PROPIEDAD DE LOS MATERIALES

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Carbono + Oxígeno →MONOXIDO DE CARBONO GASEOSO

2C + O2 → 2CO

La fase de vaciado se iniciaba una vez quemadas las impurezas.

Se inclinaba de nuevo el convertidor y se vertía acero en las lingoteras. La principal ventaja de este procedimiento consistía en poder detenerlo con sólo cerrar la entrada del aire. De este modo se conseguían aceros con distintas cantidades de carbono, silicio y manganeso. Su principal inconveniente radicaba en que sólo podía utilizarse para arrabios con cantidades muy pequeñas de fósforo, ya que este material no se eliminaba. La modificación introducida por Thomas consistió en incorporar un fundente de carácter básico la cal, que permitía eliminar el exceso de fósforo presente. Al finalizar el proceso, se extraía primero el acero y, posteriormente, la escoria formada. Sin embargo, a diferencia del anterior, este proceso no podía detenerse para regular la cantidad de otros componentes. En la actualidad, ambos procesos han caído en desuso y se han sustituido por el moderno convertidor LD, en el que solo se insufla O2 con una lanza, por la boca del convertidor.

Aleaciones Hierro-Carbono

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Todas las posibles aleaciones Hierro - Carbono y sus “formas” con la temperatura están representadas en lo que se llama el “Diagrama de Equilibrio de Fases Sistema “Hierro Carbono” (Ver gráfico) con la porción del diagrama hasta 6,67% en peso del carbono.

El Fierro y los aceros constituyen más del 80% en peso de todas las aleaciones que se usan, a causa de ser uno de los elemento más abundante en la corteza terrestre.

Las formas alotrópicas de Fierro permiten la formación de una gran variedad de microestructuras, es decir, se pueden lograr muchas propiedades físicas diferentes. Por ejemplo la resistencia de los aceros puede variar entre 200 y 2000 Mpa con ductilidad adecuada.

En este diagrama se pueden analizar distintas cosas. Primeramente se puede observar el punto de fusión del hierro puro (0% C) es 1535º C y luego que se agrega carbono disminuye el punto de fusión de la aleación hasta llegar a 1130º C cuando contiene 4.26% Carbono y luego con mayor cantidad de carbono vuelve a subir el punto de fusión. Por esa razón ese punto mínimo se llama “eutéctico” del griego “fácil fusión” y es muy importante para poder licuar el metal y verterlo en moldes. Otro aspecto importante es el que se refiere a la máxima solubilidad de carbono en la red de hierro (sólido) que se produce a 1148º C y es de 2.11% C.

Nótese que el hierro entre la temperatura 1394º y 912º C, se llama hierro gama y corresponde a la forma cristalina de cubo de caras centradas. El hierro en esa forma cristalina tiene los huecos más grandes en la red, pudiendo así acomodar los átomos de carbono con distorsión no tan pronunciada como es el caso de la forma cristalina cubo de cuerpo centrado llamada hierro alfa, razón por la cual el Fe γ disuelve mayor cantidad de carbono que el Fe α.

El exceso de carbono puede precipitar en dos formas, y esto es lo que está representado en el diagrama, la línea de segmentos se refiere a cuando precipita grafito y la línea sólida a cuando precipita Fe3C. El sistema Fe- Fe3C es muy importante, porque cuando hay menos cantidad de carbono, menos de 2% las aleaciones contienen el carbono en forma de cementita y reciben el nombre de ACEROS y son posibles de deformar sin quebrarse. Cuando tienen mayor cantidad de carbono reciben el nombre de FUNDICIONES, en ellas el carbono en exceso precipita como grafito y aún más como láminas o escamas de grafito que interrumpen la red de hierro, tornándose quebradizos.

Como en el proceso de reducción de los minerales de hierro se disuelve hasta alrededor de 4% de carbono, el hierro bruto o arrabio es una fundición y es el producto que se obtiene del alto horno. Pero aún en las fundiciones el proceso de precipitación del carbono a grafito requiere tiempo, o sea, un enfriamiento más o menos lento, de lo contrario se produce “fundición blanca”, en ella el exceso de carbono está en forma de cementita. Cuando el carbono está en forma de grafito se llama “Fundición Gris”.

En el siglo XVI se descubrió que al calentar este material mezclado con mineral de hierro se oxida el carbono de la fundición formando gas CO y se obtenía un producto que era forjable y recibió el nombre de fundición maleable.

Constituyentes del acero

El acero puede tener las siguientes fases en equilibrio

- Ferrita Feα .- Es hierro puro, átomos de fierro con estructura cristalina BCC y átomos de carbono en los sitios intersticiales. La cantidad de átomos de carbono presentes en la ferrita es pequeña (% C • Suave, blanda (dureza 90 HB)

• Dúctil (35 – 40% de alargamiento)

• Baja resistencia a la rotura (R = 28 Kg/mm2)

• Magnética

- Cementita (Fe3C).- Es carburo de hierro (Fe3C), compuesto intermetálico, que tiene 6,67% de C. Sus características son:

• Muy duro (dureza: 700 HB ó 68 HRc)

• Muy frágil y poco tenaz.

- Perlita.- Tiene un 86,5% de ferrita y un 13,5% de cementita. Se obtiene pura si se enfría lentamente un acero con el 0,77 % de C. Es resultado de la reacción eutectoide del acero. La reacción eutectoide permite a la austenita en estado sólido se transforme en ferrita y cementita, ambas también en estado sólido. Esta transformación es similar a la reacción eutéctica, por lo que la fase resultante tiene una apariencia similar al sólido eutéctico.

Sus características son intermedias entre la Ferrita y la cementita:

• Dureza: 200 HB

• Ductilidad (15% de alargamiento)

• Resistencia a la rotura: R = 80 Kg/mm2

Constituyentes de los aceros a altas temperaturas

Cuando se aumenta la temperatura aparecen otros constituyentes

- Austenita Fe γ.- Consiste en átomos de fierro con estructura FCC y átomos de carbono en los sitios intersticiales. Presenta menor suavidad y ductilidad que la ferrita, es una fase no magnética. Se obtiene cuando se calienta un acero hasta que el Feα se transforma en Feγ.

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