Aluminio
Combustion del magnesio
Cobre
Oro
Pulverimetal·lurgia
diumenge, 5 de juny del 2011
dissabte, 4 de juny del 2011
Treball sobre el coure, el llautó i el bronze
El coure el_llauto_i_el_bronze
View more presentations from jomidal.
Fet per Miguel.
El Coure, el Bronce i el llautò
View more presentations from jomidal.
Fet per David.
Problemes de metalls no ferrics
1.- Consultant les taules identifica quin metall i aliatge és el:
a) més dens: plom --- bronze
b) més lleuger: magnesi --- aliatge ultralleuger
c) millor conductor de calor: coure --- duralumini
d) millor conductor elèctric: coure --- duralumini
e) més dur: titani --- fossa
f) més tou: plom --- bronze
g) més rígid: níquel i ferro --- acer
h) més elàstic: titani --- llautó
i) més plàstic: plom --- acer (baix en carboni)
j) menys resistent mecánic: plom --- bronze
2.- Compara la densitat i les propietats mecàniques de l’alumini pur i del duralumini i indica quina es la propietat que té una millora més important en el duralumini. Quines propietats empitjoren respecte del metall pur?
El duraluminio pertenece a la familia de las aleaciones aluminio-cobre. Presentan una elevada resistencia mecánica a temperatura ambiente, sin embargo, su resistencia a la corrosión, solidabilidad y aptitud para el anodizado son bajas. I tiene una densidad de 2.85 g/cm3 es un poco más denso que el aluminio 2,70g/cm3.
Actvitats complementàries
1> Els metalls més lleugers són:
a) Magnesi i titani.
b) Magnesi i alumini.
c) Alumini i titani.
d) Zinc i alumini.
2> L’aliatge més rígid és:
a) El bronze.
b) El duralumini.
c) L’acer.
d) El zamak.
3> L’ànode i el càtode són:
a) Els components principal i secundari d’un aliatge.
b) Uns elèctrodes que se submergeixen en un electròlit
per tal de fer l’afinament electrolític d’un metall.
c) Uns elèctrodes utilitzats en el procés de la pulverimetal·lúrgia per tal de fer la sinterització.
d) Els compostos que ajuden a la formació d’escòries.
4> Els metalls que fonen a una temperatura més elevada són:
a) El plom i l’alumini.
b) El ferro i el magnesi.
c) El titani i el ferro.
d) El ferro i el níquel.
5> La concentració consisteix en:
a) La reducció del volum de la ganga en un aliatge.
b) L’augment de la puresa d’un metall.
c) La separació de la mena i la ganga d’un mineral per mitjans físics.
d) La separació de la mena i la ganga d’un mineral per
mitjans químics.
6> Quan un material augmenta la seva duresa com a conseqüència d’una deformació en fred, es diu que presenta:
a) Calcinació.
b) Resistència mecànica.
c) Duresa freda.
d) Acritud.
7> Els metalls més apropiats per fer bescanviadors de calor són:
a) El coure i l’alumini.
b) L’alumini i el magnesi.
c) El coure i el ferro.
d) L’alumini i el titani.
8> El millor material per aïllar de les radiacions és:
a) La fosa.
b) El plom.
c) El magnesi.
d) El zamak.
9> Amb la pulverimetal·lúrgia s’aconsegueix:
a) Obtenir peces de materials molt durs i que fonen a temperatures molt elevades.
b) Reduir la quantitat de mineral que s’extreu de la mina.
c) Augmentar la duresa dels metalls en comparació amb la
seva obtenció per fusió i emmotllament.
d) Obtenir peces metàl·liques per electròlisi de les pólvores metàl·liques sense necessitat d’utilitzar forns.
10> El metall més utilitzat en revestiments antioxidants i que
és poc resistent als esforços mecànics és:
a) El zinc.
b) L’alumini.
c) El plom.
d) L’estany.
Activitats d'avaluació
1> Quin és el punt de fusió i la densitat del coure? Anomena un mineral i tres
propietats d’aquest metall.
El punt de fusió del coure és de 1083ºC i la seva densitat és de 8940. Tres minerals d'aqust metall son la Calcocita, Calcopirita i Malaquita.
2> Què són el llautó i el bronze? Per a què s’utilitzen?
Els llautons són aliatges de coure i zinc. Els llautons s’utilitzen per decoració, instruments musicals, vàlvules, etc.
Els bronzes són aliatges de coure i qualsevol altre metall diferent del zinc. El bronze s’utilitza en la fabricació de coixinets, vàlvules, decoració, etc.
3> Anomena un mineral, el punt de fusió i la densitat de l’alumini.
El principal mineral del qual s'extreu l'alumini es la Bauxita. El punt de fusió de l'alumini és 660ºC i la seva densitat és de 2710.
5> Anomena tres aplicacions de l’alumini.
L’alumini s’utilitza per a cables elèctric, estris de cuina, envasos, etc.
6> Anomena alguna de les principals aplicacions actuals del plom.
Reversitment interior de dipòsits de la indústria química. Barrera de protecció de sorolls, vibracions, raigs X i raig gamma.
7> Com s’anomenen els aliatges del magnesi?
S'anomenen aliatges ultralleugers.
8> Què és el sinteritzat?
Tractament tèrmic per incrementar la força i la resistència de la peça creant enllaços forts entre les partícules que acaben unint-se en un sol bloc amb la forma d'un motllo determinat.
a) més dens: plom --- bronze
b) més lleuger: magnesi --- aliatge ultralleuger
c) millor conductor de calor: coure --- duralumini
d) millor conductor elèctric: coure --- duralumini
e) més dur: titani --- fossa
f) més tou: plom --- bronze
g) més rígid: níquel i ferro --- acer
h) més elàstic: titani --- llautó
i) més plàstic: plom --- acer (baix en carboni)
j) menys resistent mecánic: plom --- bronze
2.- Compara la densitat i les propietats mecàniques de l’alumini pur i del duralumini i indica quina es la propietat que té una millora més important en el duralumini. Quines propietats empitjoren respecte del metall pur?
El duraluminio pertenece a la familia de las aleaciones aluminio-cobre. Presentan una elevada resistencia mecánica a temperatura ambiente, sin embargo, su resistencia a la corrosión, solidabilidad y aptitud para el anodizado son bajas. I tiene una densidad de 2.85 g/cm3 es un poco más denso que el aluminio 2,70g/cm3.
Actvitats complementàries
1> Els metalls més lleugers són:
a) Magnesi i titani.
b) Magnesi i alumini.
c) Alumini i titani.
d) Zinc i alumini.
2> L’aliatge més rígid és:
a) El bronze.
b) El duralumini.
c) L’acer.
d) El zamak.
3> L’ànode i el càtode són:
a) Els components principal i secundari d’un aliatge.
b) Uns elèctrodes que se submergeixen en un electròlit
per tal de fer l’afinament electrolític d’un metall.
c) Uns elèctrodes utilitzats en el procés de la pulverimetal·lúrgia per tal de fer la sinterització.
d) Els compostos que ajuden a la formació d’escòries.
4> Els metalls que fonen a una temperatura més elevada són:
a) El plom i l’alumini.
b) El ferro i el magnesi.
c) El titani i el ferro.
d) El ferro i el níquel.
5> La concentració consisteix en:
a) La reducció del volum de la ganga en un aliatge.
b) L’augment de la puresa d’un metall.
c) La separació de la mena i la ganga d’un mineral per mitjans físics.
d) La separació de la mena i la ganga d’un mineral per
mitjans químics.
6> Quan un material augmenta la seva duresa com a conseqüència d’una deformació en fred, es diu que presenta:
a) Calcinació.
b) Resistència mecànica.
c) Duresa freda.
d) Acritud.
7> Els metalls més apropiats per fer bescanviadors de calor són:
a) El coure i l’alumini.
b) L’alumini i el magnesi.
c) El coure i el ferro.
d) L’alumini i el titani.
8> El millor material per aïllar de les radiacions és:
a) La fosa.
b) El plom.
c) El magnesi.
d) El zamak.
9> Amb la pulverimetal·lúrgia s’aconsegueix:
a) Obtenir peces de materials molt durs i que fonen a temperatures molt elevades.
b) Reduir la quantitat de mineral que s’extreu de la mina.
c) Augmentar la duresa dels metalls en comparació amb la
seva obtenció per fusió i emmotllament.
d) Obtenir peces metàl·liques per electròlisi de les pólvores metàl·liques sense necessitat d’utilitzar forns.
10> El metall més utilitzat en revestiments antioxidants i que
és poc resistent als esforços mecànics és:
a) El zinc.
b) L’alumini.
c) El plom.
d) L’estany.
Activitats d'avaluació
1> Quin és el punt de fusió i la densitat del coure? Anomena un mineral i tres
propietats d’aquest metall.
El punt de fusió del coure és de 1083ºC i la seva densitat és de 8940. Tres minerals d'aqust metall son la Calcocita, Calcopirita i Malaquita.
2> Què són el llautó i el bronze? Per a què s’utilitzen?
Els llautons són aliatges de coure i zinc. Els llautons s’utilitzen per decoració, instruments musicals, vàlvules, etc.
Els bronzes són aliatges de coure i qualsevol altre metall diferent del zinc. El bronze s’utilitza en la fabricació de coixinets, vàlvules, decoració, etc.
3> Anomena un mineral, el punt de fusió i la densitat de l’alumini.
El principal mineral del qual s'extreu l'alumini es la Bauxita. El punt de fusió de l'alumini és 660ºC i la seva densitat és de 2710.
5> Anomena tres aplicacions de l’alumini.
L’alumini s’utilitza per a cables elèctric, estris de cuina, envasos, etc.
6> Anomena alguna de les principals aplicacions actuals del plom.
Reversitment interior de dipòsits de la indústria química. Barrera de protecció de sorolls, vibracions, raigs X i raig gamma.
7> Com s’anomenen els aliatges del magnesi?
S'anomenen aliatges ultralleugers.
8> Què és el sinteritzat?
Tractament tèrmic per incrementar la força i la resistència de la peça creant enllaços forts entre les partícules que acaben unint-se en un sol bloc amb la forma d'un motllo determinat.
divendres, 3 de juny del 2011
Metalls no ferrics
A més del ferro i l’acer a la indústria s’utilitzen altres metalls i també diferents tipus d’aliatges. A la natura és molt estrany trobar metalls en estat pur (or, coure) quan se’n troba algun li afegim l’adjectiu nadiu a la part posterior. La majoria dels minerals es troben barrejats amb un altre element o roca, la qual anomenem ganga, la part del metalls s’anomena mena i el conjunt de tots dos forma el mineral. El procediment habitual per l’obtenció dels diferents metalls consisteix en l’aplicació del procés metal·lúrgic.
El procés habitual per l’obtenció dels diferents metalls consisteix en l’aplicació del procés metal•lúrgic a les menes. L’alumini forma un òxid conegut com aluminia, que es troba en una concentració del 60% en massa al mineral conegut com bauxita. Aplicant-li un procés metal•lúrgic adequat s’aconsegueix separar l’alumini de l’oxigen i de la resta de materials que componen la bauxita, obtenint industrialment l’alumini.
Igual que a la siderúrgia hi ha un procés específic per a cada tipus de metall, o fins i tot poden haver dos tipus diferents per extreure un metall de minerals diferents. Però, la majoria dels processos tenen alguns passos en comú.
Enriquiment del material.
Consisteix en preparar el producte obtingut a la mina per a l’aplicació d’accions posteriors.
Normalment s’utilitzen les accions següents: trituració i concentració.
- Trituració: reducció per mitjans mecànics de la grandària de les roques. L’objectiu es incrementar la superfície exterior del producte i facilitar les accions posteriors.
- Concentració: separació de la mena i la ganga per mitjans físics, es a dir, sense que hi hagi reaccions químiques.
Reducció.
La reducció consisteix en la separació de la màxima quantitat de l’element químic desitjat (el metall) de la resta d’elements químics amb els quals es troba combinat tot formant els compostos.
Gairebé sempre es fa aplicant altes temperatures en forns per aconseguir la fusió del metall.
Sempre que es tracta d’òxids s’utilitza de reductor el carboni per la seva afinitat a l’oxigen. A vegades cal afegir algun altre element químic per facilitar l’extracció de les impureses.
Sovint el metall no es troba en format d’òxid, cal aplicar una torrefacció o tostació o calcinació prèvia per transformar-lo en òxid, abans d’aplicar la reducció.
Afinament
Molt sovint, el metall fos obtingut als forns no té la puresa necessària per a moltes de les aplicacions industrials caldrà aplicar-hi un procés d’eliminació d’impureses per obtenir-ho amb la màxima puresa. Aquest procés és l’afinament. Consta de dos processos:
• Afinament tèrmic: es realitza en forns de reverber aplicant oxigen, carbó i productes químics.
• Es realitza en uns recipients anomenats tancs que contenen un producte químic en fase líquida (electròlit líquid) on es submergeixen uns elements conductors elèctrics o electròlits. En conectar els elèctrodes a una tensió elèctrica de CC s’aconsegueix separar químicament els àtoms de metall que s’anirà dipositant en el càtodes de les impureses que queden dissoltes a l’electròlit i es precipiten al fons del tanc.
Procés de Trituració, Concentració, torrefacció,Reducció i Afinament Tèrmic i Electrolític:
2. Propietats dels metalls i els aliatges.
- Densitat: massa especifica d’un cos o fluid, la quantitat de matèria que hi ha per unitat de volum.
- Temperatura de fusió: magnitud que indica el grau de temperatura d’un cos mesurant-li l’energia tèrmica en relació amb la de d’un altra. En el SI es mesura en kelvins. En l’ús quotidià ens referim a graus. La temperatura està relacionada amb l’energia cinètica dels àtoms, molècules que formen el cos. Així les molècules d’un cos calent vibraran més que les de un cos fred. La temperatura afecta a l’estat de la matèria, a la conductivitat elèctrica i a la velocitat de les reaccions químiques.
- Mòdul elàstic(rigidesa): és la relació entre la tensió de tracció i l’allargament unitari d’un material sòlid mentre no s’hagi accedit al límit elàstic.
- Límit elàstic: és la tensió màxima que un material elàstic pot suportar sense patir deformacions permanents. Si apliquem tensions superiors a aquests límit, el material experimenta deformacions permanents i no recupera la seva forma original en retirar les càrregues.
- Resistència al trencament(resistència mecànica): és l’esforç màxim que pot suportar el material abans de trencar-se.
- Allargament unitari(plasticitat): és la relació entre l’allargament i la longitud inicial de la proveta assajada que expressa l’allargament d’aquesta per unitat de longitud.
- HBW(duresa): mesura la resistència al ratllat dels materials. En la metal•lúrgia la duresa es mesura mitjançant l’assaig de penetració. Es pot mesurar d’acord amb l’escala de Mohs.
- Resistivitat elèctrica: representa la seva capacitat a oposar-se a la circulació del corrent elèctric. Es correspon amb la resistència elèctrica d’un tros de material d’un metre de longitud i d’un metre quadrat de secció, s’expressa en ohms per metre. (Ω•m) –òhmmetre- la resistivitat permet classificar els materials en conductors, semiconductors i aïllants. No hi ha cap aïllador perfecte (p=∞), ni cap conductor perfecte (p=0).
- Conductivitat tèrmica: és la mesura de la facilitat amb la que al calor passa a través d’un material i depèn únicament de la natura del material i no de la seva forma. Tècnicament és la quantitat de calor que passa per unitat de temps.
- Coeficient de dilatació lineal: és el quocient que mesura el canvi relatiu de longitud o volum que es produeix quan un sòlid o fluid dins d’un recipient experimenta un canvi de temperatura experimentant una dilatació tèrmica.
- Dilatació tèrmica: fenomen que provoca la variació de les dimensions d’una substància especialment dels materials metàl•lics en resposta a canvis en la seva temperatura.
3. El Coure
El coure (Cu) ha estat uns del primer metalls utilitzats pels humans molt abans del ferro, la metal•lúrgia del qual es va iniciar 4mil cinc-cents anys abans de crist.
El coure es troba a partir de minerals com la calcocita, la calcopirita o la malaquita.
És un metall amb poca abundància a la natura, però per altra banda s’hi pot trobar en grans quantitats a Xile (productor mundial del 16% del total).
El coure és un material molt dens, tou i plàstic que es pot treballar molt bé en fred to i que presenta acritud (acritud: fenomen que consisteix en l’augment de duresa i de resistència mecànica que experimenta un metall quan el deformem en fred). Té una gran conductivitat tèrmica i elèctrica i resisteix molt bé la corrosió. Les aplicacions més usades al mercats són els cables elèctrics, les calderes i les canonades d’aigua i gas, entre d’altres.
Amb el coure podem fer dos tipus d’aliatges: els llautons i els bronzes.
- Llautons: aliatges de coure i zinc. Utilitzar el zinc millora les propietats mecàniques del coure, disminueix el punt de fusió i fa que sigui més fàcil utilitzar-lo per a l’obtenció d’objectes per emmotllament. Per contra el zinc redueix la conductivitat elèctrica i tèrmica del coure. Els llautons que conten coure i zinc s’anomenen llautons ordinaris tot i que si superen el 50% de zinc no tenen aplicacions industrials perquè són massa durs i fràgils. Quan s’incorporen altes elements s’obtenen llautons especials.
Els llautons s’utilitzen per decoració, instruments musicals, balboes, bombes (aigua), maquinària marina, etc.
- Bronzes: aliatge de coure i qualsevol altre metall diferent del zinc. Quasi sempre l’estany ha estat el principal element d’aliatge. L’estany millora les propietats de emmotllament del coure i afegit en petites proporcions (menys d’un 12%) augmenta la seva duresa i resistència al desgast per fregament. També millora la resistència a la corrosió (especialment aigua de mar i carburants). L’efecte negatiu és la reducció de la conductivitat tèrmica i elèctrica respecte a la del coure.
El bronze s’utilitza en la fabricació de coixinets, vàlvules, decoració, etc.
Coure al mineral.
Tubs de coure.
4. L’alumini
Metall més utilitzat després de l’acer i el més abundant a l’escorça terrestre. Es va començar a utilitzar a les indústries a finals del segle XIX. El procediment d’obtenció de l’alumini es complicat, ja que es necessita una gran quantitat d’energia. Els minerals dels quals s’obté l’alumini són la bauxita (60% aluminia, 20%òxid de ferro, 13% d’aigua, 4% silici i un 3% d’altres compostos.
L’alumini és un material lleuger, bon conductor tèrmic i elèctric. Molt dúctil i mal•leable i tou en esta pur tot i que presenta acritud.
Es resistent a la corrosió provocada per la humitat però no resisteix a l’aigua de mar ni a les solucions salines ni a gaires productes químics, especialment els àcids. Fons a baixa temperatura per lo que es fàcilment emmotllable. L’alumini s’utilitza per a cables elèctric, estris de cuina, envasos, etc.
L'alumini es pot combinar amb:
5. Altres metalls d'aplicació industrial
6. Pulverimetal·lúrgia.
També anomenada metal·lúrgia de pólvores, és una tècnica que té la funció de donar forma als materials metàl·lics a partir de temperatures molt elevades. Els components fonen a temperatures molt elevades, tenen una extremada duresa o altres característiques especials que fan que no siguin aplicables processos d’obtenció o conformació tradicionals.
Aquest procés s’utilitza en els casos següents:
• Fabricació d’objectes amb materials refractaris.
• Fabricació d’objectes amb materials molt purs i de composicions molt precises, ja que permet un millor control de les impureses.
• Fabricació de peces amb materials molt difícils d’emmotllar o de forjar.
• Fabricació a partir de carburs metàl•lics per a maquines- eines com ara torns, freses, etc.
• Fabricació de peces metàl·liques poroses per a utilitzar com a filtres.
La tècnica pulverimetal·lúrgia consta de tres fases:
1 - Obtenció de la pólvora.
La matèria primera que utilitza la pulverimetal•lúrgia són les pólvores de metalls purs d’aliatges metàl·lics o altres compostos. (carburs metàl·lics o ceràmiques). Per a al fabricació de les pólvores tenim els següents procediments:
- Procediments mecànics (polvorització, atomització).
- procediments físics i químics (reducció d’òxids, electròlisi, descomposició tèrmica, condensació).
2 - Compressió
Les pólvores s’introdueixen en un motlle amb la forma de la peça, després amb la màquina s’aplica una pressió elevada que en alguns casos arriba als 100.000N/mm2. Aquesta compressió origina un contacte entre les partícules i una unió entre els àtoms. Aquest procés és similar al de la soldadura en fred.
3 - Sinterització
Per tal que s’uneixin les peces i es compactin s’utilitza un forn en el qual es fan servir temperatures elevades, aquestes temperatures han de ser inferiors a les de fusió dels productes utilitzats.
El procés habitual per l’obtenció dels diferents metalls consisteix en l’aplicació del procés metal•lúrgic a les menes. L’alumini forma un òxid conegut com aluminia, que es troba en una concentració del 60% en massa al mineral conegut com bauxita. Aplicant-li un procés metal•lúrgic adequat s’aconsegueix separar l’alumini de l’oxigen i de la resta de materials que componen la bauxita, obtenint industrialment l’alumini.
Igual que a la siderúrgia hi ha un procés específic per a cada tipus de metall, o fins i tot poden haver dos tipus diferents per extreure un metall de minerals diferents. Però, la majoria dels processos tenen alguns passos en comú.
Enriquiment del material.
Consisteix en preparar el producte obtingut a la mina per a l’aplicació d’accions posteriors.
Normalment s’utilitzen les accions següents: trituració i concentració.
- Trituració: reducció per mitjans mecànics de la grandària de les roques. L’objectiu es incrementar la superfície exterior del producte i facilitar les accions posteriors.
- Concentració: separació de la mena i la ganga per mitjans físics, es a dir, sense que hi hagi reaccions químiques.
Reducció.
La reducció consisteix en la separació de la màxima quantitat de l’element químic desitjat (el metall) de la resta d’elements químics amb els quals es troba combinat tot formant els compostos.
Gairebé sempre es fa aplicant altes temperatures en forns per aconseguir la fusió del metall.
Sempre que es tracta d’òxids s’utilitza de reductor el carboni per la seva afinitat a l’oxigen. A vegades cal afegir algun altre element químic per facilitar l’extracció de les impureses.
Sovint el metall no es troba en format d’òxid, cal aplicar una torrefacció o tostació o calcinació prèvia per transformar-lo en òxid, abans d’aplicar la reducció.
Afinament
Molt sovint, el metall fos obtingut als forns no té la puresa necessària per a moltes de les aplicacions industrials caldrà aplicar-hi un procés d’eliminació d’impureses per obtenir-ho amb la màxima puresa. Aquest procés és l’afinament. Consta de dos processos:
• Afinament tèrmic: es realitza en forns de reverber aplicant oxigen, carbó i productes químics.
• Es realitza en uns recipients anomenats tancs que contenen un producte químic en fase líquida (electròlit líquid) on es submergeixen uns elements conductors elèctrics o electròlits. En conectar els elèctrodes a una tensió elèctrica de CC s’aconsegueix separar químicament els àtoms de metall que s’anirà dipositant en el càtodes de les impureses que queden dissoltes a l’electròlit i es precipiten al fons del tanc.
Procés de Trituració, Concentració, torrefacció,Reducció i Afinament Tèrmic i Electrolític:
2. Propietats dels metalls i els aliatges.
- Densitat: massa especifica d’un cos o fluid, la quantitat de matèria que hi ha per unitat de volum.
- Temperatura de fusió: magnitud que indica el grau de temperatura d’un cos mesurant-li l’energia tèrmica en relació amb la de d’un altra. En el SI es mesura en kelvins. En l’ús quotidià ens referim a graus. La temperatura està relacionada amb l’energia cinètica dels àtoms, molècules que formen el cos. Així les molècules d’un cos calent vibraran més que les de un cos fred. La temperatura afecta a l’estat de la matèria, a la conductivitat elèctrica i a la velocitat de les reaccions químiques.
- Mòdul elàstic(rigidesa): és la relació entre la tensió de tracció i l’allargament unitari d’un material sòlid mentre no s’hagi accedit al límit elàstic.
- Límit elàstic: és la tensió màxima que un material elàstic pot suportar sense patir deformacions permanents. Si apliquem tensions superiors a aquests límit, el material experimenta deformacions permanents i no recupera la seva forma original en retirar les càrregues.
- Resistència al trencament(resistència mecànica): és l’esforç màxim que pot suportar el material abans de trencar-se.
- Allargament unitari(plasticitat): és la relació entre l’allargament i la longitud inicial de la proveta assajada que expressa l’allargament d’aquesta per unitat de longitud.
- HBW(duresa): mesura la resistència al ratllat dels materials. En la metal•lúrgia la duresa es mesura mitjançant l’assaig de penetració. Es pot mesurar d’acord amb l’escala de Mohs.
- Resistivitat elèctrica: representa la seva capacitat a oposar-se a la circulació del corrent elèctric. Es correspon amb la resistència elèctrica d’un tros de material d’un metre de longitud i d’un metre quadrat de secció, s’expressa en ohms per metre. (Ω•m) –òhmmetre- la resistivitat permet classificar els materials en conductors, semiconductors i aïllants. No hi ha cap aïllador perfecte (p=∞), ni cap conductor perfecte (p=0).
- Conductivitat tèrmica: és la mesura de la facilitat amb la que al calor passa a través d’un material i depèn únicament de la natura del material i no de la seva forma. Tècnicament és la quantitat de calor que passa per unitat de temps.
- Coeficient de dilatació lineal: és el quocient que mesura el canvi relatiu de longitud o volum que es produeix quan un sòlid o fluid dins d’un recipient experimenta un canvi de temperatura experimentant una dilatació tèrmica.
- Dilatació tèrmica: fenomen que provoca la variació de les dimensions d’una substància especialment dels materials metàl•lics en resposta a canvis en la seva temperatura.
3. El Coure
El coure (Cu) ha estat uns del primer metalls utilitzats pels humans molt abans del ferro, la metal•lúrgia del qual es va iniciar 4mil cinc-cents anys abans de crist.
El coure es troba a partir de minerals com la calcocita, la calcopirita o la malaquita.
És un metall amb poca abundància a la natura, però per altra banda s’hi pot trobar en grans quantitats a Xile (productor mundial del 16% del total).
El coure és un material molt dens, tou i plàstic que es pot treballar molt bé en fred to i que presenta acritud (acritud: fenomen que consisteix en l’augment de duresa i de resistència mecànica que experimenta un metall quan el deformem en fred). Té una gran conductivitat tèrmica i elèctrica i resisteix molt bé la corrosió. Les aplicacions més usades al mercats són els cables elèctrics, les calderes i les canonades d’aigua i gas, entre d’altres.
Amb el coure podem fer dos tipus d’aliatges: els llautons i els bronzes.
- Llautons: aliatges de coure i zinc. Utilitzar el zinc millora les propietats mecàniques del coure, disminueix el punt de fusió i fa que sigui més fàcil utilitzar-lo per a l’obtenció d’objectes per emmotllament. Per contra el zinc redueix la conductivitat elèctrica i tèrmica del coure. Els llautons que conten coure i zinc s’anomenen llautons ordinaris tot i que si superen el 50% de zinc no tenen aplicacions industrials perquè són massa durs i fràgils. Quan s’incorporen altes elements s’obtenen llautons especials.
Els llautons s’utilitzen per decoració, instruments musicals, balboes, bombes (aigua), maquinària marina, etc.
- Bronzes: aliatge de coure i qualsevol altre metall diferent del zinc. Quasi sempre l’estany ha estat el principal element d’aliatge. L’estany millora les propietats de emmotllament del coure i afegit en petites proporcions (menys d’un 12%) augmenta la seva duresa i resistència al desgast per fregament. També millora la resistència a la corrosió (especialment aigua de mar i carburants). L’efecte negatiu és la reducció de la conductivitat tèrmica i elèctrica respecte a la del coure.
El bronze s’utilitza en la fabricació de coixinets, vàlvules, decoració, etc.
Coure al mineral.
Tubs de coure.4. L’alumini
Metall més utilitzat després de l’acer i el més abundant a l’escorça terrestre. Es va començar a utilitzar a les indústries a finals del segle XIX. El procediment d’obtenció de l’alumini es complicat, ja que es necessita una gran quantitat d’energia. Els minerals dels quals s’obté l’alumini són la bauxita (60% aluminia, 20%òxid de ferro, 13% d’aigua, 4% silici i un 3% d’altres compostos.
L’alumini és un material lleuger, bon conductor tèrmic i elèctric. Molt dúctil i mal•leable i tou en esta pur tot i que presenta acritud.
Es resistent a la corrosió provocada per la humitat però no resisteix a l’aigua de mar ni a les solucions salines ni a gaires productes químics, especialment els àcids. Fons a baixa temperatura per lo que es fàcilment emmotllable. L’alumini s’utilitza per a cables elèctric, estris de cuina, envasos, etc.
L'alumini es pot combinar amb:
5. Altres metalls d'aplicació industrial
6. Pulverimetal·lúrgia.
També anomenada metal·lúrgia de pólvores, és una tècnica que té la funció de donar forma als materials metàl·lics a partir de temperatures molt elevades. Els components fonen a temperatures molt elevades, tenen una extremada duresa o altres característiques especials que fan que no siguin aplicables processos d’obtenció o conformació tradicionals.
Aquest procés s’utilitza en els casos següents:
• Fabricació d’objectes amb materials refractaris.
• Fabricació d’objectes amb materials molt purs i de composicions molt precises, ja que permet un millor control de les impureses.
• Fabricació de peces amb materials molt difícils d’emmotllar o de forjar.
• Fabricació a partir de carburs metàl•lics per a maquines- eines com ara torns, freses, etc.
• Fabricació de peces metàl·liques poroses per a utilitzar com a filtres.
La tècnica pulverimetal·lúrgia consta de tres fases:
1 - Obtenció de la pólvora.
La matèria primera que utilitza la pulverimetal•lúrgia són les pólvores de metalls purs d’aliatges metàl·lics o altres compostos. (carburs metàl·lics o ceràmiques). Per a al fabricació de les pólvores tenim els següents procediments:
- Procediments mecànics (polvorització, atomització).
- procediments físics i químics (reducció d’òxids, electròlisi, descomposició tèrmica, condensació).
2 - Compressió
Les pólvores s’introdueixen en un motlle amb la forma de la peça, després amb la màquina s’aplica una pressió elevada que en alguns casos arriba als 100.000N/mm2. Aquesta compressió origina un contacte entre les partícules i una unió entre els àtoms. Aquest procés és similar al de la soldadura en fred.
3 - Sinterització
Per tal que s’uneixin les peces i es compactin s’utilitza un forn en el qual es fan servir temperatures elevades, aquestes temperatures han de ser inferiors a les de fusió dels productes utilitzats.
Índex
1- Obtenció dels metalls
- Enriquiment del mineral.
- Reducció.
- Afinament.
2- Propietats dels metalls i els aliatges.
3- El coure.
4- L´alumini.
5- Altres metalls d’aplicació industrial.
6- Pulverimetal.lúrgia.
- Obtenció de les pólvores.
- Compressió.
- Sinterització.
- Enriquiment del mineral.
- Reducció.
- Afinament.
2- Propietats dels metalls i els aliatges.
3- El coure.
4- L´alumini.
5- Altres metalls d’aplicació industrial.
6- Pulverimetal.lúrgia.
- Obtenció de les pólvores.
- Compressió.
- Sinterització.
diumenge, 8 de maig del 2011
Examen metal·lurgia i siderurgia
1. En quins minerals es troba ferro mes abundantment, anomena’n tres.
Òxids ----------- Hematites
Sulfurs --------- Pirita
Carbonats ----- Siderita
2. Per a que s’utilitza el tractament tèrmic del tremp? En que consisteix aquet tractament?
El tractament del tremp s’utilitza per augmentar la duresa i la resistència mecànica dels acers. Consisteix en augmentar la temperatura fins que es transforma totalment en austeritat i refredar-lo molt ràpidament per tal de que es transformi en martensita.
3. explica breument com s’obté el ferro colat a traves de l'alt forn i digues les matèries primeres que s'utilitzen.
Primer s’introdueixen les matèries primeres: el ferro, el carbó de coc i la pedra calcaria. Desprès es produeix la deshidratació on es treu l’humitat a les matèries primeres. En segon lloc es produeix la reducció que serveix per separar el ferro de l’oxigen. També s’ajunta el silici de la pedra calcaria amb la ganga del mineral i es crea l’escòria. Desprès ve la fase de carburació en la qual el ferro s’alia amb el carboni i per últim la fusió en la qual s’augmenta la temperatura fins obtenir ferro colat. Gracies a que la densitat del ferro colat i la de l’escòria son diferents, es separen sense problema.
4. Quina funció comuna realitzen els convertidors i els forns elèctrics?
El procés comú que fan els convertidors i els forns elèctric es el procés de descarburació (extreure el carboni sobrant del ferro colat).
5. L'aliatge eutèctic es aquell en que:
Es la a) tot el material es fon a una sola temperatura.
L’aliatge eutèctic passa de estat sòlid a líquid totalment en un punt. Això passa quan els components son totalment solubles en estat líquid e insolubles en estat sòlid.
6. Les fases per les quals passen les matèries primeres en un alt forn són ordenadament:
c) Deshidratació, reducció, carburació i fusió.
Deshidratació: se li treu l’humitat a les matèries primeres.
Reducció: se li treu l’oxigen mitjançant el carboni.
Carburació: el carboni s’alia amb el ferro.
Fusió: consisteix en fondre el metall.
7. Una mina de la conca asturiana presenta una riquesa del material del 12% en Cu (coure), 3% en Co (cobalt) i 3% en Ni (níquel).
a) Quina quantitat de mineral cal extreure per obtenir t de coure?
(100•1)/12 = 8,3t
b) Quina quantitat de níquel obtindrem amb 6t de mineral?
(3•6)/100 = 0,18t
8. Una grua té una capacitat de càrrega màxima, de 3000kg. quantes bigues IPN 380 de llargària 5m podrà aixecar simultàniament?
84x5=420
3000/420=7.14
R: podrà aixecar 7 barres
9. Una estructura en armadura metàl•lica consta de 405 elements de L= 1.2m cadascú. si els elements són perfils d'acer normalitzat IPN 340:
a)Quin serà el pes Ge de l'estructura? i la seva massa?
b)Quin volum de pintura Vp (en L) caldrà utilitzar per protegir-la de la corrosió si el seu rendiment és r= 7m2/L?
c)quants envasos de 15L caldrà adquirir?
a) 68•405•1.2 = 33048kg la seva massa
68•9.8•405•1.2 = 323870.4N el seu pes
b) (1.15•1.2•405)/7= 79.8L
c) 79.8/15= 5.32
R: faran falta 6 envasos.
Òxids ----------- Hematites
Sulfurs --------- Pirita
Carbonats ----- Siderita
2. Per a que s’utilitza el tractament tèrmic del tremp? En que consisteix aquet tractament?
El tractament del tremp s’utilitza per augmentar la duresa i la resistència mecànica dels acers. Consisteix en augmentar la temperatura fins que es transforma totalment en austeritat i refredar-lo molt ràpidament per tal de que es transformi en martensita.
3. explica breument com s’obté el ferro colat a traves de l'alt forn i digues les matèries primeres que s'utilitzen.
Primer s’introdueixen les matèries primeres: el ferro, el carbó de coc i la pedra calcaria. Desprès es produeix la deshidratació on es treu l’humitat a les matèries primeres. En segon lloc es produeix la reducció que serveix per separar el ferro de l’oxigen. També s’ajunta el silici de la pedra calcaria amb la ganga del mineral i es crea l’escòria. Desprès ve la fase de carburació en la qual el ferro s’alia amb el carboni i per últim la fusió en la qual s’augmenta la temperatura fins obtenir ferro colat. Gracies a que la densitat del ferro colat i la de l’escòria son diferents, es separen sense problema.
4. Quina funció comuna realitzen els convertidors i els forns elèctrics?
El procés comú que fan els convertidors i els forns elèctric es el procés de descarburació (extreure el carboni sobrant del ferro colat).
5. L'aliatge eutèctic es aquell en que:
Es la a) tot el material es fon a una sola temperatura.
L’aliatge eutèctic passa de estat sòlid a líquid totalment en un punt. Això passa quan els components son totalment solubles en estat líquid e insolubles en estat sòlid.
6. Les fases per les quals passen les matèries primeres en un alt forn són ordenadament:
c) Deshidratació, reducció, carburació i fusió.
Deshidratació: se li treu l’humitat a les matèries primeres.
Reducció: se li treu l’oxigen mitjançant el carboni.
Carburació: el carboni s’alia amb el ferro.
Fusió: consisteix en fondre el metall.
7. Una mina de la conca asturiana presenta una riquesa del material del 12% en Cu (coure), 3% en Co (cobalt) i 3% en Ni (níquel).
a) Quina quantitat de mineral cal extreure per obtenir t de coure?
(100•1)/12 = 8,3t
b) Quina quantitat de níquel obtindrem amb 6t de mineral?
(3•6)/100 = 0,18t
8. Una grua té una capacitat de càrrega màxima, de 3000kg. quantes bigues IPN 380 de llargària 5m podrà aixecar simultàniament?
84x5=420
3000/420=7.14
R: podrà aixecar 7 barres
9. Una estructura en armadura metàl•lica consta de 405 elements de L= 1.2m cadascú. si els elements són perfils d'acer normalitzat IPN 340:
a)Quin serà el pes Ge de l'estructura? i la seva massa?
b)Quin volum de pintura Vp (en L) caldrà utilitzar per protegir-la de la corrosió si el seu rendiment és r= 7m2/L?
c)quants envasos de 15L caldrà adquirir?
a) 68•405•1.2 = 33048kg la seva massa
68•9.8•405•1.2 = 323870.4N el seu pes
b) (1.15•1.2•405)/7= 79.8L
c) 79.8/15= 5.32
R: faran falta 6 envasos.
Exercicis de Setmana Santa
1- La composició de bronze és 88% coure, 2% de zinc i10% estany. En l’obtenció d’aquest bronze, quant zinc cal per aliar-lo amb 100kg de coure?
88 --- 100
2 --- x x = 2*100/88 = 2.273Kg
2- El monel K-500 és un aliatge de composició 54% níquel, 30% coure i 6% altres components. Quant níquel es necessita per aliar-lo amb 240 kg de coure?
30 --- 240
64 --- x x = 64*240/30 = 512Kg
3- Les fases per les quals passen les matèries primeres en un alt forn són ordenadament:
c) deshidratació, reducció, carburació i fusió.
4- En un alt forn la pedra calcària (CaCO3) te la funció principal de:
d) formar l’escòria amb els components de la ganga.
5- L’aliatge eutectic es aquell en què:
a) tot el material es fon a una sola temperatura.
6- Si refredem lentament una mostra de ferro pur que es troba a 1200ºC, obtindrem ferro sòlid de varietat:
a) Alfa
7- Si refredem ràpidament una mostra de ferro pur que es troba a 800ºC, obtindrem ferro sòlid de varietat:
a) Beta
10- Un aliatge de ferro amb un 2.8% de carboni és útil per a:
d) Emmotllar.
14- Quina funció comuna realitzen els convertidors i els forns elèctrics?
Duen a terme es el procés de descarburació.
15- Quina es la diferencia fonamental entre un convertidor i un forn elèctric?
Que el forn elèctric permet un major control de la temperatura i la composició de l’acer i que el convertidor no necessita energia externa gràcies a l’oxigen mentre que l’elèctric sí.
16 .Una estructura en armadura metal•lica consta de 215 elements de L = 1.3m cadascú. Si el elements són de perfils d’acer normalitzats IPN 360, a) Quin serà el pes G de l’estructura? b) Quin volum de pintura V (en L) caldrà utilitzar per protegir-la de la corrossió si el seu rendiment és r= 8m2/L? c)quants enasos de 10L caldrà adquirir?
a) Pes x Longitud x elements = Pes de l’estructura
76.1 x 1.3 x 215 = 21269.95 Kg
b) 1.21 m2/m x 1.3 m x 215 = 338.195 m2
338.195 / 8 = 42.27 L
c) 42.27/10= 4.23= 5 envasos
20- Quin es el principal component dels acers trempats?
La martensita.
22- Edentifica quin tractament termic representen les grafiques següents:
a) Al tremp b) Revingut
c) Recuita d) Normalitzat
Exercicis opcionals:
1- En una mina de l'estat de Missouri (EUA) s'extreu galenaa (PbS) amb una riquesa del 86.6% de Pb. Quina quantitat de plom podem obtenir a partir de 10 t de mineral?
100% --- 10 t
86.6% --- x t x = 86.6*10/100 = 8.66 t
3- Com varien les propietats mecàniques de l’acer en el tremp?
Utilitzant el metode del tremp s’aconsegueix un acer amb una duresa mes elevada i major resistència mecànica.
4- Una grua té una capacitat de càrrega màxima, Mmax=3000kg. quantes bigues IPN 380 de llargaria L=5m podrà aixecar simultàniament?
5m x 84.0 Kg/m = 420 Kg
3000 Kg / 420 Kg = 7.14 --> 7 bigues
6- el Zamak-5 és un aliatge molt utilitzat per fabricar peces amb el procediment de la injecció de fosa a pressió. La seva composició, segons la norma UNE-EN 1774, és: 84% Al (alumini), 1% Cu (coure), 0.05 Mg (magnesi) i la resta Zn (zinc). Quina massa de Zamak-5 es pot obtenir a partir de 200g de Mg (magnesi)?
0.2 Kg --- 0.05%
x Kg --- 100% x = 0.2*100/0.05 = 400Kg
88 --- 100
2 --- x x = 2*100/88 = 2.273Kg
2- El monel K-500 és un aliatge de composició 54% níquel, 30% coure i 6% altres components. Quant níquel es necessita per aliar-lo amb 240 kg de coure?
30 --- 240
64 --- x x = 64*240/30 = 512Kg
3- Les fases per les quals passen les matèries primeres en un alt forn són ordenadament:
c) deshidratació, reducció, carburació i fusió.
4- En un alt forn la pedra calcària (CaCO3) te la funció principal de:
d) formar l’escòria amb els components de la ganga.
5- L’aliatge eutectic es aquell en què:
a) tot el material es fon a una sola temperatura.
6- Si refredem lentament una mostra de ferro pur que es troba a 1200ºC, obtindrem ferro sòlid de varietat:
a) Alfa
7- Si refredem ràpidament una mostra de ferro pur que es troba a 800ºC, obtindrem ferro sòlid de varietat:
a) Beta
10- Un aliatge de ferro amb un 2.8% de carboni és útil per a:
d) Emmotllar.
14- Quina funció comuna realitzen els convertidors i els forns elèctrics?
Duen a terme es el procés de descarburació.
15- Quina es la diferencia fonamental entre un convertidor i un forn elèctric?
Que el forn elèctric permet un major control de la temperatura i la composició de l’acer i que el convertidor no necessita energia externa gràcies a l’oxigen mentre que l’elèctric sí.
16 .Una estructura en armadura metal•lica consta de 215 elements de L = 1.3m cadascú. Si el elements són de perfils d’acer normalitzats IPN 360, a) Quin serà el pes G de l’estructura? b) Quin volum de pintura V (en L) caldrà utilitzar per protegir-la de la corrossió si el seu rendiment és r= 8m2/L? c)quants enasos de 10L caldrà adquirir?
a) Pes x Longitud x elements = Pes de l’estructura
76.1 x 1.3 x 215 = 21269.95 Kg
b) 1.21 m2/m x 1.3 m x 215 = 338.195 m2
338.195 / 8 = 42.27 L
c) 42.27/10= 4.23= 5 envasos
20- Quin es el principal component dels acers trempats?
La martensita.
22- Edentifica quin tractament termic representen les grafiques següents:
a) Al tremp b) Revingut
c) Recuita d) Normalitzat
Exercicis opcionals:
1- En una mina de l'estat de Missouri (EUA) s'extreu galenaa (PbS) amb una riquesa del 86.6% de Pb. Quina quantitat de plom podem obtenir a partir de 10 t de mineral?
100% --- 10 t
86.6% --- x t x = 86.6*10/100 = 8.66 t
3- Com varien les propietats mecàniques de l’acer en el tremp?
Utilitzant el metode del tremp s’aconsegueix un acer amb una duresa mes elevada i major resistència mecànica.
4- Una grua té una capacitat de càrrega màxima, Mmax=3000kg. quantes bigues IPN 380 de llargaria L=5m podrà aixecar simultàniament?
5m x 84.0 Kg/m = 420 Kg
3000 Kg / 420 Kg = 7.14 --> 7 bigues
6- el Zamak-5 és un aliatge molt utilitzat per fabricar peces amb el procediment de la injecció de fosa a pressió. La seva composició, segons la norma UNE-EN 1774, és: 84% Al (alumini), 1% Cu (coure), 0.05 Mg (magnesi) i la resta Zn (zinc). Quina massa de Zamak-5 es pot obtenir a partir de 200g de Mg (magnesi)?
0.2 Kg --- 0.05%
x Kg --- 100% x = 0.2*100/0.05 = 400Kg
Subscriure's a:
Missatges (Atom)