales ferrosos son sin
duda los más importantes y difundidos. Estos metales contienen hierro como componente
principal, una proporción variable decarbono y, eventualmente, otros elementos accesorios.
Podemos dividir este gran grupo de materiales en dos tipos principales: aceros y
fundiciones. Ambos son aleaciones Fe-C y la diferencia principal reside en el contenido de
carbono, el cual incide sobre las propiedades de los mismos:
Aceros: contenido de carbono inferior al 1.7%
Fundiciones: contenido de carbono superior al 1.7%UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL
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Los minerales más utilizados para la elaboración de los metales ferrosos son, en orden
de importancia, los siguientes:
Magnetita (Fe3 O4)
Hematita roja (Fe2 O3)
Hematita parda (Fe2 O3.2H20)
Siderita (CO3 Fe)
El conjunto de operaciones que se realizanpara separar un metal del mineral que lo
contiene se llama metalurgia de ese metal. La metalurgia de los metales ferrosos o
siderurgia se realiza en los llamados altos hornos, consistentes en grandes estructuras
metálicas de acero revestidas interiormente con ladrillos refractarios muy resistentes al
calor, los cuales son cargados con los siguientes elementos:
Mineral de hierro.
Combustible(carbón mineral, carbón vegetal, coque, etc).
Fundente, que tiene la función de combinarse con la ganga del mineral de hierro
para eliminar las impurezas.
El proceso se desarrolla en forma continua, ingresando los materiales mencionados por
el extremo superior del alto horno llamado tragante; mineral, combustible y fundente se van
incorporando en capas sucesivas. El combustible entra encombustión gracias a la
presencia de aire que se insufla por las toberas (orificios situados en la parte inferior) y
produce la reducción del óxido de hierro presente en el mineral dando como resultado el
hierro metálico. Paralelamente se produce la reacción entre el fundente y las impurezas del
mineral formando las escorias.
La temperatura va en aumento a medida que los materiales descienden através del alto
horno, alcanzando los 1500°C en la parte inferior del horno, llamada crisol. A esa
temperatura tanto el hierro metálico como las escorias se encuentran fundidos (en estado
líquido) y el menor peso específico de las escorias hace que éstas sobrenaden por encima
del hierro. Esto permite extraer del horno separadamente la escoria y el hierro fundido o
arrabio, en un proceso que se...