MATERIALES PROPIEDADES DEL ALUMINIO, Apuntes de Materiales

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ALEACIONES PARA INGENIERÍA

Los metales y aleaciones poseen muchas propiedades útiles en la Ingeniería, por lo que

presentan gran aplicación en los diseños de Ingeniería. El hierro y sus aleaciones

(principalmente el acero).

Las aleaciones basadas en el hierro se denominan Aleaciones Ferrosas, estas son

Aleaciones en las que el constituyente fundamental es el hierro: Aceros y hierros

fundidos (Fundiciones). Y las que se basan en los demás metales aleaciones no ferrosas.

Aceros: Aleaciones Fe-C, que contiene de

0.008-2 % de carbono.

Hierros Fundidos: Aleaciones Fe-C, que

contienen de 2 a 6,67 % de carbono

Obtención del hierro y acero

Materias primas:

• Mineral de hierro
• Combustibles
• Fundentes

Minerales:

• Óxidos Hematita FeO 3 (70 % Fe)

Limonita 2 Fe 2 O 3. 3 H 2 O (60 % Fe)

Magnetita Fe 3 O 4

• Carbonatos Siderita CO 3 Fe
• Sulfuros Pirita S 2 Fe (46,6 % Fe)

Calcopirita S 2 FeCu (30,5 % Fe)

Para obtener una tonelada de arrabio líquido (hierro de primera fusión) se requiere:

• Dos toneladas de mineral
• Una tonelada de coke
• Media tonelada de fundente
• Tres toneladas de aire (3000 m

3

de aire)

Estudio del alto horno.

El alto horno es un horno de cuba (BARRIL) de eje vertical y de secciones

circulares que sirve para transformar el mineral de hierro en arrabio.

A. Partes del alto horno:

a. Tragante. Zona mas estrecha y alta de la cuba por donde se introduce la

carga.

**- El mineral de hierro: magnetita, limonita, siderita o hematita.

• Combustible: que generalmente es carbón de coque.
• Fundente: piedra caliza**

B. Funcionamiento:

El oxígeno del aire que se insufla en el fondo del horno por las toberas,

causa la combustión parcial del coke.

El calor producido eleva la temperatura del crisol a 1800

o

C

aproximadamente.

Al elevarse el monóxido de carbono, reduce químicamente al óxido de

hierro.

Esta reacción tiene lugar en la parte superior del horno, donde la

temperatura no excede los 400

o

C.

2 CO calorintenso 2

2 C O  

3 CO 2 Fe 3 CO 3

O

Fe   

Alto Horno

Al descender el mineral en la parte superior de la cuba a 200 o C, el mineral sufre desecación

Al llegar a la zona de 500 a 1000 o C, se produce la reducción indirecta del mineral de hierro

mediante el CO

La reducción indirecta reduce del 85 al 90 % de oxígeno del mineral

CO

O

CO 2 Fe 3

O

3 Fe   

CO 3 FeO CO 4

O

Fe   

FeO COFeCO

Alto horno y sus reacciones de reducción

En esta misma zona de reducción directa, tiene lugar la descomposición del carbonato de calcio

CO 3 Ca a 800

o C

El anhídrido carbónico (CO 2 ) es reducido por el C.

Parte del hierro formado se carbura desde temperaturas de 800 a 1200

o C

El carburo de hierro se diluye en el resto del metal.

Ca CaO CO 3

CO  

C 2 CO

CO  

C CO

3 Fe  2 COFe 

Cuando las temperaturas alcanzan temperaturas variables de 1000 a 1350 o C, comienza a

formarse la escoria

FeO 2

FeO SiO 2

Si O  

MnO 2

MnO SiO 2

Si O  

Fe SiO CaO Ca SiO 2 FeO 2 4

Fases de la fabricación del acero :

1. Oxidación. Se elimina, el exceso de carbono, silicio, manganeso y

fósforo.

2. Reducción. Se elimina el azufre y se reduce parte del óxido ferroso

formado en la fase de oxidación.

3. Dosificación. Se añaden los elementos de aleación (Cr, Ni, Mo, V, W,

Co, Mo, etc.). En forma de ferroaleaciones.

4. Superafino. Se complementa la eliminación de oxígeno del acero

(mediante la adición de aluminio)

Procesos de fabricación del acero

1. Afino en convertidores (Bessemer o Thomas (básico-cal)).