1. Metal·lúrgia i siderúrgia Christian Escudero, Víctor Ortiz, Matias Masoliver i Magí Troyano

2. VIMACHRI Industries Creada el 2010, Vimachri és una empresa especialitzada en la fabricació integrada d’eines, concretament en eines de forma.

3. Descriptiu Per assolir els rendiments de les eines, vam seleccionar, d’entre molts materials, l’acer. Estudi de l’acer. En profunditat del Ferro L’empresa fabrica integralment des de la materia prima (mineral) fins la producció de l’eina.

4. ESTUDI

5. Obtenció de la matèria primera L’acer s’elabora a partir de dos materials bàsicament, el ferro i el carboni. El ferro es troba a la naturalesa en forma de mineral, com l’hematites (Fe 2 O 3 ), un òxid El mineral s’extreu a les mines, on també es fa la separació entre part aprofitable (mena) i no aprofitable (ganga), l’enriquiment. El procés que segueix qualsevol material des de la extracció fins el producte obtingut s’anomena procés metal·lúrgic.

6. L’acer és un aliatge Fe + C (0,1-1,76%) i altres elements depenent de la necessitat El ferro és al·lotròpic i no compleix les propietats de l’aliatge binari (esquerra) i tampoc les de l’aliatge eutèctic (dreta).

8. Propietats del Ferro Punt de fusió: 1539°C Blanc Grisós Densitat: 7,87 g/cm³ Dúctil i mal·leable Bon conductor elèctric i fàcilment magnetitzable

9. Diagrama al·lotròpic 90 0 delta gamma beta alfa

10. Aliatge ferro carboni El ferro es pot trobar en les seves formes al·lotròpiques (α,β,γ,δ) i el carboni en Forma de carbur de ferro, carboni pur o grafit constituent Forma del ferro Màx. Carboni (%) Duresa (HBW) Resistència al trencament (MPa) Allargament ε (%) Magnetisme Ferrita Ferro alfa 0.02 90 275 37 Magnètica Cementita Carbur de ferro 6.67 700 fràgil Magnètica (fins a 220℃) Perlita 86,5% ferrita + 13,5% cementita 200 785 15 Austenita Ferro gamma 1.76 300 980 30 No Magnètica Martensita Ferro alfa 0.89 495-745 1700-2500 2.5 a 0.5 Magnètica

11. Diagrama d’equilibri ferro carboni

13. Per donar forma als metalls s’utilitza: La forja (per acers) L’emmotllament (per foses) Per variar les propietats s’introdueixen en l’aliatge els “elements de l’aliatge”. (Acers Aliats) En el procés d’aleació apareixen les “impureses”.

14. L’aplicació de l’acer depèn de la quantitat de carboni, que en determina les propietats.

15. Les foses contenen el carboni en forma de carbur de ferro Fe₃C (Blanca) o en forma de carboni (grisa).

16. Classificació dels acers: Al carboni Aliats: tipus W, S, O, A, M, D, H, T, F, P, L. Estructurals Per Eines Especials De baixa aleació Ultraresistent Inoxidables

17. APLICACIÓ I PROCÉS

18. Tipus d’acer. La eina en qüestió és per treballs en fred, en diem eina de forma i per escollir l’acer ens basem en les següents qualitats: Tenacitat Resistència a la descarburació Resistència al desgast Duresa en calent S’escollí l’acer de tipus O, que és un acer de baix aliatge templat a l’oli, conté manganès, crom i tungstè en cantitats baixes.

19. Per arribar al nostre producte final hem d’atravessar un procés anomenat PROCÉS SIDERÚRGIC, a les plantes siderúrgiques.

21. L’empresa produeix a la Xina, on hi ha la major concentració de producció ferro. Tot el procés metal·lúrgic es porta a cap al mateix lloc, la regió de Hainan Tiekuang.

24. A la mina s’extreu hematita i se’n fa l’enriquiment amb el mètode de separació per densitat, en el que el mineral és introduït en aigua o líquid semblant.

25. Obtenim el ferro colat a l’alt forn, on intervé el mineral de ferro, el carbó de coc com a combustible i reductor, i la pedra calcària, eliminant impureses.

26. Fases de l’alt forn: Deshidratció (aprox 400℃) Zona de reducció (aprox 700℃) Fe₂O₃ + 3CO -> 2Fe + 3CO Zona de Carburació Zona de fusió, formació de ferro colat i escòria. Obtenció de l’acer El ferro colat encara ha de ser processat per arribar a ser un acer (impureses, descarburació…) En aquest procediment s’utilitzen els forns electrics o els converidors d’oxigen.

27. als dos s’introdueix ferro colat (per estalviar energia), ferralla (aporta oxigen) i calç (forma l’escòria) S’escull el forn elèctric, per la precisió que aporta i per la possibilitat de poder introduïr altres materials o elements d’aliatge Convertidor d’oxigen Forn elèctric estructura D’acer, recobert amb ceràmica refractària, obert per damunt D’acer, recobert amb ceràmica refractària, amb coberta temperatura 1600-1700℃ 3700℃ Font d’energia Energia química, reacció amb l’oxigen. electricitat A favor No consumeix tant com el forn elèctric És més precís amb les proporcions de l’aliatge

28. Després l’acer es verteix en el recipient o cullera i s’aboca en colada contínua. Després es talla en desbasts i sense deixar que es refredi es fa la forja (>1400℃) en la qual una avançada màquina aplica esforços de pressió sobre l’acer amb la forma de l’eina

29. Tractaments tèrmics Tremp: elevada duresa i resistència mecànica, gran proporció de martensita Revingut: Escalfament inferior a 723℃ incrementa tenacitat i disminueix duresa, resistència mecànica i límit elàstic Recuita: disminueix la durea i augmenta la plasticitat. Normalitzat: escalfament fins austenització i refredament a l’aire L’empresa aplica el tremp amb temple a l’oli, arribant a una temperatura aproximada de 1130℃.