Metalurgia i siderurgia. Tecnologia industrial

1. TECNOLOGIA INDUSTRIAL
MATERIALS
ELS METALLS

2. 3000 Metal·lurgia del COURE
1824 Ciment portland
2000 BRONZE per armes
1825 ALUMINI metàl·lic
1600 FERRO (hitites)
1839 Vulcanització del cautxú
1300 ACER
1855 Proces Bessemer (ACER)
1000 Vidre
1883 Primeres plaques solars
50 Técniques de Bufat del vidre
1911
Descubriment superconductivitat
20 Mètode d’obtenció del formigó
1931
Neopré i Nylon
1938
Tefló
1450 Cristall
1947
Primer transistor de GERMANI
1590 Lents de vidre
1954
6% d’eficiència en plaques solars
1738 Proces per produir ZINC
1970
Fibra óptica
700 Porcellana
1799 Primera batería elèctrica
nov-13 – Materials – Diap 2 de 24

3. nov-13 – Materials – Diap 3 de 24

4. nov-13 – Materials – Diap 4 de 24

5. Ganga
MINERAL : Ganga + Mena
Mena
Extració rendible a partir de...
ENRIQUIMENT: Millora del % mena
METAL·LÚRGIA: Técnica de l'obtenció i tractament dels metalls
SIDERÚRGIA: Técnica de l'obtenció i tractament del ferro.
Metalls NADIUS: Ag, Au, Pt, Pd, Bi, Cu
Metalls COMBINATS: Òxids, Sulfurs i Carbonats
20%
6%
Ferro
Níquel
1%
0,0005%
Coure
nov-13 – Materials – Diap 5 de 24
Or

6. ALIATGES
Barreja sòlida de dos o més elements (un ha de ser metall) amb propietats de
metall.
Solucions sòlides
METALL PUR
ALIATGE
Tou
Bon conductor tèrmic i elèctric
Dur
Menys bon conductor tèrmic i elèctric
1 component
Solubles entre si
Sistemes
2 components
Insolubles entre si
Eutèctic
No eutèctic
nov-13 – Materials – Diap 6 de 24

7. SISTEMES DE 1 COMPONENT. DIAGRAMA DE FASES
nov-13 – Materials – Diap 7 de 24

8. SISTEMES DE 2 COMPONENTS. DIAGRAMA DE FASES
nov-13 – Materials – Diap 8 de 24

9. DIAGRAMES BINARIS
Diagrama d'equilibri de components...
TOTALMENT SOLUBLES EN ESTAT SÒLID O LÍQUID
nov-13 – Materials – Diap 9 de 24

10. (Regla de la palanca)
Diagrama d'equilibri de components...
TOTALMENT SOLUBLES EN ESTAT LÍQUID I INSOLUBLES EN ESTAT SÒLID
nov-13 – Materials – Diap 10 de 24

11. PRODUCTES METAL· LÚRGICS
Purs
No fèrrics
Cu, Al, Pb, Sn, Cr, Ni, Zn
Llautó ( Zn&Cu)
Bronze (Sn&Cu)
Aliatges A. lleugers (Al)
A. ultrallleugers (Mg)
Altres (Ti, Ni)
Ferros
Fèrrics Acers
No aliats (al carboni)
Aliats
Foses
nov-13 – Materials – Diap 11 de 24

12. SIDERURGIA
PROCÉS SIDERÚRGIC
1. PREPARACIÓ
2. OBTENCIÓ DE L’ACER
3. ACABAT
nov-13 – Materials – Diap 12 de 24

13. PREPARACIÓ
Augmentar la llei de Fe
Millorar de propietats físiques
Facilitar la reducció
Hematites (Fe2O3)
Magnetita (Fe3O4)
Siderita (FeCO3)
Pirita (FeS2)
nov-13 – Materials – Diap 13 de 24

14. OBTENCIÓ DE L’ACER
Eliminar impuresses
Aliatge Fe-C
Metalls d’aliatge
nov-13 – Materials – Diap 14 de 24

15. ACABAT
nov-13 – Materials – Diap 15 de 24

16. OBTENCIÓ DEL FERRO COLAT
TRAGANTE
Capes successives de...
→ Mineral de Fe Fe2O3
→ Carbó de coc C
→ Pedra calcària CaCO3
CUBA
400ºC. Deshidratació
700ºC. Reducció
2C(S)+O2 (G) → 2CO(G) +Q
CO puja i redueix el Fe
Fe2O3 (S) + 3CO(G) →2Fe(S)+ 3CO2 (G)
1200ºC. Carburació
Fe es combina amb C (aliatge fèrric)
CRISOL
1800ºC. Fusió
CaCO3 + Si → Ca Si O3
Ferro colat (4%C, 2%Si...)
nov-13 – Materials – Diap 16 de 24

17. OBTENCIÓ DE L’ACER
Descarburar el ferro
CONVERTIDOR D’OXÍGEN (sense aportació externa de Q)
1. Càrrega amb ferro colat líquid, ferralla i calç
2. Injecció d’O2
C+O2 → CO2+ Q
Si + O2 → SiO2 + Q
SiO2 + CaO → CaSiO3
P4 + 5O2 → P4O10
P4O10 + 6CaO → 2Ca3(PO4)2
FORN ELÈCTRIC (3700ºC) o de gas (1600ºC)
3 electrodes de grafit (arc voltaic)
1. Càrrega amb ferro colat líquid, ferralla oxidada i calç
2. Descàrregues (trifàsica)
3. (addició de metalls d’aliatge)
nov-13 – Materials – Diap 17 de 24

18. FERRO
ALOTROPÍA: Allos una altra, tropos manera
Magnetisme
Solubilitat C
Poc
Baixa
Nul
Alta
Poc
Molt baixa
Sí
Molt baixa
Constituent amb C
AUSTENITA
FERRITA
nov-13 – Materials – Diap 18 de 24

19. ALIATGE FE-C
4 FORMES AL·LOTRÒPIQUES DEL Fe
α-β-γ–δ
3 FORMES DEL C
Grafit - Carboni pur - CFe3, carbur de ferro
⇒ 10 CONSTITUENTS DE L'ALIATGE Fe-C
Martensita
Bainita
Austenita
Ledeburita
Cementita
Ferrita
Perlita
Troostita
Sorbita
Esferoidita
nov-13 – Materials – Diap 19 de 24

20. DIAGRAMA D’EQUILIBRI Fe-C
nov-13 – Materials – Diap 20 de 24

21. nov-13 – Materials – Diap 21 de 24

22. nov-13 – Materials – Diap 22 de 24

23. TRACTAMENTS TÈRMICS
nov-13 – Materials – Diap 23 de 24

24. TRACTAMENTS TERMOQUÍMICS
Cementació
Nitruració
nov-13 – Materials – Diap 24 de 24