Metalls

4,282 views

Published on

Published in: Business, Technology
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
4,282
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
326
Actions
Shares
0
Downloads
64
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Metalls

  1. 1. 7. METAL·LÚRGIA I SIDERÚRGIA
  2. 2. 7.1 El procés metal·lúrgic <ul><li>Només alguns metalls es poden trobar en estat pur en la natura (or, plata, mercuri, platí i coure) </li></ul><ul><li>Per obtenir metalls cal seguir un procés: </li></ul>Objecte metàl·lic Mina
  3. 3. <ul><li>Metal·lúrgia : </li></ul><ul><li>Siderúrgia : </li></ul><ul><li>Els metalls es troben als minerals combinats químicament amb altres elements. Els compostos més comuns són: </li></ul>magnesita carbonats galena sulfurs hematites òxids Exemple Composició Compost
  4. 4. <ul><li>Per separar el metall dels altres elements amb que es combina cal utilitzar sovint processos químics i temperatures elevades : </li></ul><ul><ul><li>Reducció: </li></ul></ul><ul><ul><li>Exemple de la reducció d’òxid de zinc amb carbó: </li></ul></ul><ul><li>Un mineral està format per: </li></ul><ul><ul><li>Mena: </li></ul></ul><ul><ul><li>Ganga: </li></ul></ul><ul><li>El primer procés que cal aplicar després de l’extracció és l’enriquiment : </li></ul>
  5. 5. <ul><li>Característiques del ferro pur: </li></ul><ul><ul><li>Punt de fusió: </li></ul></ul><ul><ul><li>Color: </li></ul></ul><ul><ul><li>Propietats: </li></ul></ul><ul><ul><li>Aplicacions: a causa de la baixa resistència mecànica i de la gran tendència a la corrosió, no té gaires aplicacions en estat pur. Així doncs l’utilitzem en aliatges. </li></ul></ul><ul><li>Aliatge: </li></ul>7.2 El procés metal·lúrgic
  6. 6. Aliatges ferro + carboni <ul><li>Acers: </li></ul><ul><ul><li>Aliatges de Fe amb un % de C entre 0,1 i 1,76 </li></ul></ul><ul><ul><li>És forjable (deformable colpejant-lo en calent) </li></ul></ul><ul><ul><li>S’hi poden afegir altres elements per obtenir acers aliats </li></ul></ul><ul><ul><li>Acer baix en carboni (< 0,3%) tou, poc resistent, dúctil i tenaç. S’utilitza per carrosseries d’automòbils, bigues... </li></ul></ul><ul><ul><li>Acer alt en carboni (>0,6%) dur i resistent, però poc dúctil i tenaç. S’utilitza per eines de tall, motlles... També són aptes per a tractaments tèrmics que en milloren les propietats. </li></ul></ul><ul><li>Foses: </li></ul><ul><ul><li>Aliatges de Fe amb un % de C entre 1,76 i 6 </li></ul></ul><ul><ul><li>No és forjable, permet l’emmotllament per la seva fluïdesa </li></ul></ul><ul><ul><li>Fosa blanca: s’utilitza per cilindres </li></ul></ul><ul><ul><li>Fosa gris: bancades de màquines, pistons... </li></ul></ul>
  7. 7. Diagrama d’equilibri Fe-C
  8. 9. 7.3 Siderúrgia: obtenció de l’acer <ul><li>L’acer s’obté als alts forns </li></ul><ul><li>Un alt forn està format per una estructura d’acer recoberta interiorment per material ceràmic refractari. </li></ul><ul><li>Les matèries primeres que entren a l’alt forn són: </li></ul><ul><ul><li>Mineral de ferro (òxid) </li></ul></ul><ul><ul><li>Carbó de coc </li></ul></ul><ul><ul><li>Pedra calcària (CaCO3) </li></ul></ul><ul><li>L’alt forn produeix ferro colat, amb un contingut de C al voltant del 4%. Cal una segona transformació per obtenir acer (anomenada descarburació, ja que redueix en % de C). Es pot fer en convertidors o en forns. </li></ul>
  9. 10. Alt forn
  10. 12. CONVERTIDOR D’OXIGEN
  11. 13. Forn elèctric
  12. 14. 7.4 Tractaments tèrmics <ul><li>L’acer és important a la indústria perquè en podem obtenir una gran varietat de diferents propietats. Bona part d’aquestes varietats s’obtenen mitjançant tractaments tèrmics. </li></ul><ul><li>Els tractaments tèrmics consisteixen a sotmetre a l’acer a canvis controlats de temperatura (escalfaments i refredaments) </li></ul><ul><li>Per aplicar els tractaments, hi ha dos valors de temperatura molt importants: </li></ul><ul><ul><li>AC1: comença a aparèixer el constituent austenita </li></ul></ul><ul><ul><li>AC3: tota la massa d’acer es transforma en austenita </li></ul></ul>
  13. 15. El tremp
  14. 16. Elrevingut
  15. 17. La recuita
  16. 18. El normalitzat
  17. 19. Tractaments d’enduriment superficial <ul><li>La cementació: </li></ul><ul><li>La nitruració: </li></ul>
  18. 20. 8. ELS METALLS NO FÈRRICS <ul><li>8.1 El coure </li></ul><ul><ul><li>És un dels poc metalls que es poden trobar en estat natural a la natura. </li></ul></ul><ul><ul><li>El coure pur és dúctil i tou, de manera que se li pot donar forma colpejant-lo. </li></ul></ul><ul><ul><li>Quan es deforma en fred, augmenta la seva duresa i resistència. Aquest fenomen és conegut com ACRITUD . </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>PROPIETATS : tou, dúctil, mal·leable, es pot treballar en fred i presenta acritud, bon conductor elèctric i tèrmic, resistent a la corrosió. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>APLICACIONS : cables elèctrics (50% de Cu obtingut), calderes, forns, tubs de conducció d’aigua i gas, recipients, base per a l’elaboració d’aliatges. </li></ul></ul></ul>
  19. 21. Aliatges del coure <ul><li>Llautó </li></ul><ul><ul><li>Aliatge de coure i zinc (Cu+Zn) . El zinc millora les propietats mecàniques del coure, baixa el seu punt de fusió i el fa més apte per a l’obtenció d’objectes per emmotllament. D’altra banda, en redueix la conductivitat elèctrica i tèrmica. </li></ul></ul><ul><ul><li>Les propietats finals (duresa, ductilitat) depenen de la proporció de zinc, tot i que els llautons amb Zn>50% no tenen aplicacions industrials, ja que són durs i fràgils. </li></ul></ul><ul><ul><li>APLICACIONS: decoració, molles, beines de cartutxos, manguitos d’instal·lacions </li></ul></ul>
  20. 22. Aliatges del coure <ul><li>Bronze </li></ul><ul><ul><li>Aliatge de coure i estany (Cu+Sn) . Actualment s’anomenen bronzes a qualsevol aliatge del coure amb un metall que no sigui zinc. </li></ul></ul><ul><ul><li>PROPIETATS: millora la possibilitats d’emmotllament, millora les propietats mecàniques (duresa i resistència al desgast per fregament), millora la resistència a la corrosió (especialment a l’aigua de mar i als carburants) i empitjora les conductivitats. </li></ul></ul><ul><ul><li>APLICACIONS: aixetes, coixinets, vàlvules (per a la indústria del petroli), peces de maquinària naval, campanes, decoració. </li></ul></ul>
  21. 23. 8.2 Alumini <ul><li>L’alumini és un metall modern, no va ser obtingut en estat pur fis al 1827. </li></ul><ul><li>Avui en dia és el metall més utilitzat després de l’acer. </li></ul><ul><li>El mineral que conté una major proporció d’alumini és la bauxita . Productors: Austràlia, Jamaica, Brasil i Surinam. </li></ul><ul><li>PROPIETATS: lleuger (el més lleuger dels metalls industrials després del magnesi), molt dúctil i mal·leable, tou en estat pur, bon conductor elèctric i tèrmic, resistent a la corrosió per l’aire però no pel mar. Fon a baixa temperatura, per tant apte per a emmotllament. Presenta acritud. </li></ul><ul><li>APLICACIONS: cables elèctrics, radiadors, estris de cuina, envasos i embolcalls per a alimentació, base per a l’obtenció d’aliatges lleugers. </li></ul>
  22. 24. Aliatges lleugers <ul><li>Els aliatges fets a partir de l’alumini es coneixen com a aliatges lleugers. Els elements d’aliatge habituals són: Cu, Si, Mg i Zn. </li></ul><ul><li>Tipus: </li></ul><ul><ul><li>Aliatges lleugers per a fusió i emmotllament: per obtenir blocs de motors, pistons, marcs de finestres i portes. </li></ul></ul><ul><ul><li>Aliatges lleugers per a forja o laminatge: per a la construcció aeronàutica i naval. Un exemple n’és el duralumini. </li></ul></ul>
  23. 25. 8.3 Altres metalls d’aplicació industrial <ul><li>El magnesi i els aliatges ultralleugers </li></ul><ul><ul><li>Metall de més baixa densitat que l’alumini, baixa temperatura de fusió, resistent a la corrosió en l’aire sec, dóna lloc als aliatges ultralleugers. </li></ul></ul><ul><ul><li>Els aliatges ultralleugers es mecanitzen millor que els de l’alumini. </li></ul></ul><ul><ul><li>APLICACIONS: peces per a aeronàutica, llançadores de telers, utillatges per a la indústria d’explosius </li></ul></ul>
  24. 26. <ul><li>Titani: </li></ul><ul><ul><li>Resistent als esforços i a la corrosió, lleuger, car d’obtenir. Es pot utilitzar en rellotges, indústria naval i aerònàutica. Fisiològicament inert, per tant ers pot utilitzar per implants al cos humà, pircings... </li></ul></ul><ul><li>Plom: </li></ul><ul><ul><li>Molt dens, poca resistència mecànica, tou (es ratlla amb l’ungla), dúctil i mal·leable. S’utilitza per revestiments de dipòsits a la indústria química i com a protecció per a les radiacions. Té un punt de fusió baix i combinat amb l’estany (60% Sn i 40% Pb) forma el material de soldadura. També se’n fan plomades. </li></ul></ul><ul><li>Estany: </li></ul><ul><ul><li>Mal·leable, resistent a la corrosió, tou, poc resistent als esforços. Té un punt de fusió baix (ideal per soldadura). S’utilitza molt com a revestiment antioxidant en làmines d’acer (llauna) </li></ul></ul><ul><li>Zinc: </li></ul><ul><ul><li>Resistent a la corrosió, poc resistent als esforços. S’utilitza en la galvanització de l’acer (zincat) per protegir-lo de l’oxidació. </li></ul></ul><ul><li>Níquel: </li></ul><ul><ul><li>Resistent a la corrosió, mal·leable, resistent a la tracció i al desgast. S’utilitza en instrumental quirúrgic i en revestiment antioxidant de peces metàl·liques (niquelat). </li></ul></ul>
  25. 27. 8.4 Pulverimetal·lúrgia <ul><li>És una tècnica per obtenir materials metàl·lics a partir pólvores foses a altes temperatures. </li></ul><ul><li>S’utilitza per a la fabricació de: eines de tall, coixinets autolubricants, peces amb composicions molt exactes (sense impureses). </li></ul><ul><li>Procés: </li></ul><ul><ul><li>Matèria primera : pólvores de metalls purs o compostos </li></ul></ul><ul><ul><li>Compressió : les pólvores s’introdueixen en un motlle amb la forma de la peça que volem obtenir i apliquen una pressió elevada (100.000 N/mm²) </li></ul></ul><ul><ul><li>Sinterització : per aconseguir una massa compacta s’introdueix la peça en un forn a altes temperatures, inferiors a les pròpies de fusió i per un temps de 15 min a 2h. </li></ul></ul><ul><li>A Solsona tenim una empresa que s’hi dedica: SIMET , METalls SInteritzats, fabriquen principalment coixinets autolubricants de bronze i ferro. </li></ul>
  26. 28. 9. MATERIALS NO METÀL·LICS
  27. 29. 9.1 Els plàstics <ul><li>Utilitzem els plàstics industrialment des de 1950, i actualment ens costa no trobar objectes quotidians fabricats amb algun tipus de plàstic. </li></ul><ul><li>Hi ha molts tipus de plàstics i les propietats poden ser molt diferents entre ells. </li></ul><ul><li>Per veure què és un plàstic estudiarem la composició d’un dels més utilitzats: el polietilè. Partim de l’etilè, producte obtingut a les refineries a partir del petroli. </li></ul><ul><li>Molècula d’etilè Monòmer d’etilè Polímer d’etilè </li></ul>Els plàstics són polímers orgànics (molècules gegants de C, H, O i en menor mesura altres com Cl, N o Si). N’hi ha de naturals (cel·luosa, cautxú), artificials (cel·luloide) i sintètics (polietilè, PVC...)
  28. 30. <ul><li>Propietats comunes a tots els plàstics: </li></ul><ul><ul><li>Facilitat per elaborar peces acabades a partir de les matèries primeres . Elaborar un objecte d’acer costa entre 3 i 70 cops més que l’obtenció del mateix acer. En canvi elaborar un objecte de plàstic costa 6 cops menys que obtenir el mateix plàstic. Donar forma als plàstic és un procés senzill i ràpid. </li></ul></ul><ul><ul><li>Lleugeresa . La densitat dels plàstics està entre 0,92 gr/cm³ pel polietilè i 1,6 gr/cm³ pel PVC. Un metall lleuger com l’alumini té una densitat de 2,7 gr/cm³. </li></ul></ul><ul><ul><li>Resistència als agents atmosfèrics . No cal protegir-los amb pintures ni revestiments, són força resistents a la corrosió. Això, però, també representa un problema, ja que no són biodegradables i per tant la natura no els pot assimilar. </li></ul></ul><ul><li>Elaboració d’objectes de plàstic </li></ul>
  29. 31. <ul><li>Processos de conformació dels polímers: </li></ul><ul><ul><li>Extrusió : per fabricar objectes llargs, com ara tubs i perfils. </li></ul></ul><ul><ul><li>Emmotllament per extrusió i bufat : per fabricar objectes buits com ara ampolles i joguines. </li></ul></ul>
  30. 32. <ul><ul><li>Emmotllament per injecció : per fabricar objectes de formes complicades i que requereixen un bon acabar, com ara carcasses d’electrodomèstics, peces d’automòbils... </li></ul></ul><ul><ul><li>Emmotllament per escumeig : s’afegeix un additiu escumejant, es col·loca el material dins un motlle i s’escalfa. El plàstic es va escumejant i augmenta el seu volum ocupant tot el motlle. Amb aquesta tècnica es fabriquen embalatges, aïllants, farcits de tapisseries. </li></ul></ul>
  31. 33. <ul><ul><li>Emmotllament per buit : per embalatges i objectes amb formes complexes </li></ul></ul>
  32. 34. <ul><li>Exercici : quin procés s’ha utilitzat en la fabricació dels següents objectes? </li></ul>
  33. 35. <ul><li>Estructures moleculars dels polímers </li></ul><ul><ul><li>Les propietats dels polímers depenen del seu grau de polimerització i de l’estructura de les seves molècules. </li></ul></ul><ul><ul><li>Així podem distingir 3 grups de polímers: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>TERMOPLÀSTICS : plàstics que s’estoven quan s’escalfen, podent donar-los la forma que desitgem. Aquest procés és reversible i es pot repetir moltes vegades. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>TERMOSTABLES : s’endureixen quan s’escalfen per primer cop i ja no poden tornar a ser estovats, així que només els podem donar forma un sol cop. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>ELASTÒMERS : plàstics amb un comportament elàstic que poden ser deformats fàcilment sense trencar-se. </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Els additius: substàncies que afegim als polímers per modificar les seves propietats. </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Colorants </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Ignífugs, són retardadors de flama, útils en joguines, fibres tèxtils... </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Lubricants </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Plastificants (glicerina, parafina), disminueixen la duresa i augmenten la plasticitat </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Càrregues (vidre, calcària...), milloren les propietats mecàniques </li></ul></ul></ul>
  34. 36. <ul><li>Polímers més comuns </li></ul><ul><li>Polietilè : termoplàstic, barat, flexible, tenaç, aïllant elèctric i resistent a la corrosió. </li></ul><ul><ul><li>LDPE (polietilè de baixa densitat): bosses de compra, d’escombraries, revestiment de cables elèctrics, plàstics per recobrir aliments... </li></ul></ul><ul><ul><li>HDPE (polietilè d’alta densitat): ampolles flexibles, tubs, joguines... </li></ul></ul>
  35. 37. <ul><li>Poliestirè : termoplàstic, transparent, barat, resistent a la humitat. Pot ser escumat per obtenir EPS o porexpan, que té aplicacions com a aïllant tèrmic i acústic, així com a protector de cops. </li></ul><ul><li>Clorur de polivinil (PVC): aïllant elèctric, resistent als àcids. Revestiment de terres, canonades, ampolles d’oli i aigua (ara ja s’utilitza més el polietilè PET), estructures de finestres... </li></ul><ul><li>Polimetacrilat de metil (el que anomenem comunament metacrilat): PMMA, termoplàstic, transparent, mecanitzable, resistent ma la intempèrie. Substitut del vidre, peces d’òptica, ulleres protectores... </li></ul>
  36. 38. <ul><li>Polipropilè : PP, termoplàstic, lleuger, tenaç, resistent a la fatiga per flexió, a la corrosió, a la humitat, a la calor, a més és barat. És un dels plàstics amb més aplicacions domèstiques (contenidors, mobles de jardí, embalatges, carcasses d’electrodomèstics...) </li></ul><ul><li>Niló : resistència mecànica, tenacitat. S’utilitza per engranatges, coixinets, fibres tèxtils... </li></ul><ul><li>Policarbonat : PC, termoplàstic, tenaç, resistent als productes químics i a la calor. S’utilitza per indicadors lluminosos, cascos de seguretat... </li></ul>
  37. 39. <ul><li>Melamina : MF, termostable, rígida, tenaç, resistent, barata. S’utilitza per recobriment d’aglomerats. </li></ul><ul><li>Baquelita : PF, termostable, dura i resistent. S’utilitza en interruptors elèctrics i plaques de circuits electrònics. </li></ul><ul><li>Per saber una mica més podem anar al web: </li></ul><ul><li>http :// www.librosvivos.net / smtc / homeTC.asp ? TemaClave =1079 </li></ul>

×