Guia Completa de Materials: Resistència, Metal·lúrgia i Tractaments Tèrmics

Tecnologia4,75 KB

Resistència Mecànica (T.6)

Definició

La resistència mecànica és la capacitat d'un material per suportar esforços sense deformar-se o trencar-se.

Tipus d'Esforços

  • Tracció: estirar
  • Compressió: aixafar
  • Flexió: doblegar
  • Torsió: retorçar
  • Cisallament: tallar

Propietats Mecàniques

  • Duresa: Resistència d'un material a ser ratllat o penetrat.
  • Tenacitat: Capacitat de resistència al xoc.
  • Resiliència: Energia necessària per trencar un objecte amb un sol xoc.

Assajos de Materials

Assaig de Fatiga

Consisteix a reproduir les condicions reals de treball d'un material, seguint un cicle que es va repetint en el temps.

Assajos No Destructius

  • Assajos magnètics
  • Assajos per raigs X i gamma
  • Assajos per ultrasons

Procés Metal·lúrgic (T.7)

Etapes del Procés

  1. Extracció
  2. Enriquiment
  3. Obtenció
  4. Afinament
  5. Mecanització

(Mina → Metal·lúrgia → Indústries Metal·lúrgiques)

Aliatges

Un aliatge és un producte obtingut amb la unió de dos o més elements químics.

  • Ferro pur: Conté un 0,03% de carboni i és molt magnètic.

Solidificació del Ferro

Temperatures de solidificació i fases:

  • 1539°C: Fase Delta (δ)
  • 1390°C: Fase Gamma (γ)
  • 900°C: Fase Beta (β)
  • 750°C: Fase Alfa (α)
  • 500°C

Fases del Ferro

  • Fase Alfa (α): Magnètica i amb molt baixa solubilitat del carboni.
  • Fase Beta (β): Poc magnètica i amb molt baixa solubilitat del carboni.
  • Fase Gamma (γ): No magnètica i amb alta solubilitat del carboni.
  • Fase Delta (δ): Poc magnètica i amb baixa solubilitat del carboni.

Aliatges Ferro-Carboni

  • Ferrita: (Fase Alfa, α) Fins a 0,02% de carboni.
  • Cementita: 6,67% de carboni.
  • Perlita: 1,76% - 6,67% de carboni.
  • Austenita: (Fase Gamma, γ) Fins a 1,76% de carboni.
  • Martensita: (Fase Alfa, α) 0,89% de carboni.

Diagrama d'Equilibri Ferro-Carboni

Percentatges de carboni i tipus d'aliatge:

  • 0% - 0,89%: Acer
  • 0,89% - 1,76%: Acer
  • 1,76% - 4,3%: Fosa blanca
  • 4,3% - 6,67%: Fosa grisa

Acers i Foses

Definició

Els acers són aliatges de ferro amb carboni, amb un contingut de carboni entre el 0,1% i l'1,76%. Les foses són aliatges de ferro amb carboni amb un contingut de carboni entre l'1,76% i el 6,67%.

Tipus d'Acers

  • Acer de baix carboni: Menys del 0,3% de carboni (usos: bigues, tubs).
  • Acer de carboni mitjà: Entre 0,3% i 0,6% de carboni (usos: rodes, carrils de trens, engranatges).
  • Acer d'alt carboni: Entre 0,6% i 1,76% de carboni (usos: eines de tall, molles, matrius).

Siderúrgia

Definició

La siderúrgia és el conjunt de processos d'obtenció del ferro colat o de l'acer.

Alt Forn (Obtenció de Ferro Colat)

En l'alt forn s'introdueixen les matèries primeres i s'extreuen els gasos. A la part inferior s'introdueix aire calent a pressió, que provoca la combustió del carbó i permet recollir el ferro colat i les escòries.

Matèries Primeres

  • Mineral de ferro
  • Carbó de coc
  • Pedra calcària

Zones de l'Alt Forn

  • Zona de deshidratació (400°C): La humitat s'elimina en forma de vapor.
  • Zona de reducció (700°C): El monòxid de carboni en forma de gas es combina amb l'oxigen del mineral per formar ferro reduït.
  • Zona de carburació (1200°C): El carboni es combina amb el ferro formant l'aliatge fèrric.
  • Zona de fusió (1800°C): Fusió del ferro amb carboni, formant el ferro colat en forma líquida.

Tractaments Tèrmics

  • Tremp: Produeix un acer dur i amb alta resistència mecànica.
  • Revingut: Es realitza a temperatures inferiors a 723°C.
  • Recuita: Redueix la duresa i augmenta la plasticitat.
  • Normalitzat: Refredament en aire.

Descarregar

PDF Word HTML