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
dimarts, 26 d’abril del 2011
Vídeos (siderurgia i metal·lurgia)
El ferro
Producció de l'acer
Producció de l'acer amb convertidor d'oxigen
Alts forns
Producció de l'acer
Producció de l'acer amb convertidor d'oxigen
Alts forns
dimarts, 19 d’abril del 2011
Enllaç
Enllaç a una explicació i a un qüestionari sobre l'acer.
http://www.apta.com.es/otua/otuaesp.html
http://www.apta.com.es/otua/otuaesp.html
La Farga Catalana
La farga catalana era un tipus de forja, l'establiment on es produïa ferro pel procediment de reducció del mineral conegut com a «procediment català». La farga catalana estava formada per diverses parts. En primer lloc tenia un forn, on s'hi cremava carbó vegetal o troncs, que podia arribar a uns 1000 graus centígrads Des dels segles XI al XIX es desenvoluparen les fargues, instal·lacions les quals fabricaven ferro i acer de baix contingut de carboni i excel·lent qualitat. Aquest procediment és conegut amb el nom de "procediment de la farga catalana" ja que es desenvolupà a ambdós vessants del Pirineu. Les fargues produïen per tot el mercat nacional i a més exportaren a diferents països una sèrie d'eines, claus, armes, reixes,...
Elements de la farga
Els elements constitutius d'una farga catalana no es poden descriure exactament per què aquests dependràn de les condicions del lloc on era situada, els mitjans econòmics del propietari,... Però sempre, a totes, hi havia un forn amb la respectiva trompa d'aigua i un o dos martinets.
· El forn era l'element més important del procediment. Tenia forma de tronc de piràmide invertit, amb tres parets planes i una convexa destinada en facilitar l'extracció del producte final. L'alçaria del forn solia ésser de 0.8 m i les dimensions del fons del gresol solien ésser d'uns 0.5 x 0.6 m. El gran secret de la construcció d'un forn residia en la distància de la tovera al fons del forn que solia ser ésser d'uns 25 cm (llevat de la inclinació de la tovera).
· La trompa era un enginyós sistema d'insuflar aire al forn. Amb la tromap sóbté un corrent d'aire que aprofita l'efecte Venturi, produït per un raig d'aigua del dipòsit que entra per un tub estrangulat. Com que el cabal ha d'ésser igual al llarg del tub, a l'espirall la velocitat de l'aigua, segons la llei de Bernouilli, ha d'ésser superior, la qual cosa crea una depressió que xucla l'aire fora del tub.
· El martinet és un mall mogut per una roda hidràulica. Una reclosa desvia l'aigua cap a un canal que acaba en un salt, sota el qual hi ha una roda hidràulica d'àleps de fusta plana. El fusell de la roda anomenat calaibre, transmet el moviment circular a una corona de ferro molt ferma anomenada bóta, que té quatre lleves que reben el nom depalmes. El mall és un martell gegantí (d'uns 500 quilos), el mànec del qual és un tronc d'arbre i actua com una palanca de primer grau.
El funcionament de la farga
Al forn de la farga, l'operació començava cobrint-ne el terra amb carbó. Després s'encenia i es col·locava una planxa de ferro al mig del forn, en posició vertical. Quan el carbó era encès, hom hi tirava, verticalment, una capa de carbó i una altra de mena i es recobria de carbó humit, petit, i d'escòries, de manera que la superfície prengués una forma lleugerament arrodonida, per tal que oferís al foc una superície corba, afí de concentrari la flama. Aleshores s'insuflava aire per la tovera i, al cap d'una hora i mitja de funcionament, s'aconseguia la màxima escalfor, que mai no arribava a la temperatura de fusió del ferro. Abans, havia estat retirada la planxa.
Durant tres o quatre hores hom hi anava afegint carbó i mena concentrada o mineral i, alhora, de tant en tant s'eliminaven les escòries líquides pel lleteirol. Si, en soldificar-se, hom dien que eren molt riques de ferro (molt pesants), es considerava que eren cagaferro i eren tornades a fondre. L'operació acabava quan, al fons del gresol, s'hi formava una bola irregular d'uns cent quilos de pes de ferro anomenada masser, que era massa porosa de ferro amb inclusions d'escòria.
En aquest moment començava l'operació més espectacular i crítica de la farga: treure el masser del forn i col·locar-lo sota el mall. Espectacular, perquè no era gens fàcil de dur cent quilos de ferro calent uns quants metres enllà. Tots hi havien d'ajudar.
El paper del mall era triple: eliminar escòries, compactar el masser porós i donar-li una forma allargada. Els cops de mall eren donats quant el masser encara era calent. Les fargues solien tenir dos malls en funcionament: el de compactar el masser i el de conformar el ferro i l'acer dolç (de baix contingut de carboni).
Sembla que quant convenia d'obtenir un ferro acerat (amb carboni) l'operació durava més i els operaris tenien cura que, en eliminar les escòries, la massa de ferro no es posés en contacte amb l’atmosfera sinó sempre amb el carbó. La zona de carburació més fàcil era el fons del forn, on era més alt el contingut de carboni i major la temperatura.
La desaparició de la farga
Amb el desenvolupament modern dels forns alts l'activitat de les fargues perdé vigència i a les darreries del segle XIX pràcticament havia desaparegut. Sens dubte que la causa més important de la ruïna de la farga fou l'aparició de l'alt forn, qual utilitza carbó de coc en lloc del carbó vegetal emprat per les fargues.
Elements de la farga
Els elements constitutius d'una farga catalana no es poden descriure exactament per què aquests dependràn de les condicions del lloc on era situada, els mitjans econòmics del propietari,... Però sempre, a totes, hi havia un forn amb la respectiva trompa d'aigua i un o dos martinets.
· El forn era l'element més important del procediment. Tenia forma de tronc de piràmide invertit, amb tres parets planes i una convexa destinada en facilitar l'extracció del producte final. L'alçaria del forn solia ésser de 0.8 m i les dimensions del fons del gresol solien ésser d'uns 0.5 x 0.6 m. El gran secret de la construcció d'un forn residia en la distància de la tovera al fons del forn que solia ser ésser d'uns 25 cm (llevat de la inclinació de la tovera).
· La trompa era un enginyós sistema d'insuflar aire al forn. Amb la tromap sóbté un corrent d'aire que aprofita l'efecte Venturi, produït per un raig d'aigua del dipòsit que entra per un tub estrangulat. Com que el cabal ha d'ésser igual al llarg del tub, a l'espirall la velocitat de l'aigua, segons la llei de Bernouilli, ha d'ésser superior, la qual cosa crea una depressió que xucla l'aire fora del tub.
· El martinet és un mall mogut per una roda hidràulica. Una reclosa desvia l'aigua cap a un canal que acaba en un salt, sota el qual hi ha una roda hidràulica d'àleps de fusta plana. El fusell de la roda anomenat calaibre, transmet el moviment circular a una corona de ferro molt ferma anomenada bóta, que té quatre lleves que reben el nom depalmes. El mall és un martell gegantí (d'uns 500 quilos), el mànec del qual és un tronc d'arbre i actua com una palanca de primer grau.
El funcionament de la farga
Al forn de la farga, l'operació començava cobrint-ne el terra amb carbó. Després s'encenia i es col·locava una planxa de ferro al mig del forn, en posició vertical. Quan el carbó era encès, hom hi tirava, verticalment, una capa de carbó i una altra de mena i es recobria de carbó humit, petit, i d'escòries, de manera que la superfície prengués una forma lleugerament arrodonida, per tal que oferís al foc una superície corba, afí de concentrari la flama. Aleshores s'insuflava aire per la tovera i, al cap d'una hora i mitja de funcionament, s'aconseguia la màxima escalfor, que mai no arribava a la temperatura de fusió del ferro. Abans, havia estat retirada la planxa.
Durant tres o quatre hores hom hi anava afegint carbó i mena concentrada o mineral i, alhora, de tant en tant s'eliminaven les escòries líquides pel lleteirol. Si, en soldificar-se, hom dien que eren molt riques de ferro (molt pesants), es considerava que eren cagaferro i eren tornades a fondre. L'operació acabava quan, al fons del gresol, s'hi formava una bola irregular d'uns cent quilos de pes de ferro anomenada masser, que era massa porosa de ferro amb inclusions d'escòria.
En aquest moment començava l'operació més espectacular i crítica de la farga: treure el masser del forn i col·locar-lo sota el mall. Espectacular, perquè no era gens fàcil de dur cent quilos de ferro calent uns quants metres enllà. Tots hi havien d'ajudar.
El paper del mall era triple: eliminar escòries, compactar el masser porós i donar-li una forma allargada. Els cops de mall eren donats quant el masser encara era calent. Les fargues solien tenir dos malls en funcionament: el de compactar el masser i el de conformar el ferro i l'acer dolç (de baix contingut de carboni).
Sembla que quant convenia d'obtenir un ferro acerat (amb carboni) l'operació durava més i els operaris tenien cura que, en eliminar les escòries, la massa de ferro no es posés en contacte amb l’atmosfera sinó sempre amb el carbó. La zona de carburació més fàcil era el fons del forn, on era més alt el contingut de carboni i major la temperatura.
La desaparició de la farga
Amb el desenvolupament modern dels forns alts l'activitat de les fargues perdé vigència i a les darreries del segle XIX pràcticament havia desaparegut. Sens dubte que la causa més important de la ruïna de la farga fou l'aparició de l'alt forn, qual utilitza carbó de coc en lloc del carbó vegetal emprat per les fargues.
Treball dels aliatges
Alnico
El alnico es una aleación formada principalmente de cobalto, aluminio y níquel, aunque también puede contener hierro, cobre y en ocasiones titanio. Su uso principal es en aplicaciones magnéticas.
Álnico es un acrónimo, y se refiere a las aleaciones de metal que están compuestas principalmente de aluminio (Al símbolo), níquel (símbolo Ni) y cobalto (Co símbolo), por lo tanto, al-ni-co, con la adición de hierro, cobre, y a veces, de titanio, por lo general Al 8-12%, 15-26% Ni, 5.24% Co, hasta el 6% de Cu, hasta el 1% de Ti, y el resto de Fe. El desarrollo de álnico comenzó en 1931, cuando T. Mishima en Japón descubrió que una aleación de hierro, níquel, aluminio y tenía una coercitividad magnética (resistencia a la pérdida de magnetismo) de 400 Oersted, el doble de los mejores aceros de imán de la época.
Las aleaciones de álnico tienen algunos de los puntos de Curie más altos que cualquier material magnético, alrededor de 800 °C (1.470 ºF), aunque la temperatura máxima se limita normalmente a unos 538 °C (1.000 ºF). Son los únicos imanes que tienen magnetismo útil incluso cuando se calientan al rojo vivo.
Esta propiedad, así como su fragilidad y alto punto de fusión, es el resultado de la fuerte tendencia hacia el orden, debido a la vinculación entre intermetálicos aluminio y sus otros componentes. Son también uno de los imanes más estables si se manejan adecuadamente.
A partir de 2008, los imanes de Alnico costarán alrededor de $ 44/kg ($ 20/libras) o $ 4.30/BHmax
Zamak
El Zamak es una aleación de zinc con aluminio, magnesio y cobre. Tiene dureza, resistencia a la tracción, densidad 6,6 g/cm³ y temperatura de fusión de 386 °C. Este material puede inyectarse (por cámara fría o caliente y por centrifugación), otro proceso posible es la fundición en tierra de coquilla. Es un material barato, posee buena resistencia mecánica y deformabilidad plástica, y buena colabilidad. Se puede cromar, pintar y mecanizar. La única desventaja de este material es que la temperatura en presencia de humedad lo ataca provocándose una corrosión intercristalina (aspecto similar al desierto). Puede ser utilizado para piezas estructurales. Durante la inyección a presión, es posible la aparición de poros internos o burbujas en el proceso de inyección o colada, lo que puede derivar en la disminución de la resistencia mecánica de las piezas. Sin embargo, una correcta inyección generará una distribución homogénea de poros finos, lo cual favorecerá la tenacidad de la pieza inyectada, al verse frenado el crecimiento de grietas por dichos poros finos.
Su uso está muy extendido en el sector del herraje, debido en gran parte al encarecimiento de materiales más habituales, como el latón. Últimamente se ha difundido el uso en partes metalicas de accesorios en cuero y piel, por la alta capacidad estetica con costes de fabricación mas baratos. Igualmente el sector de la automoción también es un claro consumidor de Zamak en forma de piezas de seguridad, carcasas, bielas, etc.
Ventajas del Zamak
La fabricación de piezas de fundición de Zamak presentan una serie de ventajas frente a la fabricación de piezas por inyección de aluminio. Estas ventajas se traducen sobre todo en ahorro de tiempo, costos y mejores acabados de las piezas.
- El zamak precisa de menos consumo de energía para su transformación, pues se funde a 400 - 420º.
- La inyección de Zamak a presión permite fabricar piezas en grandes volúmenes con una alta precisión.
- La fabricación de piezas por inyección de Zamak permiten reproducir fácilmente todos los detalles de las piezas, prescindiendo del proceso de maquinado, reduciendo costes.
- Ciclos de inyección más rápidos.
- Ahorro de mecanizados y energeticos.
- Las piezas fabricadas con Zamak permiten mejores acabados y tratamientos superficiales (pinturas, cromos y zincados).
Desventajas del Zamak
- No soporta altos grados de tensión y torsión.
- No soporta temperaturas de trabajos de mas de 80ºC, que causa envejecimiento.
- Perdida de propiedades mecanicas (traccion, resistencia al impacto) con el paso del tiempo a temperatura ambiente.
- Perdida de propiedades mecanicas por exposicion a ambientes húmedos.
Alpaca
La alpaca, plata alemana o metal blanco es una aleación ternaria compuesta por zinc (8 a 45 por ciento), cobre (45 a 70 por ciento) y níquel (8 a 20 por ciento), con un color y brillo parecido al de la plata. Las aleaciones que contienen más de un 60% de cobre son monofásicas y se caracterizan por su ductilidad y por la facilidad para ser trabajadas a temperatura ambiente, la adición de níquel confiere una buena resistencia a los medios corrosivos.
Entre las aplicaciones se encuentran la fabricación de imágenes religiosas, vajillas de mesa, cremalleras, objetos de bisutería, llaves de los instrumentos musicales, diales de los aparatos de radio, monedas, instrumentos quirúrgicos y dentales y reóstatos.
Cuproníquel
El cuproníquel es una aleación de cobre, níquel (Cu + Ni). Es un metal anticorrosivo Debido a esto se utiliza para hardware de marina, y a veces para los propulsores, los cigüeñales y los cascos de remolcadores superiores, los barcos de pesca y otros barcos de funcionamiento. También se usa mucho en la fabricación de condensadores y aparatos de destilación. Es un metal pesado no ferroso. Esta aleación es comúnmente usada en muchas monedas modernas de color plateado, como el interior de la moneda de un euro y el exterior de la de dos euros. Las últimas monedas de plata que circularon fueron reemplazadas por el níquel o el cuproníquel, que es más económico que el níquel puro, por el color similar de estos metales al de la plata. A pesar del alto contenido de cobre, el color del cuproníquel es plateado. La aleación suele contener 55% de níquel y 45% de cobre.
El alnico es una aleación formada principalmente de cobalto, aluminio y níquel, aunque también puede contener hierro, cobre y en ocasiones titanio. Su uso principal es en aplicaciones magnéticas.
Álnico es un acrónimo, y se refiere a las aleaciones de metal que están compuestas principalmente de aluminio (Al símbolo), níquel (símbolo Ni) y cobalto (Co símbolo), por lo tanto, al-ni-co, con la adición de hierro, cobre, y a veces, de titanio, por lo general Al 8-12%, 15-26% Ni, 5.24% Co, hasta el 6% de Cu, hasta el 1% de Ti, y el resto de Fe. El desarrollo de álnico comenzó en 1931, cuando T. Mishima en Japón descubrió que una aleación de hierro, níquel, aluminio y tenía una coercitividad magnética (resistencia a la pérdida de magnetismo) de 400 Oersted, el doble de los mejores aceros de imán de la época.
Las aleaciones de álnico tienen algunos de los puntos de Curie más altos que cualquier material magnético, alrededor de 800 °C (1.470 ºF), aunque la temperatura máxima se limita normalmente a unos 538 °C (1.000 ºF). Son los únicos imanes que tienen magnetismo útil incluso cuando se calientan al rojo vivo.
Esta propiedad, así como su fragilidad y alto punto de fusión, es el resultado de la fuerte tendencia hacia el orden, debido a la vinculación entre intermetálicos aluminio y sus otros componentes. Son también uno de los imanes más estables si se manejan adecuadamente.
A partir de 2008, los imanes de Alnico costarán alrededor de $ 44/kg ($ 20/libras) o $ 4.30/BHmax
Zamak
El Zamak es una aleación de zinc con aluminio, magnesio y cobre. Tiene dureza, resistencia a la tracción, densidad 6,6 g/cm³ y temperatura de fusión de 386 °C. Este material puede inyectarse (por cámara fría o caliente y por centrifugación), otro proceso posible es la fundición en tierra de coquilla. Es un material barato, posee buena resistencia mecánica y deformabilidad plástica, y buena colabilidad. Se puede cromar, pintar y mecanizar. La única desventaja de este material es que la temperatura en presencia de humedad lo ataca provocándose una corrosión intercristalina (aspecto similar al desierto). Puede ser utilizado para piezas estructurales. Durante la inyección a presión, es posible la aparición de poros internos o burbujas en el proceso de inyección o colada, lo que puede derivar en la disminución de la resistencia mecánica de las piezas. Sin embargo, una correcta inyección generará una distribución homogénea de poros finos, lo cual favorecerá la tenacidad de la pieza inyectada, al verse frenado el crecimiento de grietas por dichos poros finos.
Su uso está muy extendido en el sector del herraje, debido en gran parte al encarecimiento de materiales más habituales, como el latón. Últimamente se ha difundido el uso en partes metalicas de accesorios en cuero y piel, por la alta capacidad estetica con costes de fabricación mas baratos. Igualmente el sector de la automoción también es un claro consumidor de Zamak en forma de piezas de seguridad, carcasas, bielas, etc.
Ventajas del Zamak
La fabricación de piezas de fundición de Zamak presentan una serie de ventajas frente a la fabricación de piezas por inyección de aluminio. Estas ventajas se traducen sobre todo en ahorro de tiempo, costos y mejores acabados de las piezas.
- El zamak precisa de menos consumo de energía para su transformación, pues se funde a 400 - 420º.
- La inyección de Zamak a presión permite fabricar piezas en grandes volúmenes con una alta precisión.
- La fabricación de piezas por inyección de Zamak permiten reproducir fácilmente todos los detalles de las piezas, prescindiendo del proceso de maquinado, reduciendo costes.
- Ciclos de inyección más rápidos.
- Ahorro de mecanizados y energeticos.
- Las piezas fabricadas con Zamak permiten mejores acabados y tratamientos superficiales (pinturas, cromos y zincados).
Desventajas del Zamak
- No soporta altos grados de tensión y torsión.
- No soporta temperaturas de trabajos de mas de 80ºC, que causa envejecimiento.
- Perdida de propiedades mecanicas (traccion, resistencia al impacto) con el paso del tiempo a temperatura ambiente.
- Perdida de propiedades mecanicas por exposicion a ambientes húmedos.
Alpaca
La alpaca, plata alemana o metal blanco es una aleación ternaria compuesta por zinc (8 a 45 por ciento), cobre (45 a 70 por ciento) y níquel (8 a 20 por ciento), con un color y brillo parecido al de la plata. Las aleaciones que contienen más de un 60% de cobre son monofásicas y se caracterizan por su ductilidad y por la facilidad para ser trabajadas a temperatura ambiente, la adición de níquel confiere una buena resistencia a los medios corrosivos.
Entre las aplicaciones se encuentran la fabricación de imágenes religiosas, vajillas de mesa, cremalleras, objetos de bisutería, llaves de los instrumentos musicales, diales de los aparatos de radio, monedas, instrumentos quirúrgicos y dentales y reóstatos.
Cuproníquel
El cuproníquel es una aleación de cobre, níquel (Cu + Ni). Es un metal anticorrosivo Debido a esto se utiliza para hardware de marina, y a veces para los propulsores, los cigüeñales y los cascos de remolcadores superiores, los barcos de pesca y otros barcos de funcionamiento. También se usa mucho en la fabricación de condensadores y aparatos de destilación. Es un metal pesado no ferroso. Esta aleación es comúnmente usada en muchas monedas modernas de color plateado, como el interior de la moneda de un euro y el exterior de la de dos euros. Las últimas monedas de plata que circularon fueron reemplazadas por el níquel o el cuproníquel, que es más económico que el níquel puro, por el color similar de estos metales al de la plata. A pesar del alto contenido de cobre, el color del cuproníquel es plateado. La aleación suele contener 55% de níquel y 45% de cobre.
Índex 4-Tractaments termics
Tractaments tèrmics
La importància de l’acer en el mon de la industria esta justificada ja que es un material que ens proporciona una gran varietat de propietats en el mateix material.
Una gran part d’aquestes propietats es deguda als tractaments tèrmics (tractament en el que es sotmet l’acer a canvis controlats de temperatura). Hi ha quatre tipus de tractaments tèrmics:
Al tremp: s’utilitza per a aconseguir acer amb una elevada duresa i resistència mecànica, du una gran proporció de martensita. El tractament del tremp consisteix en escalfar l’acer fins que es transforma en austerita, refredament ràpid per que es transformi en martensita. Segons la velocitat de refredament es fan servir diversos mitjans: aigua, olis minerals, plom fos, mercuri, sals foses, aire a temperatura ambient.
Revingut: s’augmenta la tenacitat i es disminueix les tensions internes. Però disminueixen la duresa la resistència mecànica i el límit elàstic. El tractament consisteix a l’escalfament a temperatures inferiors a 723oC i refredament a l’aire.
Recuita: serveix per reduir la duresa i augmentar la plasticitat. Consisteix en augmentar la temperatura i desprès refredar lentament. Es diferencien quatre tipus segons la temperatura màxima i la velocitat de refredament.
- Regeneració
- Globular super critica
- Estovament
- Contra acritud
Normalitzat: tractaments que nomes s’utilitzen en acers amb un baix contingut de carboni (0,15-0,5%) serveix per suprimir tensions internes i per reduir la grandària dels grans de l’acer millorant les seves propietats mecàniques.
La importància de l’acer en el mon de la industria esta justificada ja que es un material que ens proporciona una gran varietat de propietats en el mateix material.
Una gran part d’aquestes propietats es deguda als tractaments tèrmics (tractament en el que es sotmet l’acer a canvis controlats de temperatura). Hi ha quatre tipus de tractaments tèrmics:
Al tremp: s’utilitza per a aconseguir acer amb una elevada duresa i resistència mecànica, du una gran proporció de martensita. El tractament del tremp consisteix en escalfar l’acer fins que es transforma en austerita, refredament ràpid per que es transformi en martensita. Segons la velocitat de refredament es fan servir diversos mitjans: aigua, olis minerals, plom fos, mercuri, sals foses, aire a temperatura ambient.
Revingut: s’augmenta la tenacitat i es disminueix les tensions internes. Però disminueixen la duresa la resistència mecànica i el límit elàstic. El tractament consisteix a l’escalfament a temperatures inferiors a 723oC i refredament a l’aire.
Recuita: serveix per reduir la duresa i augmentar la plasticitat. Consisteix en augmentar la temperatura i desprès refredar lentament. Es diferencien quatre tipus segons la temperatura màxima i la velocitat de refredament.
- Regeneració
- Globular super critica
- Estovament
- Contra acritud
Normalitzat: tractaments que nomes s’utilitzen en acers amb un baix contingut de carboni (0,15-0,5%) serveix per suprimir tensions internes i per reduir la grandària dels grans de l’acer millorant les seves propietats mecàniques.
Problemes de metal·lurgia i siderurgia
El material amb que s'ha elaborat un objecte de bronze te la composició següent 91.8% Coure, 8% Estany, 0.2% Fosfor.
a) La quantitat de coure Mcu que conté l'objecte si te una massa de 3Kg.
b) La quantitat de Fosfor necessari per obtenir 1300Kg d'aliatge.
c) La quantitat d'añiatge que es pot obtenir amb sis Kg d'Estany.
Volem determinar la composició d’un aliatge bismut (Bi) i cadmi (Cd) que:
a)es comenta a solidificar als 250ºC
b)es comenta a fondre als 140ºC
c)està totalment liquid a partir dels 300ºC
d)es fon totalment als 140ºC
a)hi ha dos posivilitats: 30% Bi i 70% Cd
b)Tots
c)Tots els que superen del 10% de Bi
d) El del punt
Quin serà el pes GB d’una viga de llargaria L= 3.05 m feta amb un hacer de perfil normalitzat IPN 240
36.2 x 3.05 = 110.41 Kg
110.41 x 9.8 = 1 082.018 N
Si les parets d’un alt forn son d’acer per què no es fonen amb les temperaturas tan elevades a les que estan sotmeses.
Perquè són de material refractari.
Quina funció realitza la pedra calcaria en el procés d’obtenció del ferro colat en l’alt forn.
Té la funció principal de comvinar-se amb les impureses per convertirles en escoria i així es puguin separar bé
Defineix els conceptes següents referits als processos d’obtenció de productes siderúrgics:
- Reducció: eliminar l’oxigen del ferro oxidat
- Deshidratació: eliminar la humitat que pugui tenir el metall per efecte del calor
- Fusió: portar el ferro de fase solida a fase líquida.
- Carburació: per convertir-lo en acer.
- Descarburació: treure l’excés de carboni
1.
1t 69,94%
X 100%
X = 100 • 1 / 69,94 = 1,43t
2.
1000Kg 100%
X 97,25%
X = 1000 • 97,25 / 100 = 972,5kg
3.
180Kg 36%
X 100%
X = 180 • 100 / 36 = 500Kg
4.
a) La temperatura de fusió del coure pur són 1090°C i del níquel pur són 1465°C
b) Comença a fondre’s als 1150°C i esta totalment líquid als 1300°C
c) Esta líquid completament
d) De 60% Ni 40% Cu
5.
a) ferro gamma
b) ferro alfa
c) el alfa
6.
a) Punt de fusió del plom 327,4°C i de l’estany 232,05°C
b) Es un aliatge eutèctic.
7.
a) Al•lotropia: es la propietat que posen determinats elements químics de presentar-se amb estructures químiques diferents.
b) S’anomena constituents a la combinació de una varietat al•lotròpica amb carboni.
a) La quantitat de coure Mcu que conté l'objecte si te una massa de 3Kg.
b) La quantitat de Fosfor necessari per obtenir 1300Kg d'aliatge.
c) La quantitat d'añiatge que es pot obtenir amb sis Kg d'Estany.
Volem determinar la composició d’un aliatge bismut (Bi) i cadmi (Cd) que:
a)es comenta a solidificar als 250ºC
b)es comenta a fondre als 140ºC
c)està totalment liquid a partir dels 300ºC
d)es fon totalment als 140ºC
a)hi ha dos posivilitats: 30% Bi i 70% Cd
b)Tots
c)Tots els que superen del 10% de Bi
d) El del punt
Quin serà el pes GB d’una viga de llargaria L= 3.05 m feta amb un hacer de perfil normalitzat IPN 240
36.2 x 3.05 = 110.41 Kg
110.41 x 9.8 = 1 082.018 N
Si les parets d’un alt forn son d’acer per què no es fonen amb les temperaturas tan elevades a les que estan sotmeses.
Perquè són de material refractari.
Quina funció realitza la pedra calcaria en el procés d’obtenció del ferro colat en l’alt forn.
Té la funció principal de comvinar-se amb les impureses per convertirles en escoria i així es puguin separar bé
Defineix els conceptes següents referits als processos d’obtenció de productes siderúrgics:
- Reducció: eliminar l’oxigen del ferro oxidat
- Deshidratació: eliminar la humitat que pugui tenir el metall per efecte del calor
- Fusió: portar el ferro de fase solida a fase líquida.
- Carburació: per convertir-lo en acer.
- Descarburació: treure l’excés de carboni
1.
1t 69,94%
X 100%
X = 100 • 1 / 69,94 = 1,43t
2.
1000Kg 100%
X 97,25%
X = 1000 • 97,25 / 100 = 972,5kg
3.
180Kg 36%
X 100%
X = 180 • 100 / 36 = 500Kg
4.
a) La temperatura de fusió del coure pur són 1090°C i del níquel pur són 1465°C
b) Comença a fondre’s als 1150°C i esta totalment líquid als 1300°C
c) Esta líquid completament
d) De 60% Ni 40% Cu
5.
a) ferro gamma
b) ferro alfa
c) el alfa
6.
a) Punt de fusió del plom 327,4°C i de l’estany 232,05°C
b) Es un aliatge eutèctic.
7.
a) Al•lotropia: es la propietat que posen determinats elements químics de presentar-se amb estructures químiques diferents.
b) S’anomena constituents a la combinació de una varietat al•lotròpica amb carboni.
Índex 3 - Formes comercials dels acers
Quans surten dels convertidors o dels forns els acers es troben en fase liquida. Per ser comercialitzats cal solidificar-los amb la forma adequada. Per fer-ho hi ha dos procediments:
- Colar-los en un motlle i deixar-los refredar. D’aquesta manera s’obté un lingot, al qual se li donarà forma més tard.
- Colar-los en uns canals per on els donem forma de barra de secció rectangular mentre circulen fins a la secció de laminatge, on es deixen refredar totalment.
Actualment el primer procediment està en desús. El segon procés estalvia energia ja que no cal escalfar l’acer dos cops.
Les característiques dels productes siderúrgics estan normalitzades. Hi ha organismes internacionals que fixen les característiques d’aquests productes i els donen una denominació per distingir-los.
Les indicacions següents serveixen per interpretar la informació subministrada pel fabricant:
- Densitat lineal: massa que té el perfil per unitat de llargària (kg/m) (valor= G)
- Secció del perfil: la superfície de tall transversal. (valor= A) (mm2)
- Superfície lineal: la superfície total exterior per cada unitat de llargària. (valor=AL) (m2/m)
- Superfície màssica: la superfície total exterior per cada tona de massa. (valor= Ag) (m2/t)
- Colar-los en un motlle i deixar-los refredar. D’aquesta manera s’obté un lingot, al qual se li donarà forma més tard.
- Colar-los en uns canals per on els donem forma de barra de secció rectangular mentre circulen fins a la secció de laminatge, on es deixen refredar totalment.
Actualment el primer procediment està en desús. El segon procés estalvia energia ja que no cal escalfar l’acer dos cops.
Les característiques dels productes siderúrgics estan normalitzades. Hi ha organismes internacionals que fixen les característiques d’aquests productes i els donen una denominació per distingir-los.
Les indicacions següents serveixen per interpretar la informació subministrada pel fabricant:
- Densitat lineal: massa que té el perfil per unitat de llargària (kg/m) (valor= G)
- Secció del perfil: la superfície de tall transversal. (valor= A) (mm2)
- Superfície lineal: la superfície total exterior per cada unitat de llargària. (valor=AL) (m2/m)
- Superfície màssica: la superfície total exterior per cada tona de massa. (valor= Ag) (m2/t)
Índex 2 - Siderúrgia: processos d’obtenció del ferro i de l’acer
Obtenció del ferro colat: l’alt forn
El ferro es desprès de l’alumini el metall més abundant de l’escorça terrestre. Es troba combinat amb minerals formant diferents compostos químics
Com que el ferro es troba en el mineral de forma oxidada en el procés d’obtenció del ferro haurem de separar l’oxigen del metall. Aquest procés s’anomena reducció del metall. El principal element reductor en la siderúrgia es el carboni.
L’obtenció de l’acer i les foses es un procés que consta de dues fases. La primera comença amb la seva obtenció, i la segona amb les seves respectives separacions.
Obtenció del ferro colat: l’alt forn
L’alt forn esta format per una estructura d’acer recoberta interiorment per material refractari. Per la part superior s’introdueixen les matèries primeres i s’extreuen els gasos. Per la part inferior s’introdueix aire calent a pressió que fa possible la combustió del carboni i es recullen ferro colat i les escòries.
Les matèries primeres que intervenen en l’alt forn són:
- Mineral de ferro: aporta el ferro oxidat que un cop reduït l’obtindrem en forma de ferro colat.
- Carbó de coque: Actua com a combustible per obtenir altes temperatures i aportar el carboni necessari per la reducció del ferro.
- Pedra calcaria: es combina amb el silici del mineral i forma el compost CaSiO3 que es el principal compost de la escòria.
El procés d’obtenció de les primeres matèries per la boca superior del forn periòdicament es van traient el ferro i l’escòria. Dins del forn es distingeixen quatre zones; zona de deshidratació (aprox. 400oC) el contingut d’humitat de les matèries primeres s’elimina en forma de vapor d’aigua. Zona de reducció (aprox. 700oC) el monòxid de carboni en forma de gas es combina amb l’oxigen del mineral per formar diòxid de carboni i ferro reduït. Zona de carburació (aprox. 1200oC) el carboni es combina amb el ferro formant l’aliatge. Zona de fusió (aprox. 1800oC) es produeix la fusió del ferro que s’escola en forma liquida al fons del forn.
El ferro colat obtingut a l’alt forn es un aliatge de ferro i carboni amb un contingut aproximat de un 4% de carboni un 2% de silici i quantitats menors de fòsfor, sofre i oxigen. Aquest producte s’ha de sotmetre a una segona transformació abans de ser utilitzat industrialment.
Obtenció de l’acer
Per obtenir acer cal descarburar el ferro colat de l’alt forn. També conté moltes impureses que el fan més fràgil i mal·leable (més fràgil = fòsfor, menys mal·leabilitat= sofre) per fer aquest procés de descarburació es poden utilitzar dues instal·lacions (o una o altra).
- Primer mètode: el convertidor. S’introdueix el ferro colat líquid ( no hi ha escalfament extern ni combustió del carbó.
- Segona mètode: el forn: hi ha un escalfament extern amb l’ajuda de la combustió d’un gas o per la producció d’un arc voltaic (forn elèctric).
Actualment els procediments més emprats per l’obtenció de l’acer son el convertidor d’oxigen i el forn elèctric.
Convertidor d’oxigen
Recipient cilíndric i tronc cònic revestit interiorment per ceràmica refractària.
Procés: s’introdueix el ferro colat, ferralla i calç (òxid de calci), i s’injecta oxigen a pressió (això disminueix el contingut de carboni i impureses al ferro colat). El ferro colat es combina amb l’oxigen i desprèn calor. El silici es combina amb l’oxigen i ens dona l’escòria. El fòsfor combinat amb l’oxigen i després amb la calç ens dona també origen a l’escòria. Amb el calor que es produeix els materials es mantenen líquids durant tot el procés. Durant el procés podem regular els materials per obtenir l’acer que es vol (afegint més o menys ferralla i/o calç). L’escòria s’utilitza per fertilitzar els camps de conreu.
Forn electric
Consisteix en un recipient d’acer refrigerat externament per un circuit d’aigua internament recobert de ceràmica refractaria. Aquest recipient es tanca amb una coberta que disposa de tres elèctrodes de grafit als quals se’ls aplica un fort corrent elèctric.
Procés: dins dels forn s’introdueixen totes les mataries (ferro colat en estat líquid, ferralla i calç). Apliquem descarregues elèctriques per augmentar la temperatura. Afegim o traiem més ferralla o més calç per assolir l’acer desitjat. Colem l’acer en motlles.
Ferralla: ens aporta l’oxigen necessari, perquè es ferro oxidat.
Calç: ens aporta el silici per formar l’escòria.
El forn elèctric permet un control molt precís de la temperatura i composició de l’acer.
El ferro es desprès de l’alumini el metall més abundant de l’escorça terrestre. Es troba combinat amb minerals formant diferents compostos químics
Com que el ferro es troba en el mineral de forma oxidada en el procés d’obtenció del ferro haurem de separar l’oxigen del metall. Aquest procés s’anomena reducció del metall. El principal element reductor en la siderúrgia es el carboni.
L’obtenció de l’acer i les foses es un procés que consta de dues fases. La primera comença amb la seva obtenció, i la segona amb les seves respectives separacions.
Obtenció del ferro colat: l’alt forn
L’alt forn esta format per una estructura d’acer recoberta interiorment per material refractari. Per la part superior s’introdueixen les matèries primeres i s’extreuen els gasos. Per la part inferior s’introdueix aire calent a pressió que fa possible la combustió del carboni i es recullen ferro colat i les escòries.
Les matèries primeres que intervenen en l’alt forn són:
- Mineral de ferro: aporta el ferro oxidat que un cop reduït l’obtindrem en forma de ferro colat.
- Carbó de coque: Actua com a combustible per obtenir altes temperatures i aportar el carboni necessari per la reducció del ferro.
- Pedra calcaria: es combina amb el silici del mineral i forma el compost CaSiO3 que es el principal compost de la escòria.
El procés d’obtenció de les primeres matèries per la boca superior del forn periòdicament es van traient el ferro i l’escòria. Dins del forn es distingeixen quatre zones; zona de deshidratació (aprox. 400oC) el contingut d’humitat de les matèries primeres s’elimina en forma de vapor d’aigua. Zona de reducció (aprox. 700oC) el monòxid de carboni en forma de gas es combina amb l’oxigen del mineral per formar diòxid de carboni i ferro reduït. Zona de carburació (aprox. 1200oC) el carboni es combina amb el ferro formant l’aliatge. Zona de fusió (aprox. 1800oC) es produeix la fusió del ferro que s’escola en forma liquida al fons del forn.
El ferro colat obtingut a l’alt forn es un aliatge de ferro i carboni amb un contingut aproximat de un 4% de carboni un 2% de silici i quantitats menors de fòsfor, sofre i oxigen. Aquest producte s’ha de sotmetre a una segona transformació abans de ser utilitzat industrialment.
Obtenció de l’acer
Per obtenir acer cal descarburar el ferro colat de l’alt forn. També conté moltes impureses que el fan més fràgil i mal·leable (més fràgil = fòsfor, menys mal·leabilitat= sofre) per fer aquest procés de descarburació es poden utilitzar dues instal·lacions (o una o altra).
- Primer mètode: el convertidor. S’introdueix el ferro colat líquid ( no hi ha escalfament extern ni combustió del carbó.
- Segona mètode: el forn: hi ha un escalfament extern amb l’ajuda de la combustió d’un gas o per la producció d’un arc voltaic (forn elèctric).
Actualment els procediments més emprats per l’obtenció de l’acer son el convertidor d’oxigen i el forn elèctric.
Convertidor d’oxigen
Recipient cilíndric i tronc cònic revestit interiorment per ceràmica refractària.
Procés: s’introdueix el ferro colat, ferralla i calç (òxid de calci), i s’injecta oxigen a pressió (això disminueix el contingut de carboni i impureses al ferro colat). El ferro colat es combina amb l’oxigen i desprèn calor. El silici es combina amb l’oxigen i ens dona l’escòria. El fòsfor combinat amb l’oxigen i després amb la calç ens dona també origen a l’escòria. Amb el calor que es produeix els materials es mantenen líquids durant tot el procés. Durant el procés podem regular els materials per obtenir l’acer que es vol (afegint més o menys ferralla i/o calç). L’escòria s’utilitza per fertilitzar els camps de conreu.
Forn electric
Consisteix en un recipient d’acer refrigerat externament per un circuit d’aigua internament recobert de ceràmica refractaria. Aquest recipient es tanca amb una coberta que disposa de tres elèctrodes de grafit als quals se’ls aplica un fort corrent elèctric.
Procés: dins dels forn s’introdueixen totes les mataries (ferro colat en estat líquid, ferralla i calç). Apliquem descarregues elèctriques per augmentar la temperatura. Afegim o traiem més ferralla o més calç per assolir l’acer desitjat. Colem l’acer en motlles.
Ferralla: ens aporta l’oxigen necessari, perquè es ferro oxidat.
Calç: ens aporta el silici per formar l’escòria.
El forn elèctric permet un control molt precís de la temperatura i composició de l’acer.
Índex 1 - El proces metalurgic
De tots els materials utilitzats per l’esser humà, un dels més importants per al desenvolupament tecnològic han estat els metalls. La seva obtenció no ha estat mai un procés facil. Per obtenir els metalls cal seguir un proces similar al següent:
Mineria: estracció del mineral d’un jaciment adequat i la seva preparació, separant la part rica en metalls d’altres que l’acompanyen
Metal·lúrgia: separació de metall d’altres elements amb els quals el metall es troba combinat químicament.
Industries metàl·liques: elaboració del metall per l’obtenció d’articles útils.
El conjunt de processos que porten a l’obtenció dels metalls es coneix amb el nom de metal·lúrgia. Actualment també es poden obtenir metalls a partir del reciclatge de productes usats.
Els minerals
Els compostos mes comuns que formen combinant els minerals químicament són: òxids, sulfurs i carbonats
Compostos més comuns que formen els minerals
Per separar el metall d’altres elements calen processos químics aplicats amb temperatures elevades. En el cas dels òxids per exemple cal un element que sigui capaç de combinar-se amb l’oxigen del mineral, per tal d’aïllar el metall. Aquesta reacció química es coneix amb el nom de reducció.
Un mineral es forma per una part aprofitable del metall que es busca anomenada mena i per parts no aprofitables que ja no porten metall que tenen el nom de ganga.
Valors de riquesa d’alguns minerals a partir dels quals es rendible l’explotació
El primer procés després de l’extracció es l’enriquiment i consisteix en la màxima possible separació d’aquests dos components (mena i ganga no sempre es econòmicament aprofitable la separació d’aquest metall.
Aliatges
Els metalls es caracteritzen per tenir una elevada conductivitat, tant electrica com termica, una gran resistencia mecanica, ser opacs i lluents i fondre’s a temperatures elevades. Un aliatge es un producte obingut a partir de la unió de dos o més elements quimics (com a minim un dels dos ha de ser un metall) i que un cop format presenta les caracteristiques propies d’un metall
Solidificació dels aliatges
Els metalls purs tenen un valor fix de temperatura de fusió. Mentre que es solidifica el metall, la temperatura es constant i quan s’ha solidificat completament, disminueix de forma constant. Nobstant això la temperatura dels aliatges no es fixa, depèn de les proporcions del metall en aquests.
Diagrama d’equilibri
- Area de fase liquida: per damunt de la linia de liquid l’aliatge sempre es trobara en fase liquida.
- Àrea de fase líquida+sòlida: Per a qualsevol punt situat en aquesta àrea, l’aliatge sempre contindrà una part de la massa en fase sòlida i l’altra part en fase líquida.
- Àrea de fase sòlida: Per sota de la línia de sòlid, l’aliatge sempre es trobarà en fase sòlida.
Per una determinada proporcio de la mescla, es pot definir una temperatura per sota de la cual tot l’aliatge es trobarà en fase solida, un interval de temperatures en el que l’aliatge es trobarà en dues fases ( solida + liquida) i una temperatura a partir de la qual tot l’aliatge es trobarà en fase liquida.
Hi ha aliatges que tenen un diagrama d’equilibri diferent de l’anterior, es tracta d’aliatges en el que els components son totalment solubles en estat líquid i insolubles en estat sòlit.
En aquests aliatges els diagrames d’equilibri presenten una línia mínima a la línia de líquids. La proporció que correspon a aquest punt es molt important i s’anomena
proporció eutèctica
Paral·lelament el punt s’anomena punt eutèctic, i la temperatura que li correspon es coneix també com a temperatura eutèctica.
Els aliatges de proporcions eutèctiques són importants:
Temperatura de solidificació constant (enlloc de fer-lo amb un interval)
La temperatura de solidificació o de fusió es la més baixa de totes les possibles amb els components que formen la mescla
Són mescles finíssimes i intimes de cristalls purs ideals per fabricar peces per a emmotllament perquè omplen millor els motllos i donen peces més homogènies.
Els productes metal·lúrgics
Actualment la indústria disposa d’una gran varietat de productes metal·lúrgics amb propietats molt diverses. De tots aquests materials, que poden ser metalls purs o aliatges els més utilitzats són els que es mencionen a la taula:
El ferro i els seus aliatges
Anomenem ferro a gran varietat d’aliatges però en realitat el ferro pur no te aplicacions industrials ja que te les següents característiques:
– Punt de fusió: 1539 oC.
– Color: blanc grisós.
– Densitat: 7.87 g/cm3.
– Propietats mecàniques: dúctil i mal·leable.
– Altres propietats: és conductor i magnetitzable.
Industrialment s’anomena ferro pur l’aliatge ferro-carboni quan el contingut d’aquet últim es inferior al 0,03%. L’aplicació industrial del ferro pur es, per les seves propietats magnètiques, xapes per a nuclis de transformadors elèctrics.
Les varietats al·lotròpiques són les propietats que tenen uns materials en funció de la seva distribució d’àtoms. Aquestes propietats en el ferro es representen mitjançant les quatre primeres lletres de l’alfabet grec.
Comença des de la fase líquida.
Varietats al·lotròpiques:
– Delta: 1539 ºC – massa sòlida.
– Gamma: 1539 - 1390 ºC – Massa cristal·lina.
– Beta: 1390 - 900 ºC.
– Alfa: 900 - 750 ºC.
Les diferents combinacions dels factors i varietats al·lotròpiques juntament amb la velocitat de refredament en el procés de solidificació i la proporció total de carboni de l’aliatge donen lloc al que s’anomenen constituents de l’aliatge ferro-carboni.
Els productes siderúrgics acers i foses
El ferro es útil quan s’alia amb el carboni i dona lloc a acers i foses. Són acers els aliatges de ferro i carboni quan el contingut d’aquest oscil·la entre el 0.1 i el 1.76% i foses quan el contingut de carboni està entre el 1.76 i el 6.67% més silici.
Per donar forma als metalls es fan servir diversos procediments:
La forja: massa solida de metall entre dues meitats d’un motllo i aplicant un esforç de compressió fins que adopta la seva forma. (fosa)
Emmotllament: introducció d’un metall en fase liquida a l’interior d’un motllo trencat i desmuntar-lo un cop sòlid. (forja)
En general es pot dir que l’acer es forjable i fon a temperatures elevades, per sobre de 1400ºC en canvi la fosa no es forjable, fon a temperatures mes baixes, fon a 1130ºC
Els elements d’aliatge s’afegeixen voluntàriament per millorar les propietats de l’aliatge (crom, vanadi, níquel). Altres elements químics apareixen involuntàriament durant el procés d’obtenció de l’aliatge i provoquen un empitjorament de les propietats, en aquest cas s’anomenen impureses (antimoni, arsènic, estany, hidrogen, oxigen).
Mineria: estracció del mineral d’un jaciment adequat i la seva preparació, separant la part rica en metalls d’altres que l’acompanyen
Metal·lúrgia: separació de metall d’altres elements amb els quals el metall es troba combinat químicament.
Industries metàl·liques: elaboració del metall per l’obtenció d’articles útils.
El conjunt de processos que porten a l’obtenció dels metalls es coneix amb el nom de metal·lúrgia. Actualment també es poden obtenir metalls a partir del reciclatge de productes usats.
Els minerals
Els compostos mes comuns que formen combinant els minerals químicament són: òxids, sulfurs i carbonats
Compostos més comuns que formen els minerals
Per separar el metall d’altres elements calen processos químics aplicats amb temperatures elevades. En el cas dels òxids per exemple cal un element que sigui capaç de combinar-se amb l’oxigen del mineral, per tal d’aïllar el metall. Aquesta reacció química es coneix amb el nom de reducció.
Un mineral es forma per una part aprofitable del metall que es busca anomenada mena i per parts no aprofitables que ja no porten metall que tenen el nom de ganga.
Valors de riquesa d’alguns minerals a partir dels quals es rendible l’explotació
El primer procés després de l’extracció es l’enriquiment i consisteix en la màxima possible separació d’aquests dos components (mena i ganga no sempre es econòmicament aprofitable la separació d’aquest metall.
Aliatges
Els metalls es caracteritzen per tenir una elevada conductivitat, tant electrica com termica, una gran resistencia mecanica, ser opacs i lluents i fondre’s a temperatures elevades. Un aliatge es un producte obingut a partir de la unió de dos o més elements quimics (com a minim un dels dos ha de ser un metall) i que un cop format presenta les caracteristiques propies d’un metall
Solidificació dels aliatges
Els metalls purs tenen un valor fix de temperatura de fusió. Mentre que es solidifica el metall, la temperatura es constant i quan s’ha solidificat completament, disminueix de forma constant. Nobstant això la temperatura dels aliatges no es fixa, depèn de les proporcions del metall en aquests.
Diagrama d’equilibri
- Area de fase liquida: per damunt de la linia de liquid l’aliatge sempre es trobara en fase liquida.
- Àrea de fase líquida+sòlida: Per a qualsevol punt situat en aquesta àrea, l’aliatge sempre contindrà una part de la massa en fase sòlida i l’altra part en fase líquida.
- Àrea de fase sòlida: Per sota de la línia de sòlid, l’aliatge sempre es trobarà en fase sòlida.
Per una determinada proporcio de la mescla, es pot definir una temperatura per sota de la cual tot l’aliatge es trobarà en fase solida, un interval de temperatures en el que l’aliatge es trobarà en dues fases ( solida + liquida) i una temperatura a partir de la qual tot l’aliatge es trobarà en fase liquida.
Hi ha aliatges que tenen un diagrama d’equilibri diferent de l’anterior, es tracta d’aliatges en el que els components son totalment solubles en estat líquid i insolubles en estat sòlit.
En aquests aliatges els diagrames d’equilibri presenten una línia mínima a la línia de líquids. La proporció que correspon a aquest punt es molt important i s’anomena
proporció eutèctica
Paral·lelament el punt s’anomena punt eutèctic, i la temperatura que li correspon es coneix també com a temperatura eutèctica.
Els aliatges de proporcions eutèctiques són importants:
Temperatura de solidificació constant (enlloc de fer-lo amb un interval)
La temperatura de solidificació o de fusió es la més baixa de totes les possibles amb els components que formen la mescla
Són mescles finíssimes i intimes de cristalls purs ideals per fabricar peces per a emmotllament perquè omplen millor els motllos i donen peces més homogènies.
Els productes metal·lúrgics
Actualment la indústria disposa d’una gran varietat de productes metal·lúrgics amb propietats molt diverses. De tots aquests materials, que poden ser metalls purs o aliatges els més utilitzats són els que es mencionen a la taula:
El ferro i els seus aliatges
Anomenem ferro a gran varietat d’aliatges però en realitat el ferro pur no te aplicacions industrials ja que te les següents característiques:
– Punt de fusió: 1539 oC.
– Color: blanc grisós.
– Densitat: 7.87 g/cm3.
– Propietats mecàniques: dúctil i mal·leable.
– Altres propietats: és conductor i magnetitzable.
Industrialment s’anomena ferro pur l’aliatge ferro-carboni quan el contingut d’aquet últim es inferior al 0,03%. L’aplicació industrial del ferro pur es, per les seves propietats magnètiques, xapes per a nuclis de transformadors elèctrics.
Les varietats al·lotròpiques són les propietats que tenen uns materials en funció de la seva distribució d’àtoms. Aquestes propietats en el ferro es representen mitjançant les quatre primeres lletres de l’alfabet grec.
Comença des de la fase líquida.
Varietats al·lotròpiques:
– Delta: 1539 ºC – massa sòlida.
– Gamma: 1539 - 1390 ºC – Massa cristal·lina.
– Beta: 1390 - 900 ºC.
– Alfa: 900 - 750 ºC.
Les diferents combinacions dels factors i varietats al·lotròpiques juntament amb la velocitat de refredament en el procés de solidificació i la proporció total de carboni de l’aliatge donen lloc al que s’anomenen constituents de l’aliatge ferro-carboni.
Els productes siderúrgics acers i foses
El ferro es útil quan s’alia amb el carboni i dona lloc a acers i foses. Són acers els aliatges de ferro i carboni quan el contingut d’aquest oscil·la entre el 0.1 i el 1.76% i foses quan el contingut de carboni està entre el 1.76 i el 6.67% més silici.
Per donar forma als metalls es fan servir diversos procediments:
La forja: massa solida de metall entre dues meitats d’un motllo i aplicant un esforç de compressió fins que adopta la seva forma. (fosa)
Emmotllament: introducció d’un metall en fase liquida a l’interior d’un motllo trencat i desmuntar-lo un cop sòlid. (forja)
En general es pot dir que l’acer es forjable i fon a temperatures elevades, per sobre de 1400ºC en canvi la fosa no es forjable, fon a temperatures mes baixes, fon a 1130ºC
Els elements d’aliatge s’afegeixen voluntàriament per millorar les propietats de l’aliatge (crom, vanadi, níquel). Altres elements químics apareixen involuntàriament durant el procés d’obtenció de l’aliatge i provoquen un empitjorament de les propietats, en aquest cas s’anomenen impureses (antimoni, arsènic, estany, hidrogen, oxigen).
Índexs
1-El procés metal·lúrgic.
-Els minerals.
-Aliatges.
-Solidificació dels aliatges
-Els productes metal·lúrgics.
-El ferro i els seus aliatges.
-La solidificació del ferro
-Els aliatges ferro-carboni
-Els productes siderúrgics: acers i foses.
2-Siderúrgia: processos d’obtenció del ferro i de l’acer.
-Obtenció del ferro colat: l’alt forn.
-Obtenció de l’acer.
-El convertidor d'oxigen
-El forn elèctric
3-Formes comercials dels acers.
4-Tractaments tèrmics.
-El Tremp.
-El revingut.
-La recuita.
-El normalitzat.
-Els minerals.
-Aliatges.
-Solidificació dels aliatges
-Els productes metal·lúrgics.
-El ferro i els seus aliatges.
-La solidificació del ferro
-Els aliatges ferro-carboni
-Els productes siderúrgics: acers i foses.
2-Siderúrgia: processos d’obtenció del ferro i de l’acer.
-Obtenció del ferro colat: l’alt forn.
-Obtenció de l’acer.
-El convertidor d'oxigen
-El forn elèctric
3-Formes comercials dels acers.
4-Tractaments tèrmics.
-El Tremp.
-El revingut.
-La recuita.
-El normalitzat.
dimarts, 15 de març del 2011
Examen Materials
1. S’ha realitzat un assaig de duresa HBW (20/5 000/15) sobre
un material i hem obtingut una marca de Ø= 7,82 mm.
a) Quina es la duresa d’aquest material?
HBW = 0,102 · F/A = 5000/50,02 = 99,96
b) De quin material pot tractar-se?
Segons la nostra taula es tracta del bronce.
2. Com es detecten els defectes en l'assaig per ultrasons?
Es similar al sonar dels vaixells. L'emisor emet ultrassons que travessen el material, despres reboten i van a parar al receptor. Aquet aparell fa un grafic, si la peça no te cap defecte i es homogenia sols apareixeran dos pics en el grafic. Si hi ha algun defecte apareixeran més pics ya que algunes oner reboten abans.
3. Què és la duresa?
La duresa es una propietat dels materials que indica la resistencia a ser rallats o penetrats per un altre material. La duresa es deguda a forces de cohesió existents entre els àtoms del material. Com més fortes siguin aquestes forces mes dur serà el material. El grafe es el material més dur encanvi el talc es el mineral més tou.
4. Explica en que consisteix l'assaig de Charpy:
L'assaig de Charpy, calcula la resilencia. Indica la oposicio de un material a trencar-se d'un cop.L'assaig consisteix en una especie de martell de 22Kg, que es deixa caure per tal de xocaramb la proveta. Aquesta te una secció determinada 10x10mm i una muesca de 2mm. Si tot surt amb normalitat la proveta es trencara i el martell que fa com un pendol pujara. La resilencia es calcula fen la diferencia entre l'energia potencial inicial i la final del pendol (per la diferencia d'altures).
5. Indica les parts del diagrama de tracció (fes la gràfica i explica els puts inportants)
Com be explica el grafic el punt A es on s'acaba la proporcionalitat. El punt B es el limit elastic. La zona compresa entre el punt B-C s'anomena fluencia ja que el material s'allarga molt sense augmentar gaire l'esforç. La zona de C-D s'anomena enduriment perque el material torna a oposarse a l'esforç. La zona de D-E s'anomena estricció. I l'ultim punt es E on es produeix el trencament.
6. Quin es el grau de duresa de Brinell d'un material al qual se li ha aplicat una força de 2600N i la superfície de la marca deixada sobre la proveta es de 2 mm cuadrats?
HBW = 0.102 · F/A
0.102 · 2600/2 = 132.6
7. Què és el limit de fatiga?
És la força màxima que se li pot aplicar a un material durant un nombre infinit de cicles i que no es trenqui. Per exemple un material qualsevol que a partir d'una força concreta (limit de fatiga), fem els esforços que fem, però sense sobrepassar aquesta força, el material no es trencarà mai.
8. Què és la dilatació tèrmica?
És un fenomen físic que fa que els materials incrementin el seu volum amb l'increment de temperatura. Això es degut a que amb l'augment de la temperatura els àtoms es mouen més (es a dir, vibren més) i per tant s'incrementa el volum.
La formula per mesurar la dilatació en objectes d'una dimensió (barres, tubs, etc.) és:
ΔL/Lo = α ΔT
Cada material té un coeficient de dilatació diferent.
9. El coeficient de dilatació tèrmica del llautó (70%Cu, 30%Zn) es α = 20·10 a la menys 6 ºC a la menys 1. Quin es l'increment de l'allargada d'una barra d'1m si la temperatura s'incrementa 100ºC?
ΔL/Lo = α·ΔT
ΔL = α·ΔT·Lo
ΔL = 20·10 a la menys 6 · 100·1= 2·10 a la menys 3.
ΔL= 3cm.
un material i hem obtingut una marca de Ø= 7,82 mm.
a) Quina es la duresa d’aquest material?
HBW = 0,102 · F/A = 5000/50,02 = 99,96
b) De quin material pot tractar-se?
Segons la nostra taula es tracta del bronce.
2. Com es detecten els defectes en l'assaig per ultrasons?
Es similar al sonar dels vaixells. L'emisor emet ultrassons que travessen el material, despres reboten i van a parar al receptor. Aquet aparell fa un grafic, si la peça no te cap defecte i es homogenia sols apareixeran dos pics en el grafic. Si hi ha algun defecte apareixeran més pics ya que algunes oner reboten abans.
3. Què és la duresa?
La duresa es una propietat dels materials que indica la resistencia a ser rallats o penetrats per un altre material. La duresa es deguda a forces de cohesió existents entre els àtoms del material. Com més fortes siguin aquestes forces mes dur serà el material. El grafe es el material més dur encanvi el talc es el mineral més tou.
4. Explica en que consisteix l'assaig de Charpy:
L'assaig de Charpy, calcula la resilencia. Indica la oposicio de un material a trencar-se d'un cop.L'assaig consisteix en una especie de martell de 22Kg, que es deixa caure per tal de xocaramb la proveta. Aquesta te una secció determinada 10x10mm i una muesca de 2mm. Si tot surt amb normalitat la proveta es trencara i el martell que fa com un pendol pujara. La resilencia es calcula fen la diferencia entre l'energia potencial inicial i la final del pendol (per la diferencia d'altures).
5. Indica les parts del diagrama de tracció (fes la gràfica i explica els puts inportants)
Com be explica el grafic el punt A es on s'acaba la proporcionalitat. El punt B es el limit elastic. La zona compresa entre el punt B-C s'anomena fluencia ja que el material s'allarga molt sense augmentar gaire l'esforç. La zona de C-D s'anomena enduriment perque el material torna a oposarse a l'esforç. La zona de D-E s'anomena estricció. I l'ultim punt es E on es produeix el trencament.
6. Quin es el grau de duresa de Brinell d'un material al qual se li ha aplicat una força de 2600N i la superfície de la marca deixada sobre la proveta es de 2 mm cuadrats?
HBW = 0.102 · F/A
0.102 · 2600/2 = 132.6
7. Què és el limit de fatiga?
És la força màxima que se li pot aplicar a un material durant un nombre infinit de cicles i que no es trenqui. Per exemple un material qualsevol que a partir d'una força concreta (limit de fatiga), fem els esforços que fem, però sense sobrepassar aquesta força, el material no es trencarà mai.
8. Què és la dilatació tèrmica?
És un fenomen físic que fa que els materials incrementin el seu volum amb l'increment de temperatura. Això es degut a que amb l'augment de la temperatura els àtoms es mouen més (es a dir, vibren més) i per tant s'incrementa el volum.
La formula per mesurar la dilatació en objectes d'una dimensió (barres, tubs, etc.) és:
ΔL/Lo = α ΔT
Cada material té un coeficient de dilatació diferent.
9. El coeficient de dilatació tèrmica del llautó (70%Cu, 30%Zn) es α = 20·10 a la menys 6 ºC a la menys 1. Quin es l'increment de l'allargada d'una barra d'1m si la temperatura s'incrementa 100ºC?
ΔL/Lo = α·ΔT
ΔL = α·ΔT·Lo
ΔL = 20·10 a la menys 6 · 100·1= 2·10 a la menys 3.
ΔL= 3cm.
Subscriure's a:
Missatges (Atom)