Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
Metal·lúrgia i siderúrgia - Coggle Diagram
Metal·lúrgia i siderúrgia
El procés metal·lúrgic
Per poder obtenir els metalls cal seguir un procés similar al següent:
Mineria: extracció del mineral d'un jaciment adequat i la seva preparació, separant la part rica en metall d'altres que l'acompanyen.
Metal·lúrgia: separació del metall dels altres elements amb els quals es troba combinat químicament.
Indústries metàl·liques: elaboració del metall obtingut per a l'obtenció d'articles útils.
Els minerals
Un mineral està format per una part aprofitable i rica en el metall buscat, anomenada mena, i per una altra de no aprofitable perquè és molt pobra en metall, anomenada ganga
Aliatges
Un aliatge és un producte obtingut a partir de la unió de dos o més elements químics (com a mínim un dels dos ha de ser un metall) i que, un cop format, presenta les característiques pròpies d'un metall.
Solidificació dels aliatges
Àrea de fase líquida: per damunt de la línia de líquid, l'aliatge sempre es trobarà en fase líquida
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.
Els productes metal·lúrgics
El ferro i els seus aliatges
Industrialment, s'anomena ferro pur l'aliatge ferro-carboni quan el contingut d'aquest últim és inferior al 0,03 %. Aquest material té alguna aplicació industrial que aprofita les seves propietats magnètiques, com ara la fabricació de xapes per a nuclis de transformadors elèctrics
La solidificació del ferro
Els aliatges ferro-carboni
Els productes siderúrgics: acers i foses
Siderúrgia: processos d'obtenció del ferro colat i de l'acer
El ferro és, després de l'alumini, el metall més abundant a l'escorça terrestre. Es troba en els minerals formant diferents compostos químics:
Obtenció del ferro colat: l'alt forn
Mineral de ferro: aporta el ferro oxidat que, un cop reduït, obtindrem en forma de ferro colat. L'oxigen del mineral es combinarà amb el carboni i sortirà per la part superior del forn en forma de diòxid de carboni gasós. El mineral també aporta impureses formades per sílice, que obtindrem separades del ferro en forma d'escòria.
Carbó de coc: el carbó vegetal no té prou poder calorífic per aconseguir les altes temperatures necessàries per obtenir ferro líquid. Per aquest motiu s'utilitza el carbó de coc obtingut a partir de la destil·lació de l'hulla (un tipus de carbó mineral). El carbó de coc actua com a combustible per obtenir elevades temperatures i aporta el carboni necessari per a la reducció del ferro.
Pedra calcària: es combina amb el silici del mineral i forma el compost CaSiO3, que és el principal component de l'escòria. Aquest compost sura damunt del ferro fos perquè té una densitat inferior. L'escòria extreta de l'alt forn té un aprofitament posterior en la fabricació de ciment, de formigó i d'aïllants tèrmics en la indústria de l'edificació.
Obtenció de l'acer
El convertidor d'oxigen
És un recipient d'acer de forma cilíndrica i de tronc cònic a la part superior, amb un revestiment interior de ceràmica refractària i obert amb una boca de càrrega per la part superior.
El forn elèctric
Consisteix en un recipient d'acer refrigerat externament per un circuit d'aigua i recobert internament per ceràmica refractària. Aquest recipient es tanca amb una coberta que disposa de tres elèctrodes de grafit als quals els és aplicat un fort corrent elèctric trifàsic.
Formes comercials dels acers
Quan surten dels convertidors o dels forns, els acers es troben en fase líquida. Per ser comercialitzats, cal solidificar-los i donar-los una forma adequada.
Tractaments tèrmics
El tremp
S'aplica el tremp quan es vol aconseguir un acer amb una elevada duresa i resistència mecànica. Consisteix a obtenir un acer format per una gran proporció de martensita.
El revingut
El revingut consisteix en un escalfament a temperatura inferior als 723 °C i un refredament posterior a l'aire.
La recuita
La recuita s'utilitza quan es vol disminuir la duresa i incrementar la plasticitat d'un acer per poder-lo deformar i treballar fàcilment. En general consisteix en un escalfament a temperatura elevada i un refredament lent.
El normalitzat
El normalitzat consisteix en un escalfament fins a la temperatura d'austenització i un refredament a l'aire (a velocitat més lenta que el tremp però més ràpida que la recuita).
Els tractaments tèrmics consisteixen a sotmetre l'acer a uns canvis controlats de temperatura (escalfaments i refredaments successius) per tal de variar les proporcions dels seus constituents.
