Aleaciones Ferrosas | Aceros

Básicos de Ingeniería

18 Dec 202022:31

Summary

TLDREl guion del video explica el proceso de producción de aceros en la industria siderúrgica, partiendo del mineral de hierro y su tratamiento en altos hornos para eliminar impurezas y reducir el óxido de hierro. Se detalla cómo se forman diferentes aleaciones de hierro y carbono, y se explora el Diagrama de Fases de Hierro-Carbono, destacando las fases como la ferrita alfa, gamma y delta, y el carburo de hierro. Además, se mencionan las reacciones de fases clave y su importancia en la solidificación y tratamientos térmicos de los aceros, culminando con un ejercicio para calcular la cantidad de ferrita y cementita en la perlita.

Takeaways

🔧 Los aceros son una solución intersticial de átomos de carbono en hierro y son producidos industrialmente a partir de mineral de hierro.
⚙️ El proceso de producción de aceros involucra la reducción del óxido de hierro con carbón mineral en un alto horno, utilizando cal como agente fundente.
🏭 Los desechos del proceso, como la escoria y la radio escoria, son residuos de impurezas no eliminadas durante la fundición.
🧪 El arrabio, un componente líquido rico en hierro, se procesa en un horno con coque y caliza para producir una solución sólida de hierro y carbón.
🔩 La fundición de hierro y el acero se diferencian principalmente por el porcentaje de carbono; el hierro fundido tiene más del 2%, mientras que el acero tiene menos del 2%.
📊 El diagrama de fases del hierro carbono muestra diferentes fases como la fase líquida, ferrita alfa, gamma, delta y cementita, cada una con una estructura cristalina única.
🌡️ Las fases ferrita alfa y gamma existen en rangos de temperatura específicos, y su transformación se utiliza en tratamientos térmicos para mejorar las propiedades del acero.
📚 La solubilidad del carbono en hierro está limitada, lo que determina la composición y las propiedades de las aleaciones de hierro y carbono.
🔬 La microestructura de los aceros se ve afectada por la cantidad de carbono y la temperatura, lo que da lugar a estructuras como la perlita y la cementita.
🛠️ Los puntos críticos del diagrama de fases, como el punto eutéctico y el punto hipereutéctico, son importantes para la solidificación y el tratamiento térmico de los aceros.

Q & A

¿Qué es la solución intersticial de átomos de carbono en hierro?
-La solución intersticial de átomos de carbono en hierro se refiere a la capacidad del carbono para entrar en los intersticios de la red cristalina del hierro, formando así una aleación, como es el caso de los aceros.
¿Cómo se producen los aceros en la industria siderúrgica?
-Los aceros se producen a partir del mineral de hierro, que se encuentra en las minas y contiene principalmente óxido de hierro. Este mineral se introduce en un horno, junto con cal, para fundir y reducir el óxido de hierro al hierro utilizando carbón mineral como agente reductor.
¿Qué es la escoria y el arrabio en el proceso de producción de aceros?
-La escoria es el residuo sólido que se forma durante la fundición del hierro, conteniendo impurezas como silicio, magnesio, calcio, etc. El arrabio, por otro lado, es el componente líquido rico en hierro que proviene de la fundición y se utiliza para producir diferentes tipos de aceros.
¿Cuál es la función del coque en el proceso de producción de aceros?
-El coque, que es un tipo de carbón mineral, actúa como agente reductor en el proceso de producción de aceros. Se utiliza para reducir el óxido de hierro a hierro en el horno, y también se introduce en el convertidor para producir lingotes de acero refinado.
¿Qué es la fase gamma en el diagrama de fases del hierro y el carbono?
-La fase gamma es una solución sólida de hierro y carbono con estructura cristalina centrada en las caras, que existe en el diagrama de fases del hierro y el carbono en condiciones de alta temperatura.
¿Cuál es la diferencia entre las fases ferrita alfa y ferrita delta?
-La diferencia entre las fases ferrita alfa y ferrita delta radica en el parámetro de red; la ferrita delta tiene un parámetro de red de 2.93 nanómetros, mientras que la ferrita alfa tiene un parámetro de red más pequeño de 2.88 nanómetros.
¿Qué es la perlita y cómo se forma?
-La perlita es una microestructura que se forma en los aceros al enfriarse desde una fase sólida gamma hasta dos fases sólidas alfa y cemento. Se caracteriza por tener una estructura laminar donde las láminas de cemento de carburo de hierro están intercaladas con la fase alfa de ferrita.
¿Qué puntos críticos del diagrama de fases del hierro y el carbono son importantes para la industria del acero?
-Los puntos críticos importantes para la industria del acero son el punto auténtico (A3), el punto eutectoide (A1) y el punto hipereutectoide (A4), ya que definen las transformaciones de fases y son clave en la solidificación y en los tratamientos térmicos para mejorar las propiedades del acero.
¿Cómo se puede utilizar el diagrama de fases del hierro y el carbono para diseñar tratamientos térmicos?
-El diagrama de fases del hierro y el carbono se puede utilizar para predecir cómo las aleaciones reaccionarán a diferentes temperaturas y cómo se transformarán, lo que permite diseñar tratamientos térmicos específicos para mejorar las propiedades mecánicas y físicas del acero.
¿Qué es la regla de la palanca y cómo se aplica en el análisis de la perlita?
-La regla de la palanca es una técnica utilizada para calcular las proporciones de las fases presentes en una aleación a una temperatura dada, basándose en la composición química y los puntos de equilibrio del diagrama de fases. Se aplica en el análisis de la perlita para determinar la cantidad relativa de ferrita alfa y cemento en la microestructura.