Unitat 3 (a) metalls [modo de compatibilidad]

5,743 views

Published on

0 Comments
2 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
5,743
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
34
Actions
Shares
0
Downloads
26
Comments
0
Likes
2
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Unitat 3 (a) metalls [modo de compatibilidad]

  1. 1. UNITAT 3 (A): ELS METALLS Els metalls: de la Els metalls Els metalls no Tècniques Residus mina al taller fèrrics fèrrics bàsiques metàl.lics Cristina Rodon Departament de Tecnologia 1/16
  2. 2. UNITAT 3 (A): ELS METALLS Els metalls: dede la Els metalls: la Els metalls Els metalls no Tècniques Residus mina al al taller mina taller fèrrics fèrrics bàsiques metàl.lics 1. Els metalls: de la mina al taller Extracció Obtenció Transformació Escorça de Mineral Metall Producte la Terra Mineria Metal·lúrgia Indústries del metall Com s’obtenen els metalls? Per obtenir la majoria de metalls cal dur a terme també un procés tecnològic però, en aquest cas, de caire industrial on les fases són: extracció, obtenció i transformació. Cristina Rodon Departament de Tecnologia 2/16
  3. 3. UNITAT 3 (A): ELS METALLS Els metalls: dede la Els metalls: la Els metalls Els metalls no Tècniques Residus mina al al taller mina taller fèrrics fèrrics bàsiques metàl.lics Els metalls: metalls i aliatges. Els metalls purs estan formats per un sol element químic. Els aliatges són barreges d’un metall, anomenat metall base, amb altres metalls o elements químics. •Els aliatges es fan per obtenir materials amb millors propietats que els metalls purs. •Per poder fer les barreges i aconseguir aliatges, cal que els metalls estiguin en estat líquid. Cristina Rodon Departament de Tecnologia 3/16
  4. 4. UNITAT 3 (A): ELS METALLS Els metalls: dede la Els metalls: la Els metalls Els metalls no Tècniques Residus mina al al taller mina taller fèrrics fèrrics bàsiques metàl.lics Els metalls: Propietats dels metalls. La resistència d’un Quan un material és Diem que un material De la plasticitat se’n material expressa la seva molt resistent als cops, i té plasticitat quan és deriven dues propietats capacitat de no trencar-se no es trenca fàcilment, fàcil donar-li formes més: la ductilitat i la ni deformar-se fàcilment diem que és tenaç o que diverses sense trencar- mal·leabilitat. quan se li apliquen forces té tenacitat. lo. Quan un material és elevades. Ex: L’acer és un material Alguns materials fàcil estirar-lo per donar- En canvi, diem que un tenaç igual que la fusta, poden ser estirats, li forma de fil sense que material és dur quan encara que no tant. aixafats o doblegats en es trenqui, diem que té costa molt ratllar-lo, tallar- fred (a temperatura ductilitat o que és Contràriament, diem lo o foradar-lo (amb un ambient), i d’altres dúctil. S que un material és fràgil punxó, per exemple). caldrà escalfar-los quan es trenca fàcilment i és fàcil aixafar-lo per prèviament. L’acer és Exemples: sense deformar-se gaire obtenir làmines primes i plàstic, sobretot quan en donar-li un cop o no es trenca, diem que L’acer, el metall amb què està calent. d’aplicar-li una força. té mal·leabilitat o que estan fetes unes tisores o és mal·leable. la fulla d’un ganivet, és Ex: La fosa o el ferro molt dur. colat sol ser fràgil, però Exemples: no tant com el vidre, on Contràriament, diem que El coure és molt dúctil i aquesta propietat és de el plom és tou, ja que es l’alumini molt mal·leable. les més rellevants. ratlla amb facilitat. Cristina Rodon Departament de Tecnologia 4/16
  5. 5. UNITAT 3 (A): ELS METALLS Els metalls: de la Els metalls Els metalls Els metalls no Tècniques Residus mina al taller fèrrics fèrrics fèrrics bàsiques metàl.lics 2. Els metalls fèrrics S’anomenen també productes siderúrgics, i són tots aquells que tenen el ferro com a principal component. Els més importants són el ferro colat (o fosa) i l’acer. El ferro pur (Fe) no s’utilitza gairebé gens perquè és fràgil i tou. Per millorar-ne les propietats s’utilitzen els aliatges de ferro, on el ferro es barreja amb l’element químic anomenat carboni (C). Segons la proporció de carboni que afegim al ferro obtindrem la fosa o l’acer. La fosa té un contingut de carboni superior al de l’acer. Cristina Rodon Departament de Tecnologia 5/16
  6. 6. UNITAT 3 (A): ELS METALLS Els metalls: de la Els metalls Els metalls Els metalls no Tècniques Residus mina al taller fèrrics fèrrics fèrrics bàsiques metàl.lics Com s’obtenen la fosa i els acers. (I) L’obtenció de la fosa i l’acer es fa en tres fases: concentració reducció afinament Cristina Rodon Departament de Tecnologia 6/16
  7. 7. UNITAT 3 (A): ELS METALLS Els metalls: de la Els metalls Els metalls Els metalls no Tècniques Residus mina al taller fèrrics fèrrics fèrrics bàsiques metàl.lics Com s’obtenen la fosa i els acers. (II) REDUCCIÓ: treure l’O2 perquè el Fe es troba de forma oxidada a la naturalesa. Mineral de Fe concentrat: aporta el Fe oxidat que un cop reduit Fe colat Carbó de coc (tipus de Carbó mineral): serveix per fer la combustió i obtenir altes Tº ALT ens aporta el C (carboni) per reduir el Fe, ja que el C té molta FORN afinitat amb l’O2 CO2 surt per la part superior en forma de gas. Pedra calcària (CaCO3): es combina amb Silice (Si; la ganga) Escòria: Aquesta té menys densitat que el Fe fos i qeuda surant a la superfície de manera que es pot separar fàciment Cárega de mineral de ferro concentrat, carbó de coc i pedra calcària Sortida d'aire calent 250o 1100o Entrada 1500o d'aire calent Cristina Rodon Sortida Departament de Tecnologia de l'escòria Sortida de ferro colat 7/16 de primera fusió
  8. 8. UNITAT 3 (A): ELS METALLS Els metalls: de la Els metalls Els metalls Els metalls no Tècniques Residus mina al taller fèrrics fèrrics fèrrics bàsiques metàl.lics Com s’obtenen la fosa i els acers. (II) Cárega de mineral de ferro concentrat, L’afinament: cal reduir el contingut de carbó de coc i pedra calcària Sortida carboni mitjançant un procés d’afinament. d'aire calent Segons la quantitat de carboni que se 250o n’extregui, obtindrem fosa o acer. 1100o El procés d’afinament es fa en uns forns Entrada especials, que poden ser forns de cubilot 1500o d'aire calent per obtenir fosa, o forns convertidors per Sortida de l'escòria Sortida de ferro colat obtenir acer. de primera fusió Cristina Rodon Departament de Tecnologia 8/16
  9. 9. UNITAT 3 (A): ELS METALLS Els metalls: de la Els metalls Els metalls Els metalls no Tècniques Residus mina al taller fèrrics fèrrics fèrrics bàsiques metàl.lics La fosa És un material magnètic, dur, fràgil i molt resistent a les forces que intenten aixafar-lo i desgastar-ne la superfície. No té gens de plasticitat, ni tan sols en calent. La fosa s’utilitza per fer objectes metàl·lics de formes complicades com radiadors de calefacció, estufes de llenya, bancades de màquines, fanals, tapadores de clavegueres, ornaments de jardí, etc. Els acers És un material magnètic, dur, tenaç i molt resistent . També és plàstic, sobretot en calent, i per tant admet tècniques molt variades per donar-li forma. Inconvenient: s’oxida fàcilment amb l’oxigen de l’aire i la humitat CORROSIÓ La seva producció es classifica en dos grans grups: Acers al carboni: estructures edificis, ponts, carrosseries vehicles Acers aïllats: eines. Cristina Rodon Departament de Tecnologia 9/16
  10. 10. UNITAT 3 (A): ELS METALLS Els metalls: de la Els metalls Els metalls no Tècniques Residus mina al taller fèrrics fèrrics bàsiques metàl.lics 3. Els metalls no fèrrics Els metalls no fèrrics més utilitzats actualment són el coure, l’alumini, el zinc, el crom i el titani. El Coure i els seus aliatges El coure és un metall de color vermellós, Avantatges: molt bon conductor de l’electricitat i de la calor, resisteix bé la corrosió, i és molt dúctil i mal·leable. Inconvenients: més dens, més tou i menys resistent que els metalls fèrrics. Aplicacions del coure (estan molt lligades a les seves propietats): - Com que és dúctil i bon conductor de l’electricitat, s’utilitza per fer cables i altres elements elèctrics. - Com que és mal·leable i bon conductor tèrmic, s’aprofita per fer recipients on escalfar líquids o per fer radiadors de calor. -Com que és resistent a la corrosió i dúctil, s’utilitza per fer tubs de conducció d’aigua i gas a les instal·lacions dels nostres habitatges i a les indústries. La gran importància del coure també rau que és el metall de base per obtenir dos aliatges de molta utilitat: el llautó i el bronze. Cristina Rodon Departament de Tecnologia 10/16
  11. 11. UNITAT 3 (A): ELS METALLS Els metalls: de la Els metalls Els metalls no Tècniques Residus mina al taller fèrrics fèrrics bàsiques metàl.lics Llautó (aliatge del Coure) És un metall de color groc lluent, semblant a l’or, que s’obté de l’aliatge entre el coure i el zinc. Quan se li afegeix zinc, el coure perd conductivitat però guanya en resistència mecànica i en duresa; és més fàcil encara donar-li forma i se’n redueix el preu. Les aplicacions més importants dels llautons són per a la fabricació de: a) Peces per a contactes en aparells elèctrics. b) Aixetes i vàlvules en les conduccions d’aigua i gas. c) Frontisses, poms i elements decoratius per a mobles. d) Cargols i altres elements d’unió com femelles, volanderes, etc. e) Instruments musicals, ja que té una molt bona sonoritat. Cristina Rodon Departament de Tecnologia 11/16
  12. 12. UNITAT 3 (A): ELS METALLS Els metalls: de la Els metalls Els metalls no Tècniques Residus mina al taller fèrrics fèrrics bàsiques metàl.lics Bronze (aliatge del Coure) És un metall de color ataronjat i lluent, que s’obté de l’aliatge entre el coure i l’estany. Quan se li afegeix estany, el coure disminueix la conductivitat i augmenta el seu preu. A canvi, augmenta la seva resistència mecànica i a la corrosió, la duresa i la facilitat per fondre’l i fer peces per emmotllament. Les aplicacions del bronze són: a) Per fabricar elements de màquines, especialment aquelles que hagin de treballar al mar, atesa la seva gran resistència a la corrosió i al desgast. b) Per fer escultures, monedes i objectes decoratius aprofitant la facilitat per fondre’l i emmotllar-lo. Cristina Rodon Departament de Tecnologia 12/16
  13. 13. UNITAT 3 (A): ELS METALLS Els metalls: de la Els metalls Els metalls no Tècniques Residus mina al taller fèrrics fèrrics bàsiques metàl.lics L’Alumini i els seus aliatges L’alumini és el metall més abundant a l’escorça terrestre, però és molt difícil separar-lo dels components químics amb els quals es troba combinat en els minerals. Per obtenir-lo calen grans quantitats d’energia elèctrica. L’alumini perd la lluentor i es torna grisós en contacte amb la humitat. Tanmateix, torna a recuperar-la aplicant-li un lleuger poliment. Té un color platejat i lluent, és molt lleuger, bon conductor de la calor i de l’electricitat Resistent a la corrosió (excepte en aigua salada), dúctil i mal·leable. Inconvenients: no és gaire resistent als esforços mecànics i que és tou. Els aliatges de l’alumini es coneixen amb el nom d’aliatges lleugers precisament perquè la principal característica que tenen és la seva baixa densitat. Els aliatges lleugers tenen menys conductivitat que l’alumini pur però son més resistents i durs. L’alumini i els aliatges lleugers s’utilitzen per fabricar peces de vehicles de transport, especialment d’avions, on la baixa densitat és molt important. També s’utilitzen per fer radiadors de calefacció gràcies a la seva conductivitat tèrmica; marcs, portes i finestres en la construcció d’habitatges gràcies a la seva resistència a la corrosió; en forma de làmina molt prima s’utilitza en embolcalls d’aliments; també s’utilitza per fer recipients i estris de cuina, etc. Cristina Rodon Departament de Tecnologia 13/16
  14. 14. UNITAT 3 (A): ELS METALLS Els metalls: de la Els metalls Els metalls no Tècniques Residus mina al taller fèrrics fèrrics bàsiques metàl.lics Altres metalls no fèrrics L’estany, formant aliatge amb el plom, és molt utilitzat en soldadures de tubs de coure a les instal·lacions domèstiques i en soldadures de components electrònics. També es pot utilitzar per recobrir l’acer. El recobriment de l’acer es fa per evitar-ne la corrosió i es pot fer amb diferents metalls. Quan utilitzem l’estany per protegir l’acer obtenim el material que es coneix amb el nom de llauna. El plom s’utilitza, entre altres aplicacions, en la protecció contra les radiacions perilloses com els raigs X i la radioactivitat. El zinc és molt mal·leable i resistent a la corrosió, però no té gaire resistència mecànica. S’utilitza per formar aliatges amb el coure i l’alumini i per recobrir acer. Quan l’acer està recobert amb zinc s’anomena acer galvanitzat. El crom resisteix molt bé la corrosió. És un material dur que s’utilitza per revestir altres metalls com l’acer i el llautó amb la intenció de donar-los un aspecte decoratiu, ja que queda platejat i molt lluent, i protegir-los de la corrosió. La tècnica de revestiment amb crom s’anomena cromat. També s’utilitza per formar aliatges com l’acer inoxidable i altres, que són molt útils en la fabricació d’eines. El titani és un metall lleuger i de color gris lluent. Resulta car perquè la seva obtenció és molt difícil. Tot i així, és molt utilitzat avui dia en la fabricació de les turbines dels motors dels avions i de les centrals elèctriques perquè té una gran resistència als esforços mecànics, a la corrosió i a les altes temperatures. Un altre avantatge del titani és la seva baixa densitat, a mig camí entre l’alumini i l’acer. Cristina Rodon Departament de Tecnologia 14/16
  15. 15. UNITAT 3 (A): ELS METALLS Els metalls: de la Els metalls Els metalls no Tècniques bàsiques Tècniques Residus mina al taller fèrrics fèrrics de treball amb bàsiques metàl.lics metalls 4. Tècniques bàsiques del treball amb metalls L’emmotllament La forja La deformació plàstica L’embotició L’arrencament de ferritja Manualment: serres i llimes Màquines: Torn i la fresa Cristina Rodon Departament de Tecnologia 15/16
  16. 16. UNITAT 3 (A): ELS METALLS Els metalls: de la Els metalls Els metalls no Tècniques Residus mina al taller fèrrics fèrrics bàsiques metàl—lics metàl.lics 5. Residus metàl·lics. Reciclatge En general, els metalls són fàcils de reciclar, especialment els productes siderúrgics. Actualment moltes siderúrgies utilitzen ferro vell per obtenir-ne de nou. Per reciclar els metalls cal, com en tots els materials, fer una separació prèvia segons el tipus de metall. Un cop separats, es fonen als forns per obtenir-ne novament el metall, i després se’ls dóna la forma adequada. Un altre avantatge és que l’energia necessària per reciclar els metalls és menor que per obtenir-los a partir dels minerals. El reciclatge de metalls, com el d’altres materials, suposa un gran estalvi per al medi natural i per a tota la societat. Reciclant metalls estalviem: a) Recursos naturals. S’extreuen menys minerals i es gasta menys energia i aigua. b) Contaminació. L’obtenció de metalls a partir d’objectes metàl·lics usats és més senzilla i menys contaminant que l’obtenció a partir de mineral. L’obtenció d’1 kg d’acer a partir dels seus minerals consumeix 200 L d’aigua. Si la mateixa quantitat d’acer és reciclada, només es necessiten 120 L d’aigua. c) Residus. Si utilitzem els residus per obtenir nous materials, no caldrà que els llencem als abocadors. Cristina Rodon Departament de Tecnologia 16/16

×