Metales de Fierro

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Qu son los metales

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO

FACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGICA Y METALURGICA

ESCUELA PROFESIONAL DEL INGENIERIA METALURGICA

TRABAJO ENCARGADO

METALURGIA FISICA I

TEMA

METALES

PRESENTADO POR: LOPEZ YAMPARA EDWIN

CODIGO: 120075

SEMESTRE: V

DOCENTE: WALTER M. SARMIENTO SARMIENTOJUNIO-2014

INDICE

I.- INTRODUCCIN

II. QU SON LOS METALES?II.1Propiedades Fsicas

II.2Propiedades qumicas

II.3Estructura Electrnica

III.-ESTRUCURA DE LOS METALES

IV.-PROPIEDADES DE LOS METALES

V.-LA METALURGIA Y SUS PROCESOSV.1Tabla Produccin Minera Mundial

VI. PROCESOS INDUSTRIALES DE FABRICACIN DE METALES

VII. APLICACIONES DE LOS METALES

VIII. EL HIERRO

VIII.1)Propiedades

VIII.2)Estado Natural

VIII.3)Hierro Puro

VIII.4)Produccin

VIII.5)Utilizacin

VIII.6)Formas Comerciales

VIII.7)Compuestos

VIII.8)Proteccin del Hierro

IX) EL ACERO

IX.1)Siderometalurgia

IX.2)Estructura del Acero

IX.3)Clasificacin del Acero

IX.4)Tratamientos

IX.5)Usos del Acero

X)RESERVAS MINERAS EN CHILE

X.1)El Cobre

X.2)El Oro

XI)METALES Y ALEACIONES NO FRREAS

XII)CONCLUSION

XIII)BIBLIOGRAFIA

I.INTRODUCCIONEn la naturaleza existen una considerable cantidad de metales que se pueden obtener a travs de su directa extraccin en sus estados primitivos, pero para la realizacin de esta investigacin solo se usarn los ms usados en la construccin u otras aplicaciones de importancia Tambin hemos tratado de mostrar de manera clara, no cayendo en el engorroso lenguaje tcnico, los distintos mbitos de la extraccin, refinado, tratamientos trmicos, corrosin y aleaciones de los metales.

Los metales tienen una gran importancia para nuestra sociedad desarrollada de hoy en da. Sin los metales y los recursos minerales seguramente no podramos tener muchos de los lujos de los que disponemos:Pocos de estos metales se encuentran de forma nativa en la naturaleza; estos pueden encontrarse qumicamente combinados formando diversos compuestos minerales, tales como xidos, carbonatos, sulfuros, etc.

Estos compuestos se hallan en los yacimientos formando la mena, que es toda materia de origen natural de la cual se puede extraer uno o ms metales.

Las menas, generalmente contienen cantidades variables de materias extraas, piedras o tierras, que se denominan gangas. La combinacin de la mena y la ganga es lo que constituye el mineral.

Se considera que el hierro fue el primer material utilizado por el hombre, llegndose a creer que ya era conocido siete mil aos antes de J.C. No se ha podido establecer con exactitud su edad, porque ste se destruye al convertirse en herrumbre u orn.II.Qu son los metales?

Los metales, a modo de definicin, son un grupo de elementos qumicos que presentan todas o gran parte de las siguientes propiedades fsicas: estado slido a temperatura normal, excepto el mercurio que es lquido; opacidad, excepto en capas muy finas; buenos conductores elctricos y trmicos; brillantes, una vez pulidos, y estructura cristalina en estado slido. Como otra definicin ms sencilla podemos decir que los metales son elementos simples que se caracterizan por poseer un brillo especial, por una buena conductividad del calor y de la electricidad, un cierto grado de plasticidad y una tendencia clara a formar cationes (grupos de tomos con carga positiva).

Existen 80 metales, llamndose el resto de los elementos, no metales.

Entre los metales se distinguen varios grupos o familias, que ocupan lugares en el sistema peridico.

metales alcalinos

metales normales

metales de transicin

tierras raras (o metales de doble transicin)

metales ferroaleables

metales no ferrosos

metaes preciosos

metales nuclearesMetales y no metales se encuentran separados en el sistema peridico por una lnea diagonal de elementos. Los elementos a la izquierda de esta diagonal son los metales, y los elementos a la derecha son los no metales. Los elementos que integran esta diagonal boro, silicio, germanio, arsnico, antimonio, teluro, polonio y astato tienen propiedades tanto metlicas como no metlicas. Los elementos metlicos ms comunes son los siguientes: aluminio, bario, berilio, bismuto, cadmio, calcio, cerio, cromo, cobalto, cobre, oro, iridio, hierro, plomo, litio, magnesio, manganeso, mercurio, molibdeno, nquel, osmio, paladio, platino, potasio, radio, rodio, plata, sodio, tantalio, talio, torio, estao, titanio, volframio, uranio, vanadio y cinc. Los elementos metlicos se pueden combinar unos con otros y tambin con otros elementos formando compuestos, disoluciones y mezclas. Una mezcla de dos o ms metales o de un metal y ciertos no metales como el carbono se denomina aleacin. Las aleaciones de mercurio con otros elementos metlicos son conocidas como amalgamas.

Los metales muestran un amplio margen en sus propiedades fsicas. La mayora de ellos son de color grisceo, pero algunos presentan colores distintos; el bismuto es rosceo, el cobre rojizo y el oro amarillo. En otros metales aparece ms de un color, y este fenmeno se denomina pleocroismo. El punto de fusin de los metales vara entre los -39C del mercurio, a los 3.410C del tungsteno. El iridio, con una densidad relativa de 22,4, es el ms denso de los metales. Por el contrario, el litio es el menos denso, con una densidad relativa de 0,53. La mayora de los metales cristalizan en el sistema cbico, aunque algunos lo hacen en el hexagonal y en el tetragonal. La ms baja conductividad elctrica la tiene el bismuto, y la ms alta a temperatura ordinaria la plata. La conductividad en los metales puede reducirse mediante aleaciones. Todos los metales se expanden con el calor y se contraen al enfriarse. Ciertas aleaciones, como las de platino e iridio, tienen un coeficiente de dilatacin extremadamente bajo.

II.1)Propiedades fsicas

Los metales suelen ser duros y resistentes. Aunque existen ciertas variaciones de uno a otro, en general los metales tienen las siguientes propiedades: dureza o resistencia a ser rayados; resistencia longitudinal o resistencia a la rotura; elasticidad o capacidad de volver a su forma original despus de sufrir deformacin; maleabilidad o posibilidad de cambiar de forma por la accin del martillo; resistencia a la fatiga o capacidad de soportar una fuerza o presin continuadas y ductilidad o posibilidad de deformarse sin sufrir roturas.

II.2)Propiedades qumicas

Es caracterstico de los metales tener valencias positivas en la mayora de sus compuestos. Esto significa que tienden a ceder electrones a los tomos con los que se enlazan. Tambin tienden a formar xidos bsicos. Por el contrario, elementos no metlicos como el nitrgeno, azufre y cloro tienen valencias negativas en la mayora de sus compuestos, y tienden a adquirir electrones y a formar xidos cidos.

Los metales tienen energa de ionizacin baja: reaccionan con facilidad perdiendo electrones para formar iones positivos o cationes. De este modo, los metales forman sales como cloruros, sulfuros y carbonatos, actuando como agentes reductores (donantes de electrones).

II.3)Estructura electrnica

En sus primeros esfuerzos para explicar la estructura electrnica de los metales, los cientficos esgrimieron las propiedades de su buena conductividad trmica y elctrica para apoyar la teora de que los metales se componen de tomos ionizados, cuyos electrones libres forman un 'mar' homogneo de carga negativa. La atraccin electrosttica entre los iones positivos del metal y los electrones libres, se consider la responsable del enlace entre los tomos del metal. As, se pensaba que el libre movimiento de los electrones era la causa de su alta conductividad elctrica y trmica. La principal objecin a esta teora es que en tal caso los metales deban tener un calor especfico superior al que realmente tienen.

En 1928, el fsico alemn Arnold Sommerfeld sugiri que los electrones en los metales se encuentran en una disposicin cuntica en la que los niveles de baja energa disponibles para los electrones se hallan casi completamente ocupados. En el mismo ao, el fsico suizo estadounidense Felix Bloch, y ms tarde el fsico francs Louis Brillouin, aplicaron esta idea en la hoy aceptada 'teora de la banda' para los enlaces en los slidos metlicos.

De acuerdo con dicha teora, todo tomo de metal tiene nicamente un nmero limitado de electrones de valencia con los que unirse a los tomos vecinos. Por ello se requiere un amplio reparto de electrones entre los tomos individuales. El reparto de electrones se consigue por la superposicin de orbitales atmicos de energa equivalente con los tomos adyacentes. Esta superposicin va recorriendo toda la muestra del metal, formando amplios orbitales que se extienden por todo el slido, en vez de pertenecer a tomos concretos. Cada uno de estos orbitales tiene un nivel de energa distinto debido a que los orbitales atmicos de los que proceden, tenan a su vez diferentes niveles de energa. Los orbitales, cuyo nmero es el mismo que el de los orbitales atmicos, tienen dos electrones cada uno y se van llenando en orden de menor a mayor energa hasta agotar el nmero de electrones disponibles. En esta teora se dice que los grupos de electrones residen en bandas, que constituyen conjuntos de orbitales. Cada banda tiene un margen de valores de energa, valores que deberan poseer los electrones para poder ser parte de esa banda. En algunos metales se dan interrupciones de energa entre las bandas, pues los electrones no poseen ciertas energas. La banda con mayor energa en un metal no est llena de electrones, dado que una caracterstica de los metales es que no poseen suficientes electrones para llenarla. La elevada conductividad elctrica y trmica de los metales se explica as por el paso de electrones a estas bandas con defecto de electrones, provocado por la absorcin de energa trmica.

III.ESTRUCTURA DE LOS METALES

Se le llama estructura de los metales a la disposicin ordenada y geomtrica, en el espacio, de los constituyentes de la materia en estado slido (tomos, molculas y grupos de molculas). La estructura est ligada ntimamente con el comportamiento de un metal, por lo que es conveniente efectuar un estudio elemental de la misma.

Hay que considerar dos tipos de estructura, la cristalina y la granular.

1. Estructura Cristalina: En esta estrucutura, los tomos estnordenados en el espacio segn una red geomtrica constituda por la repeticin de un elemento bsico llamado cristal. Se conocen catorce redes espaciales distintas las cuales son las nicas formas posibles de ordenar los tomos en el espacio. La mayor parte de los metales cristalizan en las redes siguientes: cbica centrada, cbica centrada en las caras y hexagonal compacta.

2. Estructura Granular: En esta otra estructura, el elemento fundamental es el grano, constituido por agrupacin de cristales.

Los granos son de forma irregular y su tamao oscila entre 0,002 y 0,2 mm, lo cual depende pricipalmente:

Del proceso de fabricacin del metal, ya que, por ejemplo, los aceros desoxidados con el aluminio son de granos ms finos que los desoxidados con silicio.

De los procesos trmicos a los cuales fue sometido el metal; por ejemplo, el grano de acero, crece al calentar el material a partir de 850C.

Cuanto mayor es el grano de que est constituido un metal, peores son, en general, sus propiedades mecnicas. Segn expertos, es debido a que los materiales de nivel tcnico, tales como los utilizados en la industria, contienen siempre una cantidad muy pequea de impurezas las cuales son muy finas y frgil por lo que se concentran formando capas que envuelven los granos y los separan unos de otros.

Por una misma proporcin de impurezas a repartir en la superficie de los metales resultan capas mas delgadas cuanto mas pequeos son estos, ya que la superficie total para la misma masa de metal es mayor que si los granos son grandes. Adems, si las capas son muy delgadas, son en general discontinuas, quedando los granos bien unidos por las discontinuidades.

IV.PROPIEDADES DE LOS METALES

*Metales dctiles:

La ductilidad es una propiedad de un metal, una aleacin o cualquier otro material que permite su deformacin forzada, en hilos, sin que se rompa o astille. Cuanto ms dctil es un material, ms fino es el alambre o hilo, que podr ser estirado mediante un troquel para metales, sin riesgo de romperse. Decimos entonces que un metal dctil es todo aquel que permite su deformacin forzada, en hilos, sin que se rompa o astille.

*Metales Maleables:

La maleabilidad es la posibilidad de cambiar de forma por la accin del martillo, qu quiere decir entonces? Que puede batirse o extenderse en planchas o laminas.

Otras propiedades bsicas de los metales son:

*Elasticidad: las deformaciones desaparecen cuando se anula el esfuerzo que las provoca

*Plasticidad: Permite que el material tenga deformacin permanente sin llegar a la rotura

*Tenacidad: Energa requerida para producir la rotura.

*Resiliencia: Energa absorbida por el material en un rgimen elstico

*Fragilidad: Opuesta a la ductilidad, el material se rompe con deformacin nula o despreciable.

*Tensin: Relacin entre fuerza y superficie.*Extensin: Es la propiedad de ocupar espacio. Este espacio ocupado se llama volumen.*Impenetrable: Se denomina as a la propiedad que tienen los cuerpos de no ser ocupado su espacio, simultneamente, por otro cuerpo. La impenetrabilidad se debe a la sustancia que lleva su volumen llamada masa.*Gravidez: Todos los cuerpos estn sometidos a la accin de la gravedad; por lo tanto son pesados. Se denomina peso especfico al peso de la unidad de volumen de un cuerpo. Comparando los metales se ve que a igualdad de volumen unos pesan ms que otros, como si su masa fuera mas compacta.*Calor especfico: Es la cantidad de calor necesaria para aumentar la temperatura de la unidad de masa de un cuerpo de 0 hasta 1C.

Se expresa en caloras gramos y es muy elevado en los metales. Su valor es muy importante ya que permite conocer la cantidad de calor necesaria para suministrar a una masa de metal para elevar su temperatura hasta la transformacin o fusin.

*Calor latente de fusin: Es la cantidad de calor que absorbe la unidad de masa de un metal al pasar del estado slido al lquido. Se expresa en caloras gramo. Cuanto mas baja es la temperatura de fusin de un metal, menor es su calor especfico, menor su calor latente de fusin y ms econmico su empleo para la fusin y el moldeado.

*Conductividad Calorfica: La conductividad calorfica o trmica es una propiedad de los metales que les permite transmitir el calor a travs de su masa. El coeficiente de conductividad trmica es la cantidad de calor, en caloras, capaz de atravesar en un segundo y perpendicularmente una placa metlica de un centmetro cuadrado de superficie y 1 cm de espesor, siendo la diferencia entre las caras de la placa un grado. Se expresa en cal/seg/cm/grado.

*Dilatacin: Es elaumento de volumen que experimentan los cuerpos al elevar su temperatura. Esta propiedad se suele expresar por el aumento unitario de longitud que sufre el metal al elevarse en un grado su temperatura, llamado coeficiente de dilatacin lineal.

*Conductividad Elctrica: Es una propiedad casi exclusiva de los metales y consiste enla facilidad que poseen de transmitir la corriente elctrica a travs de su masa. La inversa de la conductividad es la resistividad elctrica, o sea la resistencia que oponen al paso de electrones.

*Soldabilidad: Es la propiedad que tienen algunos metales, por medio de la cual dos piezas de los mismos se pueden unir formando un solo cuerpo.

*Oxidacin: Los metales en la construccin se oxidan por accin del oxgeno del aire. Hay metales impermeables en los cuales la pequea capa de xido o carbonato que se le forma en la superficie, protege al resto de metal, como es el caso del cobre, aluminio, plomo, estao y cinc, entre otros. Hay otros metales, como el hierro, que son permeables y la oxidacin penetra el metal hasta destruirlo.

*Temple: Es la propiedad para la cual adquiere el acero una dureza extraordinaria al calentarlo de 600 C y enfrindolo bruscamente en agua.V.LA METALURGIA Y SUS PROCESOS

A las operaciones fsicas y qumicas necesarias para extraer los metales de sus menas y la preparacin posterior para su uso, se le llama Metalurgia.

Hay que someter a loso minerales a una serie de operaciones cuya finalidad es separar la mena de la ganga y despus aislar el metal. Las operaciones son las siguientes: Tratamiento preliminar, en el cual son removidas las materias extraas y el mineral es puesto en forma adecuada para el tratamiento inmediato.

Reduccin, consiste en reducir al componente del metal en metal libre.

Refinamiento, el metal es purificado, y en algunos casos se le aade sustancias con el propsito de darle cierta propiedades al producto final.

Uno de los mtodos de concentracin mecnica ms sencillos es la separacin por gravedad. Este sistema se basa en la diferencia de densidad entre los metales nativos y compuestos metlicos y los dems materiales con los que estn mezclados en la roca. Cuando se tritura el mineral o el concentrado de mineral y se suspende en agua o en un chorro de aire, las partculas de metal o del compuesto metlico, ms pesadas, caen al fondo de la cmara de procesado y el agua o el aire se llevan la ganga (material residual), ms ligera. La tcnica de los buscadores de oro para separar el metal de las arenas aurferas mediante cribado, por ejemplo, es un proceso de separacin por gravedad a pequea escala. Del mismo modo, la mayor densidad relativa de la magnetita, un mineral de hierro, permite separarla de la ganga con la que se encuentra mezclada. La flotacin es hoy el mtodo ms importante de concentracin mecnica. En su forma ms simple, es un proceso de gravedad modificado en el que el mineral metlico finamente triturado se mezcla con un lquido. El metal o compuesto metlico suele flotar, mientras que la ganga se va al fondo. En algunos casos ocurre lo contrario. En la mayora de los procesos de flotacin modernos se emplean aceites u otros agentes tensioactivos para ayudar a flotar al metal o a la ganga. Esto permite que floten en agua sustancias de cierto peso. En uno de los procesos que utilizan este mtodo se mezcla con agua un mineral finamente triturado que contiene sulfuro de cobre, al que se le aaden pequeas cantidades de aceite, cido y otros reactivos de flotacin. Cuando se insufla aire en esta mezcla se forma una espuma en la superficie, que se mezcla con el sulfuro pero no con la ganga. Esta ltima se va al fondo, y el sulfuro se recoge de la espuma. El proceso de flotacin ha permitido explotar muchos depsitos minerales de baja concentracin, e incluso residuos de plantas de procesado que utilizan tcnicas menos eficientes. En algunos casos, la llamada flotacin diferencial permite concentrar mediante un nico proceso diversos compuestos metlicos a partir de un mineral complejo. Los minerales con propiedades magnticas muy marcadas, como la magnetita, se concentran por medio de electroimanes que atraen el metal pero no la ganga. La concentracin electrosttica utiliza un campo elctrico para separar compuestos de propiedades elctricas diferentes, aprovechando la atraccin entre cargas opuestas y la repulsin entre cargas iguales. Los mtodos de separacin o concentracin qumica son en general los ms importantes desde el punto de vista econmico. Hoy, esta separacin se utiliza con frecuencia como segunda etapa del proceso, despus de la concentracin mecnica. La fundicin proporciona un tonelaje mayor de metal refinado que cualquier otro proceso. Aqu, el mineral metlico, o el concentrado de un proceso de separacin mecnica, se calienta a elevadas temperaturas junto con un agente reductor y un fundente. El agente reductor se combina con el oxgeno del xido metlico dejando el metal puro, mientras que el fundente se combina con la ganga para formar una escoria lquida a la temperatura de fundicin, por lo que puede retirarse de la superficie del metal. La produccin de hierro en los altos hornos es un ejemplo de fundicin; este mismo proceso se emplea para extraer de sus minerales el cobre, el plomo, el nquel y muchos otros metales. La amalgamacin es un proceso metalrgico que utiliza mercurio para disolver plata u oro formando una amalgama. Este sistema ha sido sustituido en gran medida por el proceso con cianuro, en el que se disuelve oro o plata en disoluciones de cianuro de sodio o potasio. En los diversos procesos de lixiviacin o percolacin se emplean diferentes disoluciones acuosas para disolver los metales contenidos en los minerales. Los carbonatos y sulfuros metlicos se tratan mediante calcinacin, calentndolos hasta una temperatura por debajo del punto de fusin del metal. En el caso de los carbonatos, en el proceso se desprende dixido de carbono, y queda un xido metlico. Cuando se calcinan sulfuros, el azufre se combina con el oxgeno del aire para formar dixido de azufre gaseoso, y tambin resulta un xido metlico. Los xidos se reducen despus por fundicin. La sinterizacin y la nodulacin aglomeran partculas finas de mineral. En la primera se utiliza un combustible, agua, aire y calor para fundir las partculas finas de mineral y convertirlas en una masa porosa. En la nodulacin, las partculas se humedecen, se convierten en pequeos ndulos en presencia de un fundente de piedra caliza y a continuacin se cuecen. Otros procesos, entre los que destacan la pirometalurgia (metalurgia de altas temperaturas) y la destilacin, se emplean en etapas posteriores de refinado en diversos metales. En el proceso de electrlisis , el metal se deposita en un ctodo, bien a partir de disoluciones acuosas o en un horno electroltico. El cobre, el nquel, el cinc, la plata y el oro son varios ejemplos de metales refinados por deposicin a partir de disoluciones acuosas. El aluminio, el bario, el calcio, el magnesio, el berilio, el potasio y el sodio se procesan en hornos electrolticos.V.1.TABLA PRODUCCIN MINERA MUNDIAL (METALES)

METALPRODUCCIN MINERA MUNDIAL EN 1994(toneladas de metal contenido)APLICACIONES

Hierro975.000.000Fundicin, acero, metalurgia

Sodio180.000.000 (1)Sal, reactores nucleares

Potasio23.000.000Abonos, qumica

Aluminio19.290.000 (2)Electricidad y mecnica, envases

Cobre9.500.000Electricidad y mecnica

Cromo9.329.000Acero inoxidable, qumica, materiales refractarios, metalurgia

Cinc6.700.000Construccin, revestimientos anticorrosin

Bario4.000.000 (3)Qumica, pinturas, insonorizacin, vidrio

Plomo2.815.100 (4)Acumuladores, qumica

Nquel842.000Metalurgia

Magnesio263.000 (5)Industria aeronutica, farmacia

Estao180.000Soldadura, qumica

Litio150.000Industria nuclear, vidrio, cermica

Molibdeno95.000Electricidad, materiales refractarios, pigmentos

Vanadio35.000Metalurgia, industria nuclear

Uranio32.200Combustible nuclear

Volframio31.000Industria elctrica, metalurgia

Torio26.000Materiales refractarios, revestimiento de ctodos

Cobalto21.000Metalurgia, qumica

Cadmio18.900 (5)Acumuladores, pigmentos, estabilizantes

Plata13.234Fotografa, electricidad, joyera, monedas

Titanio4.000 (6)Pinturas, materiales compuestos, aeronutica

Oro2.215 Joyera, monedas, electrnica

Mercurio1.985 (5)Equipos elctricos, fsica

Platino126Convertidores catalticos, joyera

Rodio10 (2)Convertidores catalticos, qumica

(1) En forma de sal (cloruro de sodio)

(2) Metal primario

(3) Produccin de baritina (mineral de bario)

(4) 1995

(5) Metal producido

(6) xido de titanio contenido

Fuentes: Imetal, Oficina Mundial de Estadsticas sobre el Metal, Organizacin de las Naciones Unidas (ONU)

VI.PROCESOS INDUSTRIALES DE FABRICACIN EN METALES

FABRICACIN INDUSTRIAL CON METALES

La fabricacin de productos metlicos o componentes para su montaje en productos toma muchas formas:

1. ESTAMPACIN: Es uno de los procedimientos de prensa ms sencillo.

Se usa una perforadora endurecida para acuar el metal laminado a travs de un troquel.

2.TROQUELADO: Es el modelado de componentes del metal laminado entre una perforadora y un troquel. Los componentes fabricados de esta forma tienen medidas muy exactas y el endurecimiento por medios mecnicos le proporcionan resistencia y rigidez.

3.FRESADO:El fresado es el empleo de una cortadora giratoria que da forma a la pieza metlica que se trabaja en la maquina. La pieza esta sujeta a una mesa que se puede mover en relacin a la fresa.

4.RECTIFICADO: Es el proceso de eliminacin por medio del contacto autolimpiador de un material abrasivo como el carborundo. A diferencia del corte profundo con una herramienta metlica, el rectificado aplica slo una fuerza diminuta a la pieza que se trabaja en la mquina.

5.TALADRO: Taladrar un agujero circular es una de las operaciones ms corrientes de cortes de metales. La herramienta cortante suele ser una barra espiral. En industrias son corrientes las taladradoras pluricabezales.

6.FORJA: La forja es el modelado del metal empleando fuerzas de compresin.

El metal suele estar caliente, pero algunos procedimientos se llevan a cabo en fro. La forja que ha alcanzado la temperatura especificada aumenta la plasticidad del metal, y disminuye las fuerzas necesarias para trabajarlo.

7.FORJA DE ESTAMPACIN: Es la formacin de un componente con una barra metlica o palanquilla entre dos medios troqueles. El metal caliente se coloca en el troquel inferior y el golpe de un martillo mecnico la fuerza a entrar en la cavidad entre el troquel superior y el inferior. Las piezas fabricadas de esta manera no suelen poder formarse con un solo martillazo en un solo troquel.

Entre los metales utilizados en la forja de estampacin estn el acero bajo en carbono y el acero medio de carbono, el aluminio y las aleaciones de cobre.

8. ENCABEZAMIENTO EN FRIO: Es el proceso de convertir barras de metal fro o alambres en componentes apretando el metal contra una cavidad del troquel.

El latn, el acero inoxidable, el acero bajo en carbono y el de contenido medio de carbono son los materiales ms usados por lo general en este proceso.

El nico unos ms numeroso de este proceso est en la fabricacin de pernos, tornillos, remaches y clavos.

9.LAMINADOR DE ROSCAS: Es un mtodo de aplicar una rosca a pernos hechos a mquina producido por encabezamiento en fro.

Las formas moleteadas , las acanaladuras y los engranajes helicoidales han sido unas cuantas de las mltiples formas que se pueden hacer formando perfiles con rodillos.

10EXTRUSION POR PERCUSION-EXTRUSION HACIA DELANTE: Este proceso consiste en conseguir hacer entrar un cilindro caliente de metal en un troquel de extrusin empleando un ariete hidrulico.

De esta forma se puede producir un nmero casi infinito de secciones transversales slidas, as como tuberas.

Entre los productos fabricados con perfiles extrados estn: marcos de puertas y ventanas, bisagras, componentes para cerraduras, cintas para cantos, etc.

El mayor nmero de secciones producidas se fabrican con aluminio y latn.

11FUNDICION EN ARENA: Es el modelado de un metal vertiendo metal fundido en un molde.

La arena es un material especialmente bueno para hacer moldes. Puede resistir a temperaturas muy altas y se puede moldear en formas complejas.

Entre los metales de fundicin ms corrientes estn el hierro colado, acero, aleaciones de aluminio y latn.

Los bloques del motor de automviles y las culatas del cilindro, los soportes para maquinaria pesada, tapas de registro, y el bastidor de tornillo de bancos de un mecnico (como los de los talleres escolares) son ejemplos de productos fundidos en arena.

12FUNDICION A PRESION: Cuando se tienen que fabricar muchos artculos con la misma forma se emplea la fundicin a presin.

En este proceso, el metal fundido es forzado a entrar en la cavidad que hay entre los troqueles a una presin elevada. Despus de que se ha inyectado el metal, la presin se mantiene mientras el metal se solidifica. Entonces los portatroqueles se abren y la pieza fundida es expulsada automticamente.

La fundicin a presin se limita a metales no ferrosos cuyas temperaturas de fusin no daan los troqueles.

13.TRABAJO A MAQUINA: A algunos componentes se les puede dar su forma definitiva con un solo procedimiento, igual que en la fundicin a presin.

Sin embargo muchos tienen que ser trabajados a mquina para darles una forma definitiva, los procesos de trabajo a mquina, entre los que estn: taladro, corte y rectificado, se llevan a cabo en mquinas-herramienta.

14.TRABAJO CON TORNO:La rotacin es la operacin ms bsica que se lleva a cabo en un torno.

La herramienta se puede mover de un lado a otro, a lo largo y en ngulo con la pieza que se trabaja en la mquina.

Entre otras operaciones del torno estn: taladrado y roscado

El torno central es solamente adecuado para produccin de piezas distintas cada vez.

El CN0 se puede programar para una fabricacin completamente automtica.

VII.APLICACIONES GENERALES DE LOS METALES

Los metales tienen una gran importancia para nuestra sociedad desarrollada de hoy en da. Sin los metales y los recursos minerales seguramente no podramos tener muchos de los lujos de los que disponemos:

Muchos de los importantes inventos que han permitido un avance en el desarrollo de la humanidad no se habran podido llevar a cabo.

Las aplicaciones de los metales son innumerables. Por poner varios ejemplos citamos los medios de transporte modernos (como el avin, los buques, los coches, trenes...), ya que son necesarios en su fabricacin.

La electricidad, porque los metales conductores son los que permiten el paso de la misma en los cables, sin ella no habra luz, ni agua(ya que la fuerza del agua en las tuberas la logra gracias a la electricidad) ni nada que fuera relacionada con ella La gran mayora de los metales son buenos conductores de la electricidad, el ms utilizado es el cobre.

Las viviendas; es cierto que podran haber viviendas de hormign con vigas de madera, pero tambin lo es que con vigas de metales seran ms resistentes y pueden tener bastantes pisos de altitud.

Los medios de comunicacin y sistemas industriales, La mayora de los aparatos modernos y equipos industriales son fabricados con diferentes metales. Adems porque todos los medios de comunicacin necesitan metales en sus industrias, sin los metales no habra computadores que ordenaran a las mquinas el trabajo que deben hacer (ya se sabe que las mquinas pueden hacer el mismo trabajo que los hombres pero muchsimo ms rpido.

Por todos estos motivos podemos concluir que su utilizacin se centra principalmente en mbito de la construccin, ya que brinda ventajas considerables respecto a los otros materiales gracias a las caractersticas que ellos poseen de durabilidad, ductibilidad, resistencia a condiciones climticas fuertes, etc.

VIII. EL HIERROEs un metal de color gris, dctil, maleable, tenaz y magntico, conocido desde la prehistoria y el ms utilizado para uso industrial, casi siempre con cierto contenido de carbono y en forma de aleaciones con otros metales, aceros y fundiciones.

Es un elemento simple perteneciente al grupo VIII de la tabla peridica. Smbolo Fe, nmero atmico 26 y masa atmica 55,847.

El Hierro es el principal metal utilizado en la industria moderna. Representa un 5% de la corteza terrestre aunque desde el punto de vista de la explotacin slo tienen inters los lugares donde el acumulamiento de este metal va desde el 20 al 65 por ciento.

La localizacin y las caractersticas qumicas influyen decisivamente en la viabilidad del contenido del hierro, que hacen de la roca un yacimiento explotable.

Aunque se explotan algunos yacimientos con contenidos de un 30 por ciento, la mayora de las minas importantes tienen contenidos de este elemento que exceden el 50 por ciento

El hierro fue descubierto en la prehistoria y era utilizado como adorno y para fabricar armas; el objeto ms antiguo, an existente, es un grupo de cuentas oxidadas encontrado en Egipto, y data del 4000a.C. El trmino arqueolgico edad del hierro se aplica slo al periodo en el que se extiende la utilizacin y el trabajo del hierro. El procesado moderno del hierro no comenz en Europa central hasta la mitad del sigloXIV.

VIII.1) PROPIEDADES.

El hierro puro tiene una dureza que oscila entre 4 y 5. Es blando, maleable y dctil. Se magnetiza fcilmente a temperatura ordinaria; es difcil magnetizarlo en caliente, y a unos 790C desaparecen las propiedades magnticas. Tiene un punto de fusin de unos 1.535C, un punto de ebullicin de 2.750C y una densidad relativa de 7,86. Su masa atmica es 55,847.

El metal existe en tres formas alotrpicas distintas: hierro ordinario o hierro- (hierro-alfa), hierro- (hierro-gamma) y hierro- (hierro-delta). La disposicin interna de los tomos en la red del cristal vara en la transicin de una forma a otra. La transicin de hierro- a hierro- se produce a unos 910C, y la transicin de hierro- a hierro- se produce a unos 1.400C. Las distintas propiedades fsicas de las formas alotrpicas y la diferencia en la cantidad de carbono admitida por cada una de las formas desempean un papel importante en la formacin, dureza y temple del acero.Qumicamente el hierro es un metal activo. Se combina con los halgenos (flor, cloro, bromo, yodo y astato) y con el azufre, fsforo, carbono y silicio. Desplaza al hidrgeno de la mayora de los cidos dbiles. Arde con oxgeno formando tetrxido trifrrico (xido ferrosofrrico), Fe3O4. Expuesto al aire hmedo, se corroe formando xido de hierro hidratado, una sustancia pardo-rojiza, escamosa, conocida comnmente como orn o herrumbre. La formacin de orn es un fenmeno electroqumico en el cual las impurezas presentes en el hierro interactan elctricamente con el hierro metal. Se establece una pequea corriente en la que el agua de la atmsfera proporciona una disolucin electroltica. El agua y los electrlitos solubles aceleran la reaccin. En este proceso, el hierro metlico se descompone y reacciona con el oxgeno del aire para formar el orn. La reaccin es ms rpida en aquellos lugares donde se acumula el orn, y la superficie del metal acaba agujerendose.Al sumergir hierro en cido ntrico concentrado, se forma una capa de xido que lo hace pasivo, es decir, no reactivo qumicamente con cidos u otras sustancias. La capa de xido protectora se rompe fcilmente golpeando o sacudiendo el metal, que vuelve as a ser activo.

VIII.2) ESTADO NATURAL.

El hierro slo existe en estado libre en unas pocas localidades, en concreto al oeste de Groenlandia. Tambin se encuentra en los meteoritos, normalmente aleado con nquel. En forma de compuestos qumicos, est distribuido por todo el mundo, y ocupa el cuarto lugar en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre; despus del aluminio, es el ms abundante de todos los metales. Los principales minerales de hierro son las hematites. Otros minerales importantes son la goetita, la magnetita, la siderita y el hierro del pantano (limonita). La pirita, que es un sulfuro de hierro, no se procesa como mineral de hierro porque el azufre es muy difcil de eliminar. Para ms detalles sobre el procesado de los minerales de hierro. Tambin existen pequeas cantidades de hierro combinadas con aguas naturales y en las plantas; adems, es un componente de la sangre.

Los minerales de hierro ms usados como materia prima para la obtencin de este metal son:

Magnetita, cuyo yacimiento ms importante se encuentran en Suecia, Espaa y EE.UU. En la Rep. Dom. Existen pequeos yacimientos de este mineral.

Siderita, se halla principalmente en Inglaterra.

Hematita, existen yacimiento en Estados Unidos, Alemania, Rusia y Espaa.

VIII.3) Hierro Puro.El hierro qumicamente puro (Fe) es un elemento de color gris azulado, que funde a 1,259 C. No tiene aplicacin en la construccin, por lo que relegamos su estudio a la qumica.

El hierro que se encuentra en el mercado y se utiliza en la industria no es puro, sino una aliacin de hierro y carbono.

VIII.4) PRODUCCIN

El hierro puro, preparado por la electrlisis de una disolucin de sulfato de hierro (II), tiene un uso limitado. El hierro comercial contiene invariablemente pequeas cantidades de carbono y otras impurezas que alteran sus propiedades fsicas, pero stas pueden mejorarse considerablemente aadiendo ms carbono y otros elementos de aleacin.

En la industria, el procedimiento ms normal de obtencin del hierro, partiendo de los minerales, es la reduccin de stos por carbn.

El proceso simplificado consiste en tratar el xido de hierro con el carbonato, formndose xido de carbonato y hierro libre. Si se trata el xido de carbono con ms xido de hierro, se forma anhdrido carbnico y ms hierro libre.

En el proceso indirecto se empieza por reducir el xido de hierro par obtener colado o fundicin.

Aleaciones con otros elementos.

Los productos quirrgicos comnmente van acompaado de otros elementos, adems del carbono, que pueden ser pequeas cantidades como impureza o bien grandes cantidades que le modifican sus propiedades. Los ms comunes son el silicio (Si), azufre (S), fsforo (P), aluminio (Al) y manganeso (Mn).

El silicio, si est contenido en pequeas proporciones es favorable a la resistencia, pero si aumenta su contenido, hace el acero ms fusible, por lo cual disminuye su soldabilidad.

El azufre es siempre perjudicial.

El fsforo es favorable para el forjado en caliente, pero hace quebradizo al hierro en fro cuando se encuentra en gran cantidad. Tambin dismuye el punto de fusin del hierro.

El manganeso es el metal que con ms frecuencia acompaa el acero al que comunica importantes propiedades. Favorece la maleabilidad y disminuya ligeramente la velocidad de corrosin del acero. Aumenta la dureza.

El aluminio hace el acero ms fusible y ms moldeable.

EL Hierro Dulce. Es de color gris claro. Funde a temperatura de 1,500 C y puede soldarse consigo mismo. Es tenaz.

Fundicin.El hierro colado o fundicin se fabrica en los llamados altos hornos. Se caracteriza por servir para moldeo, ser resistente a la compresin y tener fragilidad. Se puede obtener varias clases de hierro colado dependiendo del proceso de fabricacin, del enfriamiento, de la materias primas y de la ganga del mineral, pudindose dividir en dos grupos: fundiciones ordinarias y fundiciones especiales.

Las Fundiciones Ordinarias estn formadas principalmente de hierro y carbono. Puede ser: la fundicin gris, la fundicin blanca y la fundicin maleable.

Las Fundiciones Especiales pueden ser: ferromanganesas y ferrosileas.

Cuando sale de la fundicin del alto horno tiene una gran elevada proporcin de carbono y de elementos que alcanza el 7% de la masa total.

Para expulsar de la masa de hierro estas impurezas se procede al afino de la fundicin, que consiste en oxidar los elementos por la accin del aire y de escoria ricas en xido.

Los procedimientos de afino son: pudelado, afino en convertidores (Bessemer o Thomas), Procedimiento de Martin Siemen, acero al crisol, acero elctrico y acero con cementacin.

Los tres primeros pueden dar hierro dulce o aceros y los otros mtodos se emplean nicamente para la obtencin de acero.

En 1994, la produccin anual de hierro se aproximaba a los 975 millones de toneladas.VIII.5) UTILIZACIN

La mayor parte del hierro se utiliza en formas sometidas a un tratamiento especial, como el hierro forjado, el hierro colado y el acero. Comercialmente, el hierro puro se utiliza para obtener lminas metlicas galvanizadas y electroimanes. Los compuestos de hierro se usan en medicina para el tratamiento de la anemia, es decir, cuando desciende la cantidad de hemoglobina o el nmero de glbulos rojos en la sangre.

Los productos siderrgicos tienen una numerosa y verstil aplicacin. Son elementos resistentes en las estructuras, integrantes de las instalaciones o bien piezas decorativas.

a) Fundicin: Su aplicacin ms importante, de acuerdo a algunos autores, es el afino para transformarla en acero o en hierro dulce.

Se emplea, adems, en la obtencin de piezas moldeadas como tubos, usados mayormente en al conduccin de agua potable; piezas especiales de fontanera, como codos, reducciones, etc.; Columnas, las cuales en la actualidad han sido sustituida por perfile; piezas ornamentales.

b) Hierro Dulce: Los comunes se usan en perfiles, los ordinarios en trabajos de cerrajera, los finos en piezas en general y los extrafinos en piezas metlicas.

VIII.6) Formas Comerciales.Las formas comerciales del hierro y del acero son muy variables basta consultar los catalagos de la casa distribuidoras para verificar la gran diversidad. Las principales formas son barra y hierro perfilados, los cuales son considerados como productos elaborados.

Las barras pueden ser planas, cuadradas, hexagonales y redondas. Se laminan a partir de acero y hierro dulce. El acero dulce estirado en grandes longitudes constituye el alambre con dimetro que varia de 0.2 mm. a 5 mm.

Dentro de los hierros perfilados se encuentran los angulares, los canales, las T, las dobles T.

Las formas comerciales ms corrientes de la fundicin son tubos y columnas.VIII.7) COMPUESTOS

El hierro forma compuestos en los que tiene valencia +2 (antiguamente compuestos ferrosos) y compuestos en los que tiene valencia +3 (antiguamente compuestos frricos). Los compuestos de hierro (II) se oxidan fcilmente a compuestos de hierro (III). El compuesto ms importante de hierro (II) es el sulfato de hierro (II), FeSO4, denominado caparrosa verde; normalmente existe en forma de cristales verde plido que contienen siete molculas de agua de hidratacin. Se obtiene en grandes cantidades como subproducto al limpiar el hierro con bao qumico, y se utiliza como mordiente en el teido, para obtener tnicos medicinales y para fabricar tinta y pigmentos.El xido de hierro (III), un polvo rojo amorfo, se obtiene tratando sales de hierro (III) con una base, y tambin oxidando pirita. Se utiliza como pigmento, y se denomina rojo de hierro o rojo veneciano. Tambin se usa como abrasivo para pulir y como medio magnetizable de cintas y discos magnticos. El cloruro de hierro (III), que se obtiene en forma de cristales brillantes de color verde oscuro al calentar hierro con cloro, se utiliza en medicina y como una disolucin alcohlica llamada tintura de hierro.Los iones de hierro (II) y hierro (III) se combinan con los cianuros para formar compuestos de coordinacin. El hexacianoferrato (II) de hierro (III) o ferrocianuro frrico, Fe4[Fe(CN)6]3, es un slido amorfo azul oscuro formado por la reaccin de hexacianoferrato (II) de potasio con una sal de hierro (III) y se conoce como azul de Prusia. Se usa como pigmento en pintura y como ail en el lavado de ropa para corregir el tinte amarillento dejado por las sales de hierro (II) en el agua. El hexacianoferrato (III) de potasio, K3Fe(CN)6, llamado prusiato rojo, se obtiene del hexacianoferrato (III) de hierro (II), Fe3[Fe(CN)6]2. A ste se le llama tambin azul de Turnbull y se usa para procesar el papel de calco. El hierro experimenta tambin ciertas reacciones fisicoqumicas con el carbono, que son esenciales para fabricar el acero.VIII.8) Proteccin del Hierro.El hierro se protege de la oxidacin por medio del revestimiento con:

Pintura: Se empieza por limpiarlos y lavarlos con agua acidulada, con clorhdrico y cepillo metlico despus se recubre con una capa de pintura de aceite.

Grasa: Protege a los cuerpos ferroso no expuesto a la intemperie y durante corto tiempo. Deben ser neutro, ya que de lo contrario se convertiran ellas mismas en oxidantes.

Cemento: Con una lechada de mortero de cemento Portland se puede proteger el hierro de la oxidacin.

Electrlisis: Consiste en colocar una capa de oxigeno al pieza siderrgica, lo cual proporciona una proteccin eficaz. Esto se logra mediante la oxidacin del nodo. Es lo mismo que sucede con el aluminio y el cinc, y que evita que stos se oxiden. La diferencia est en que estos ltimos ocurre por va natural y no artificial, como en el hierro.

Metalizacin: Consiste en recubrir el hierro con una pelcula de cinc, estao o plomo, fundidos por medio de inmersin. Cuando se usa cinc en el hierro se llama galvanizado o cincado. Si se usa estao las piezas se llaman estaadas, si en cambio se usa plomo el hierro se conoce como emplomado. De estos el cinc y el estao se adhieren mejor al hierro.

La Galvanizacin: Consiste en calentar el cinc hasta fundirlo y darle un bao de inmersin al hierro en el cinc fundido, para que se recubra por una capa delgada de este metal.

IX) ACEROS

El acero es una aleacin de hierro con un contenido de carbono inferior a

1,6 % y pequeas cantidades de otros metales. aptas para ser deformadas en fro y en caliente IX.1) SIDEROMETALURGIA

El proceso de fabricacin industrial del acero se remonta a 1740, en que Huntsman lo obtuvo por fusin de hierro y carbn vegetal en un crisol.

Posteriormente, Cort ide un mtodo de afino en un horno de reverbero, denominado pudelado, que redujo los costes y aument la produccin.

El impulso definitivo para la produccin de acero en gran escala fue dado casi simultneamente con dos sistemas distintos: el mtodo del convertidor Bessemer, que permite obtener directamente acero mediante afino de la fundicin gracias a la accin de un chorro de aire que se introduce en el horno, y el mtodo de Martin y Siemens, en el cual se funde una mezcla de chatarra de hierro con fundicin y mineral en un horno de arco elctrico.

En la poca contempornea, el acero se obtiene del hierro lquido, y presenta una gran resistencia a la deformacin y a la corrosin.

El carbono que contiene (entre 0,8 y 1,6 %) est en forma de carburo de hierro (cementita).

Los diferentes metales que se le pueden aadir en pequea proporcin mejoran sus propiedades (dureza, resistencia) y constituyen los llamados aceros especiales, como los aceros al cromo-nquel, los aceros al manganeso y los aceros rpidos.

El acero al carbono slo contiene hierro y carbono y, segn la proporcin existente de este ltimo, se clasifica en dulce (menos del 0,3 %), duro (0,5 %) o extraduro (ms del 0,65 %).

El acero inoxidable contiene un 18 % de cromo y un 8 % de nquel (acero 18/8) y, como su nombre indica, presenta una resistencia ptima a la corrosin.

IX.2) ESTRUCTURA DEL ACERO

Las propiedades fsicas de los aceros y su comportamiento a distintas temperaturas dependen sobre todo de la cantidad de carbono y de su distribucin en el hierro. Antes del tratamiento trmico, la mayor parte de los aceros son una mezcla de tres sustancias: ferrita, perlita y cementita. La ferrita, blanda y dctil, es hierro con pequeas cantidades de carbono y otros elementos en disolucin. La cementita, un compuesto de hierro con el 7% de carbono aproximadamente, es de gran dureza y muy quebradiza. La perlita es una profunda mezcla de ferrita y cementita, con una composicin especfica y una estructura caracterstica, y sus propiedades fsicas son intermedias entre las de sus dos componentes. La resistencia y dureza de un acero que no ha sido tratado trmicamente depende de las proporciones de estos tres ingredientes. Cuanto mayor es el contenido en carbono de un acero, menor es la cantidad de ferrita y mayor la de perlita: cuando el acero tiene un 0,8% de carbono, est por completo compuesto de perlita. El acero con cantidades de carbono an mayores es una mezcla de perlita y cementita. Al elevarse la temperatura del acero, la ferrita y la perlita se transforman en una forma alotrpica de aleacin de hierro y carbono conocida como austenita, que tiene la propiedad de disolver todo el carbono libre presente en el metal. Si el acero se enfra despacio, la austenita vuelve a convertirse en ferrita y perlita, pero si el enfriamiento es repentino la austenita se convierte en martensita, una modificacin alotrpica de gran dureza similar a la ferrita pero con carbono en solucin slida.

IX3) CLASIFICACIN DEL ACERO

Los diferentes tipos de acero se agrupan en cinco clases principales: aceros al carbono, aceros aleados, aceros de baja aleacin ultrarresistentes, aceros inoxidables y aceros de herramientas.Aceros al carbono: Ms del 90% de todos los aceros son aceros al carbono. Estos aceros contienen diversas cantidades de carbono y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60% de cobre. Entre los productos fabricados con aceros al carbono figuran mquinas, carroceras de automvil, la mayor parte de las estructuras de construccin de acero, cascos de buques, somieres y horquillas o pasadores para el pelo.Aceros aleados: Estos aceros contienen una proporcin determinada de vanadio, molibdeno y otros elementos, adems de cantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono normales. Estos aceros se emplean, por ejemplo, para fabricar engranajes y ejes de motores, patines o cuchillos de corte.Aceros de baja aleacin ultrarresistentes: Esta familia es la ms reciente de las cinco grandes clases de acero. Los aceros de baja aleacin son ms baratos que los aceros aleados convencionales ya que contienen cantidades menores de los costosos elementos de aleacin. Sin embargo, reciben un tratamiento especial que les da una resistencia mucho mayor que la del acero al carbono. Por ejemplo, los vagones de mercancas fabricados con aceros de baja aleacin pueden transportar cargas ms grandes porque sus paredes son ms delgadas que lo que sera necesario en caso de emplear acero al carbono. Adems, como los vagones de acero de baja aleacin pesan menos, las cargas pueden ser ms pesadas. En la actualidad se construyen muchos edificios con estructuras de aceros de baja aleacin. Las vigas pueden ser ms delgadas sin disminuir su resistencia, logrando un mayor espacio interior en los edificios.Aceros inoxidables: Los aceros inoxidables contienen cromo, nquel y otros elementos de aleacin, que los mantienen brillantes y resistentes a la herrumbre y oxidacin a pesar de la accin de la humedad o de cidos y gases corrosivos. Algunos aceros inoxidables son muy duros; otros son muy resistentes y mantienen esa resistencia durante largos periodos a temperaturas extremas. Debido a sus superficies brillantes, en arquitectura se emplean muchas veces con fines decorativos. El acero inoxidable se utiliza para las tuberas y tanques de refineras de petrleo o plantas qumicas, para los fuselajes de los aviones o para cpsulas espaciales. Tambin se usa para fabricar instrumentos y equipos quirrgicos, o para fijar o sustituir huesos rotos, ya que resiste a la accin de los fluidos corporales. En cocinas y zonas de preparacin de alimentos los utensilios son a menudo de acero inoxidable, ya que no oscurece los alimentos y pueden limpiarse con facilidad.Aceros de herramientas: Estos aceros se utilizan para fabricar muchos tipos de herramientas y cabezales de corte y modelado de mquinas empleadas en diversas operaciones de fabricacin. Contienen volframio, molibdeno y otros elementos de aleacin, que les proporcionan mayor resistencia, dureza y durabilidad.

IX4) Tratamientos Son los procesos a los que se somete los metales y aleaciones ya sea para modificar su estructura, cambiar la forma y tamao de sus granos o bien por transformacin de sus constituyentes.

El objeto de los tratamientos es mejorar las propiedades mecnicas, o adaptarlas, dndole caractersticas especiales a las aplicaciones que se le van a dar la las piezas de esta manera se obtiene un aumento de dureza y resistencia mecnica, as como mayor plasticidad o maquinabilidad para facilitar su conformacin.

Los tratamientos pueden ser mecnicos, trmicos o consistir en la aportacin de algn elemento a la superficie de la pieza.

Tratamientos trmicos: recocido, temple, revenido, normalizado

Tratamientos termoquimicos: cementacion, nitruracion, cianurizacion, etc.

Tratamientos mecnicos

Se somete al metal a operaciones de deformacin fro o caliente para mejorar sus propiedades mecnicas y adems darle formas determinadas.

Al deformar mecnicamente un metal mediante martillado, laminado, etc., sus granos son deformados alargndose en el sentido de la deformacin. Lo mismo pasa con las impurezas y defectos, se modifican las estructuras y las propiedades del metal.

El arrabio fundido se vierte en un crisol abierto para ser convertido en acero. El acero es una forma de hierro producida a partir de mineral de hierro, coque y caliza en un alto horno. Para fabricar un acero resistente hay que eliminar el exceso de carbono y otras impurezas. Tratamientos en fro

Son los tratamientos realizados por debajo de la temperatura de recristalizacion, pueden ser profundos o superficiales.

Aumento de la dureza y la resistencia a la traccin.

Disminuye su plasticidad y tenacidad

Cambio en la estructura: deformacin de granos y tensiones originadas, se dice entonces que el metal tiene acritud (cuanto ms deformacin, mas dureza)

Se produce fragilidad en el sentido contrario a la deformacin (falta de homogeneidad en la deformacin iguales tensiones en las diferentes capas del metal)

Cuando el metal tiene acritud, solo debe usarse cuando no importe su fragilidad o cuando los esfuerzos solo acten en la direccin de la deformacin

Para convertir arrabio en acero con un convertidor Bessemer, hay que hacer pasar aire por el arrabio para quemar las impurezas. Este grabado muestra el proceso desarrollado por Henry Bessemer en 1855 y empleado hasta la dcada de 1950. Aceros resistentes a la oxidacin y la corrosin

En los aceros inoxidables, la accin de los elementos aleados es sustancial, adems de estructural, y depende del porcentaje del o los elementos de la aleacin

El cromo es el elemento aleado que ms influye en la resistencia ala oxidacin y a la corrosin de los aceros. Un 12% de cromo ya impide la corrosin por el aire ambiente hmedo. Para la oxidacin a latas temperaturas se puede necesitar hasta un 30 %.

El Nquel mejora la resistencia a la corrosin de los aceros al cromo y el Molibdeno mejora la resistencia a la oxidacin altas temperaturas.

Aceros inoxidablesson resistentes a la corrosin atmosfrica, s los cidos y lcalis y ala oxidacin a temperaturas no muy elevadas.

Clasificacin segn estructura en estado de utilizacin:

1. Ferriticos

2. Martensiticos

3. Austeniticos

1. Aceros ferriticos:

Estructura ferritica a cualquier temperatura (o se convierte en estructura ausenitica en el calentamiento). El grano no se regenera

Composicin:

A. 15-18% de cromo y una mxima de 0,12% de carbono

Resistencia a la corrosin superior a la de los martensiticos

B. 20-80% de cromo y una mxima de 0,35% de carbono

C. Aceros al cromo-aluminio hasta un 4% ms resistentes a la oxidacin

Son difciles de soldar y se usan en embuticion profunda por su gran ductilidad.

Son magnticos.

2. Aceros martensiticos

Gran dureza cuando se los enfra rpidamente una vez austenizados.

A. 12 - 14 % de cromo, 0,20 0,50% de carbono

Principalmente en cuchillera.

B. 16-18% de cromo, 0,60-1; 20% de carbono

Por temple adquieren grandes durezas.

Resistentes a la corrosin y al desgaste

Tipo normalizado AISI 311: acero inoxidable extra dulce.

Menos del 0,1% de carbono, 13% de cromo y 0,30 % de nquel.

Resiste a la corrosin atmosfrica, la del agua corriente y la de los cidos y lcalis dbiles.

Fcilmente sondable

Usos: utensilios domesticos, griferia, ornamentacion, cuberteria, etc.

3. Aceros austeniticos:

Estructura auseniticos a cualquier temperatura

Baja conductividad calorfica

Es el tipo de aceros ms utilizados

Tipo normalizado AISI 314 Acero inoxidable ausenitico al cromo nquel conocido como18/8.Contiene 0,08% de carbono, 18% de cromo y 9% de nquel.

Muy dctil y resistente a la corrosin atmosfrica, al agua de mar, al ataque de productos alimenticios, ciertos cidos minerales y de la mayora de los cidos orgnicos.TRATAMIENTO TRMICO DEL ACERO

El proceso bsico para endurecer el acero mediante tratamiento trmico consiste en calentar el metal hasta una temperatura a la que se forma austenita, generalmente entre los 750 y 850C, y despus enfriarlo con rapidez sumergindolo en agua o aceite. Estos tratamientos de endurecimiento, que forman martensita, crean grandes tensiones internas en el metal, que se eliminan mediante el temple o el recocido, que consiste en volver a calentar el acero hasta una temperatura menor. El temple reduce la dureza y resistencia y aumenta la ductilidad y la tenacidad.El objetivo fundamental del proceso de tratamiento trmico es controlar la cantidad, tamao, forma y distribucin de las partculas de cementita contenidas en la ferrita, que a su vez determinan las propiedades fsicas del acero.Hay muchas variaciones del proceso bsico. Los ingenieros metalrgicos han descubierto que el cambio de austenita a martensita se produce en la ltima fase del enfriamiento, y que la transformacin se ve acompaada de un cambio de volumen que puede agrietar el metal si el enfriamiento es demasiado rpido. Se han desarrollado tres procesos relativamente nuevos para evitar el agrietamiento. En el templado prolongado, el acero se retira del bao de enfriamiento cuando ha alcanzado la temperatura en la que empieza a formarse la martensita, y a continuacin se enfra despacio en el aire. En el martemplado, el acero se retira del bao en el mismo momento que el templado prolongado y se coloca en un bao de temperatura constante hasta que alcanza una temperatura uniforme en toda su seccin transversal. Despus se deja enfriar el acero en aire a lo largo del rango de temperaturas de formacin de la martensita, que en la mayora de los aceros va desde unos 300C hasta la temperatura ambiente. En el austemplado, el acero se enfra en un bao de metal o sal mantenido de forma constante a la temperatura en que se produce el cambio estructural deseado, y se conserva en ese bao hasta que el cambio es completo, antes de pasar al enfriado final.Hay tambin otros mtodos de tratamiento trmico para endurecer el acero. En la cementacin, las superficies de las piezas de acero terminadas se endurecen al calentarlas con compuestos de carbono o nitrgeno. Estos compuestos reaccionan con el acero y aumentan su contenido de carbono o forman nitruros en su capa superficial. En la carburizacin la pieza se calienta cuando se mantiene rodeada de carbn vegetal, coque o de gases de carbono como metano o monxido de carbono. La cianurizacin consiste en endurecer el metal en un bao de sales de cianuro fundidas para formar carburos y nitruros. La nitrurizacin se emplea para endurecer aceros de composicin especial mediante su calentamiento en amonaco gaseoso para formar nitruros de aleacin.

IX.5) USOS:

Construccin de equipos para la industria qumica y de la alimentacin

Utensilios de cocina y aparatos domsticos que no requieren soldaduras en las zonas sometidas a fuerte corrosin.

En el campo de la construccin, como material esencial para la construccin de pilastras, estructuras metlicas de gran resistencia, y en general todo trabajo que necesite de las propiedades de resistencia y durabilidad que posee.

Admite pulidos con acabados a espejo, por lo que tambin se usa para ornamentacin.

XRESERVAS MINERALES CHILENAS

Chile tiene grandes reservas de minerales, tanto metlicos como no metlicos, y es un destacado productor. La minera ha jugado siempre un papel preponderante en el comercio de Chile, con el resto del mundo.

El pas cuenta aproximadamente con el 28% de reservas de cobre en el mundo y con importantes reservas de selenio ( un 21%, molibdeno 20%, renio 40%, litio 58%, yodo 23% y boro 4%)

Chile es el productor y exportador de cobre ms grande del mundo con una produccin de 4.000.000 de toneladas, lo que representa un 25% de la produccin mundial que es de 12.000.000 de toneladas.

Adems del cobre, Chile es tambin lder en la produccin de nitrato de potasio y nitrato de sodio, y se ubica en el segundo lugar mundial en produccin de renio, litio, yodo y molibdeno.

Otros minerales que se producen en el pas son: el hierro, el manganeso, el zinc y el plomo; y minerales no metlicos como el carbonato de calcio, destinad principalmente a la fabricacin de cemento; el cloruro de sodio o sal de roca; el boro, que existe en abundancia en los salares; minerales filtrantes como la diatomita; el lapislzuli, especie mineral que slo existe en Chile y Afganistn, y varios otros.

X.1)EL COBRE

Aplicacin y propiedades

Produccin de cobre. Su punto de fusin es de 1.083C mientras que su punto de ebullicin es de unos 2.567C, y tiene una densidad relativa de 8,9 gr/ cm3. Su masa atmica es 63,846.

El cobre ha sido utilizado para una gran variedad de aplicaciones a causa de sus ventajosas propiedades como son la conductividad del calor y la electricidad, la resistencia a la corrosin, as como su maleabilidad y ductilidad, adems de su belleza. Debido a su extraordinaria conductibilidad, slo superada por la plata, el uso ms extendido del cobre se da en la industria elctrica. Su ductilidad permite transformarlos en cables de cualquier dimetro, desde 0,025 mm en adelante. La resistencia a la traccin del alambre de cobre estirado es de unos 4.200 kgr./ cm2 . Puede usarse tanto en cables y lneas de alta tensin exteriores como en el cableado elctrico en interiores, cables de lmparas y maquinarias elctricas en general: generadores, motores, reguladores, equipos de sealizacin, aparatos electromagnticos, y sistemas de comunicaciones.

La metalurgia del cobre vara segn la composicin de la mena. El cobre en bruto se tritura, se lava y se prepara en barras. Los xidos y carbonatos se reducen con carbono. Las menas ms importantes, transformadas por sulfuros, no contienen ms de 12% de cobre, llegando en ocasiones tan slo al 1%, y han de triturarse y concentrarse por flotacin. Los concentrado se funden en un horno de reverbero que produce cobre metlico en bruto con una pureza aproximada del 98%. Este cobre en bruto se purifica posteriormente por electrlisis, obtenindose barras con una pureza que supera el 99,9%.

El cobre puro es blando, pero puede endurecerse posteriormente. La aleaciones de cobre, mucho mas duras que el metal puro, presentan una mayor resistencia y por ello no pueden utilizarse para fines elctricos. No obstante, su resistencia a la corrosin es casi tan buena como la del cobre puro y son de fcil manejo. La dos aleaciones ms importantes son el latn, una aleacin con zinc, y el bronce, una aleacin con estao. A menudo tanto el zinc como el estao se funden en una misma aleacin, haciendo difcil una diferenciacin precisa entre el latn y el bronce. Ambos se emplean en grandes cantidades. Tambin se usa el cobre en aleaciones con oro, plata y nquel, y es un componente importante en aleaciones como el monel, el bronce de can y la plata alemana.

El cobre forma dos series de compuestos qumicos: de cobre (I), en la que el cobre tiene valencia 1, y de cobre (II), en la que su valencia es 2. Los compuestos de cobre (I) apenas tienen importancia en la industria y se convierten fcilmente en compuestos de cobre (II) al oxidarse por la simple exposicin al aire. Los compuestos de cobre (II) son estables. Algunas soluciones de cobre tienen la propiedad de disolver la celulosa, por lo que se usa grandes cantidades de cobre en la fabricacin de rayn. Tambin se emplea el cobre en muchos pigmentos, en insecticidas o en funguicidas, aunque para estos fines est siendo sustituido ampliamente por productos orgnicos sintticos.

PRODUCCIN DE COBRE EN CHILE

La produccin de cobre se elev a 4.000.000 de toneladas de material fino, un 7,3% mas que el ao anterior esta cifra marca un nuevo rcord y permite que Chile conserve el liderazgo entre los productores del metal rojo.

Los incrementos de produccin de la mina escondida, cerro colorado y quebrada blanca motivaron los mayores incrementos, los cuales se espera contine en los aos siguientes.

RESERVAS CHILENAS DE COBRE

Las reservas chilenas de cobre alcanzan a 200.000.000 toneladas de metal contenido, que equivale aproximadamente un 28% del metal mundial. En cantidad les siguen EE.UU. con 100.000.000 de toneladas , Rusia con 60.000.000 de toneladas.

La explotaciones llevadas a cabo tanto por Codelco como por los inversionistas extranjeros en el pas han determinado un crecimiento substancial en las reservas conocidas de cobre en la ltima dcada. El aumento obedece principalmente al hallazgo de importantes depsitos tales como Escondida, Collahuasi, Candelaria, Cerro Colorado, Zaldvar. Solamente Escondida aporta 28.000.000 de toneladas a la reserva. A ella deberan adicionarse las reservas de los depsitos Mansa Mina y el adyacente NN descubiertos en las cercanas de Chuquicamata, que an no han sido dimensionadas completamente.

X.2)El ORO

Propiedades

El oro puro es el ms maleable y dctil de todos los metales. Puede golpearse con un martillo hasta conseguir un espesor de 0,000013 cm y una cantidad de 29 grs se puede estirar hasta lograr un cable de 100 kms de largo. Es uno de los metales mas blandos (2,5 a 3 de dureza) y un buen conductor elctrico y trmico. El oro es de color amarillo y tiene un brillo lustroso. Como otros metales en polvo, el oro finamente dividido presenta un color negro y en suspensin coloidal su color varia entre el rojo rub y el prpura.

El oro es un metal inactivo. No le afecta el aire, el calor, la humedad ni la mayora de los disolventes. Slo es soluble en agua de cloro, agua regia o una mezcla de agua y cianuro de potasio. Los cloruros y cianuros son compuestos importantes del oro. Tienen un punto de fusin de 1.064C, un punto de ebullicin de 2.970C y una densidad relativa de 19,3. Su masa atmica es de 196,967.

ESTADO NATURAL

El oro se encuentra en la naturaleza en las vetas de cuarzo y en los depsitos de aluviones secundarios como metal en estado libre o combinado. Esta distribuido por casi todas partes aunque en pequeas cantidades, ocupando el lugar 75 en importancia entre los elementos de la corteza terrestre. Casi siempre ser combinado con cantidades variables de plata. La aleacin natural oro plata recibe el nombre de oro argentfero o electro. En combinacin qumica con el teluro, est presente junto con la plata en minerales como la claverita y la silvanita, y junto con el plomo, el antimonio y el azufre en la naguiagita. Con el mercurio aparece como amalgama de oro. Tambin se encuentra en pequeas cantidades en piritas de hierro, y a veces existen cantidades apreciables de oro en la galena, un sulfuro de plomo que suele contener plata. En el agua de mar se encuentra en una proporcin de 5 a 250 partes en masa por cada 100.000.000 de partes de agua. Aunque la cantidad de oro en el agua marina rebasa los 9.000.000 de toneladas mtricas, el costo de su extraccin superara su valor real.

PRODUCCIN DE ORO EN CHILE

La produccin de oro en Chile alcanz a 45.626 kilos, en cifras del SERNAGEOMIN.

Esta cifra resulta superior en un 15% a la del ao anterior la produccin repunt como consecuencia del alza en el precio del metal y de la plena operacin de proyectos como La Coipa, Can Can y San Cristbal .

Chile se incorpor al grupo mundial de mayores productores de oro como resultado de la puesta en marcha de la mina El Indio, en 1978, inversin que se materializ aprovechando las franquicias al inversor extranjero y como reaccin a lo altos precios del metal durante la segunda mitad de la dcada del 70. La produccin fluy desde menos de 4.000 kilos anuales en los primeros aos de la dcada del 70, a 17.000 kilos y fraccin a mediados de los 80 (con EL Indio) y a ms de 300.000 kilogramos a partir de 1992, cuando El Hueso, La Coipa, San Cristbal, Escondida y otras inversiones se sumaron al El Indio y a la minera del cobre, donde el oro es un subproducto.

Cifras tales de produccin han colocado a Chile en el tablero de los 10 mayores productores del mundo junto a Sudfrica, EE.UU., Rusia, Brasil, etc.

Las explotaciones de oro son efmeras, y los depsitos se agotan ms rpidamente que las minas chilenas de cobre. As, ya pertenecen al pasado la mina Choquelimpie, donde no se han encontrado reservas adicionales para mantener la operacin. Grandes minas, como la Coipa y San Cristbal, tambin tiene proyectos de vida limitadas que no superaran los 6 aos con las reservas actuales.

RESERVAS DE ORO EN CHILE

Al insertarse Chile como productor mundial entre los diez mayores, su futuro en esta posicin depende no slo de las condiciones de mercado, sino tambin de las reservas.

Considerando slo lo declarado por las empresas que estn trabajando los depsitos conocidos y prospectados hasta hoy da, las reservas del pas suman ms de 1.100 toneladas de metal fino contenido en los minerales. Esta cantidad es un 30% ms que lo producido en 450 aos, el tiempo que el pas lleva incorporado a la cultura cristiana.

XIMETALES Y ALEACIONES NO FRREAS

Los productos frreos ocupan, con mucha diferencia, el primer puesto entre los metales de uso industrial; esta superior utilizacin est justificada por las causas que ya han sido consideradas en los puntos anteriores y que resumimos en los tres puntos siguientes:

* Presentan excelentes y variadas propiedades mecnicas

* Capacidad para modificar sus propiedades mediante tratamientos trmicos y mecmicos

* Bajo precio debido a su abundancia y fcil obtencin.

No obstante lo anterior, las exigencias actuales obligan a utilizar elementos metlicos cuyas caractersticas no siempre son satisfechas por las aleaciones frreas. Con frecuencia se exige de los metales:

* Buena resistencia a la corrosin

* Elevada conductividad trmica o elctrica

* Poco peso y gran resistencia mecnica

* Alta resistencia al desgaste

* Belleza exterior

Los metales no frreos contienen muy poco o ningn hierro. Son resistentes a la corrosin y no son magnticos. En el trabajo de taller mecnico se usan metales no frreos, cuando los ferrosos no resultan adecuados. Los metales no ferrosos de uso frecuente son:

El aluminio; se hace a partir de un mineral llamado bauxita. Es un metal blando, de color blanco y se usa cuando se necesita un metal ligero y anticorrosivo. El aluminio suele tener aleacin de otros metales para aumentar su resistencia y rigidez. Se usa mucho en la construccin de aviones porque pesa la tercera parte del acero.

El cobre; un metal blando, dctil, maleable, muy tenaz y fuerte. Es rojizo y solola plata lo supera como conductor de electricidad. El cobre y el bronce son el metal base para el latn y el bronce.

El plomo es un metal blando, maleable, muy pesado, con punto de fusin de unos 620 F (327C). Es resistente a la corrosin y se usa en revestimiento de tinas, tanques y para forrar cables. Tambin se utiliza en las aleaciones como el babbitt y las soldaduras blandas.

El nquel es un metal muy duro y resistente a la corrosin. Se utiliza en la electrodeposicin sobre acero y latn y se agrega al acero para aumentar la resistencia y tenacidad.

El estao es un material blando, de color blanco, con un punto de fusin de unos 450 F (232C). Es muy maleable y resistente a la corrosin. Se utiliza en la produccin de hojalata y de hojas de estao. Tambin se utiliza en aleaciones como el babbit, bronce y soldadura blanda.

El zinc es un metal blanco azuloso, bastante duro y quebradizo. Tiene punto de fusin de unos 788 F (420C) y se utiliza para galvanizar hierro y acero.

ALEACIONES NO FRREAS

Las aleaciones no frreas son una combinacin de dos o ms metales no frreos completamente disueltos por fusin, unos en otros. Estas aleaciones se hacen cuando se desean ciertas cualidades originales de los metales base. Algunas de las ms comunes son:

El latn es una aleacin de ms menos 2/3 de cobre y 1/3 de zinc. A veces se agrega un 3% de plomo para que sea ms fcil maquinarlo. Su color suele ser amarillo brillante, pero vara un poco segn la cantidad de aleaciones que tenga. El latn se utiliza mucho para bujes pequeos, accesorios de plomera y radiadores, conexiones para sistemas de enfriamiento por agua y en diversas piezas fundidas.

El bronce es una aleacin que consta de cobre, estao y zinc. Algunos tipos de bronce incluyen plomo, fsforo, magnesio y aluminio para darles cualidades especiales. El bronce es ms duro que el latn y resiste el desgaste de superficie. Se utiliza en cojinetes para maquinas, engranajes, hlices de embarcaciones y en diversas piezas fundidas.

El babbit es una aleacin blanda, de un blanco grisceo, hecho con estao y cobre. Se puede agregar antimonio para hacerlo mas blando. El babbit se utiliza en cojinetes.

XIICONCLUSIN

Como hemos podido apreciar a lo largo del trabajo los metales juegan un rol importante en nuestras vidas de sociedad civilizada y no nos damos cuenta, no nos ponemos a pensar de que muchas de las cosas que nos rodean, muchos artefactos que usamos, muchas cosas que estn con nosotros en nuestro hogar estn hechos de metal o son aleaciones de otros.

Casi ninguno de los lujos que nos damos hubiese sido posible si el hombre no hubiese conocido la propiedad de los metales como grandes conductores de electricidad. Si el hombre no hubiese dominado los recursos que la naturaleza le dispona estaramos viviendo en la ms absoluta penumbra y descomunicacin.

Este trabajo nos ha enseado cmo los hombres son capaces de dominar este recurso abundante en la naturaleza para su beneficio. Hemos aprendido cmo los metales y sus diferentes clases de estructuras fsica y qumica pueden ser modificados a travs de distintos procesos de aleaciones haciendo que los metales adquieran mayores caractersticas de resistencia, dureza, durabilidad, belleza, etc.

Tambin se desarrolla el tema de los metales no ferrosos y cmo el hombre es capaz de manipularlos para hacer aleaciones con nuevas y mejoradas propiedades que los metales ferrosos no disponen.

Finalizando podemos sealar que el trabajo ha tratado de ser lo mas conciso posible en tratar de explicar todo lo relacionado a las propiedades, produccin, aplicacin e incidencia en nosotros de los metales, tratando de no caer en el engorroso lenguaje tcnico que aun no dominamos, por lo que podemos sealar que es apto para la lectura de cualquier persona que se inicie en el tema.

XIII BIBLIOGRAFA

*Operacin de mquinas y herramientas

Krar Oswal St. Armand

Editorial Mc Graw Hill

*Enciclopedia Microsoft Encarta 2000

Artculo Metales

*Enciclopedia Universal Larousse.

*Enciclopedia Universal Salvat.*Recubrimiento de los Metales

Pere Molera Sola

Editorial Alfaomega Marcombo

*Tecnologa de Metales

A. Kucher

Editorial MIR Moscu

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