PROCESO DE OBTENCION
DE HIERRO Y ACEROS;
NORMAS DE
CLASIFICACION Y
METODOS DE SELECCION
DE LOS MATERIALES
EQUIPO 6
INTEGRANTES:
PONCE WILSON FRANCISCO
PULIDO HUMBERTO ABISAI
RODRIGUEZ CESAR ALEXIS
SORIANO HERNANDEZ ERNESTO
TAPIA LOPEZ DORIAN
MAESTRO: ÁNGEL GUERRERO NAVARRETE
25 de marzo 2020
CIENCIA E
INGENIERIA DE
LOS MATERIALES
La investigación abarca, fundamentalmente, un solo elemento:
el hierro. Sin embargo, se parte de lo general hacia lo particular
tratando de explicar los puntos más importantes del tema, es
decir, el hierro y sus diferentes formas y aleaciones, así como
el proceso de obtención de estos. En añadidura, también se
habla acerca de las normas AISI-SAE y ASTM, pues estas son
como el lenguaje de los materiales, por llamarlo de una forma,
y finalmente se muestra un ejemplo de como un ingeniero
debería aplicar sus conocimientos para seleccionar un material
cuando va a desarrollar ‘producto’ o cualquier objeto material.
Introducción
• Hierro y acero: Identificar las distintas aleaciones que
presenta el hierro, sus usos, aplicaciones, forma de
producirlo, etc.; de igual manera, realizar la misma
identificación de formas de producción de los
compuestos surgidos a partir del hierro, los llamados
aceros, y algunas de sus características y aplicaciones.
• Normas SAE-AISI y ASTM: Conocer las reglas de
nomenclatura de estos dos tipos de normas, las ventajas
y desventajas que cada uno presenta y donde son
utilizados.
• Métodos de selección de materiales: Familiarizarse con
los métodos existentes para seleccionar un material,
dependiendo del fin que desempeñará este, así como
familiarizarse con ejemplos aplicables en la vida real.
Objetivos
Propiedades
Generales del
hierro
Punto de fusión: 1535 ºC
Punto de ebullición: 2750ºC
Densidad; 7,68
Masa atómica: 55.847
Alta dureza
Maleable
Reacciona con agua muy
caliente y vapor para formar
hidrógeno gaseoso.
El hierro un
material
alotropico
Estable hasta los 911
°C. El sistema
cristalino es una red
cúbica centrada en el
cuerpo (BCC).
Puede estabilizarse a
altas presiones, presenta
estructura hexagonal
compacta (HCP).
911-1392 °C;
presenta una red
cúbica centrada en
las caras (FCC).
1392-1539 °C; vuelve a
presentar una red cúbica
centrada en el cuerpo.
Hierro-α
Hierro Feβ.
Hierro-γ
Hierro-δ
PROCESOS DE
OBTENCIÓN DEL
HIERRO
ImantaciónArabio Separación por densidad
se tritura la roca y se hace pasar
por un campo magnético aquellos
productos que contengan hierro se
separarán de las otras rocas.Una vez triturada, la roca se
sumerge en agua. Al tener la mena
distinta densidad que la ganga, ésta
se separa del mineral de hierro.
Es el hierro líquido que, al ser
más denso, se acúmula en el
hondo. El arrabio se saca del
horno por la piquera y se vierte
en grandes recipientes
llamados torpedos, que lo
transportan a la fundición o a la
acería.
El hierro puro (pureza a partir de
99,5 %) no tiene demasiadas
aplicaciones, salvo excepciones para
utilizar su potencial magnético. El
hierro tiene su gran aplicación para
formar los productos siderúrgicos,
utilizando éste como elemento matriz
para alojar otros elementos aleantes
tanto metálicos como no metálicos,
que confieren distintas propiedades
al material. Se considera que una
aleación de hierro es acero si
contiene menos de un 2,1 % de
carbono; si el porcentaje es mayor,
recibe el nombre de fundición.
Aplicaciones de
Hierro y acero
Su principal aleación
es el acero
Densidad: 7850kg/m
Punto de fusión: 13751ºC
Punto de ebullición:
3000ºC
Tenaz, ductil y maleable
Se oxida con facilidad
Conductividad eléctrica
El acero es una aleación de hierro y carbono, donde el
carbono no supera el 2.1% en peso de la composición de
la aleación, sobrepasando el 1.7% (hasta 6.67%) pasa a
ser una fundición. El acero normalmente alcanza
porcentajes entre el 0.2% y 0.3% de carbono. Los aceros
tienen una gran dureza, se pueden solar con facilidad y
también se oxidan con facilidad y poseen una alta
conductividad eléctrica.
Procesos de
obtención del acero
Convertidor LD u horno
de oxigeno basico:
Método Bessemer
(conversión ácida)
Metodo Thomas
(conversion basica)Hornos Martin-Siemens
Horno de arco electrico
Tipos de acero
Hierro forjado (acero dulce) Acero inoxidable
Es un material de hierro que posee la
propiedad de poder ser forjado y
martillado cuando está muy caliente y
que se endurece enfriándose
rápidamente. Funde a temperatura
mayor de 1500 °C
Una aleación de hierro y carbono que
contiene por definición un mínimo de 10.5%
de cromo. Su principal característica es su
alta resistencia a la corrosión.
Aceros rápidos
Se usan para herramientas,
generalmente de series M y T. Son
aleaciones que soportan esfuerzos
grandes y altas temperaturas exigidas
en el área de trabajo.
Acero microaleado
Es un tipo de aleación metálica que provee
mejores propiedades mecánicas o mejor
resistencia a la corrosión que los acero.
NORMAS PARA LA CLASIFICACION
DE MATERIALES
Las normas AISI-SAE (también SAE-AISI) son un
compendio de normas que regulan prácticamente
todos los materiales y elementos que componen un
vehículo (autos, camiones, motores industriales)
digamos todo lo relacionado con mecánica,
comprende clasificaciones para aceros, aleaciones
de todo tipo, compuestos sintéticos, gomas, aceites,
mangueras, conexiones, partes de transmisión (por
ejemplo, da las dimensiones de las tomas de
fuerza.). Es como el ABC de la mecánica, en toda
actividad debe haber ciertas reglas a seguir, para
que exista un lenguaje comprensible.
Las normas ASTM se basan más en las especificaciones
técnicas que un material o aleación requiere para un
determinado uso en específico, lo cual desencadena en una
lista de normas mayor de 11,000. Sin embargo,
designaciones estándar por lo general consisten en un
prefijo de letra y un número secuencial asignado. Esto
puede ser opcionalmente seguido de un guion y los dos
últimos dígitos del año en que se adoptó la norma
Estándar Título
ASTM A1 Especificación estándar para acero al carbono T Rieles
ASTM A2 Especificación estándar para acero al carbono rieles viga de
llanura, ranuras, y tipos de Guardia
ASTM A3 Especificación estándar para acero Bares conjuntas , Bajo,
Medio y Alto Carbono (no sometida a tratamiento térmico )
ASTM A6 / A6M Especificación estándar para Requisitos generales para
productos laminados de acero estructural barras, placas,
formas y tablestacas
ASTM A20 /
A20m
Especificación estándar para Requisitos Generales para las
placas de acero para recipientes a presión
MÉTODO DE SELECCIÓN PARA
MATERIALES
Método tradicionalCon este método, el ingeniero o
diseñador escoge el material que
cree más adecuado, con base en
la experiencia de partes que tiene
un funcionamiento similar y que
han mostrado buenos resultados.
Método gráfico
Se puede hacer una aproximación
del material más adecuado
(perteneciente a una determinada
familia de materiales), con base en
la relación de las propiedades más
importantes que debe poseer el
componente.
Método de bases de datosEn Internet existe una amplia gama de bases
de datos sobre materiales, que han sido
construidas para comercialización libre o son
distribuidas por vendedores de materiales.
Estas bases de datos son el resultado de
investigaciones en ensayos de materiales.
APLICACIÓN DE MÉTODOS EN LA
SELECCIÓN DEL MATERIAL PARA LA
FABRICACIÓN DE RESORTES DE HOJA.
Método tradicional. Según la teoría de este método, los resortes pueden
ser fabricados en cualquier acero que tenga por lo
menos 0.55% de carbono y que tratados
térmicamente alcancen entre 40 a 45 Rockwell C
(HRC) de dureza. En la industria internacional, se ha
encontrado buenos resultados al usar aceros
aleados con un porcentaje de carbono nominal de
0.6%C, entre los que se encuentran el AISI 4161H
(H de altamente templable). AISI 5160H, 50B60H (B
de acero al boro), entre otros. En la industria
colombiana, los aceros que han sido adoptados para
la construcción de este tipo de elementos son el AISI
1060 y AISI 1070.
Método usando bases de datos. Usando la base de datos de www.matweb.com, opción
properties, se encontró que los aceros recomendados
para esta aplicación son los aceros AISI 1074 Steel, cold
rolled strip y el AISI 9260 Steel. Aceros que están en
intervalo de contenido de carbono propuesto en el método
tradicional.
De esta forma, los materiales obtenidos por los dos
métodos son:
-Método tradicional: AISI 4161H, 5160H, 50B60H,
1060, 1070.
-Método usando bases de datos:
AISI 1074 cold rolled strip, 9260 steel.
Conclusión
En definitiva, el hierro es un metal especial para la ingeniería, pues presenta varios alótropos y es un elemento muy abundante en la corteza terrestre, además de que presenta variadas e interesantes propiedades mecánicas para diversas industrias, como la automotriz, por ejemplo.
En resumen, es de vital importancia para muchas áreas de la ingeniería que el ingeniero en cuestión pueda identificar cual hierro o acero utilizar para desempeñar su tarea. Por ello la necesidad de conocer distintas normas para clasificarlos, pues facilitan la tarea de conocer e identificar sus propiedades, así como tener un dominio de los métodos de selección del material. Sin los conocimientos de las normas y los métodos de selección, el ingeniero trabajaría a ciegas en su campo.
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