METALURGIA

Ferrita:

METALURGIA: Es una solución sólida de Fe3C (cementita) en hierro alfa o beta.

Dada la poca solubilidad del carburo en el hierro alfa, ocupa una zona muy limitada del diagrama hierro carbono.

La ferrita contiene un máximo de 0.04% de carbono a 723ºC y 0.006% de carbono a temperatura ambiente.

MAGNETISMO: Término genérico que define una gran variedad de materiales cerámicos ferromagnéticos. Todas las ferritas están compuestas por óxido de hierro y un metal.

Las ferritas más simples de interés son las que tienen por fórmula química Fe2O3MxOy, donde M es un ión metálico divalente como el cobalto, níquel, cobre, cinc, boro, bario, estroncio o molibdeno.

Las ferritas, como la mayor parte de otros materiales cerámicos, son duras y quebradizas y por su gran dureza (Mohs 6-7), deben ser mecanizadas con útiles de diamante.

En términos de propiedades magnéticas, las ferritas se clasifican como "suaves" y "duras".

FERRITAS SUAVES contienen compuestos de níkel, zinc, o manganeso. Tienen una baja fuerza coercitiva.

A causa de sus comparativamente bajas perdidas a altas frecuencias, son usadas extensamente en núcleos para transformadores de radiofrecuencia y en inductores.

El material magnético conocido como "Zn Fe" tiene la aparentemente simple formula ZnFe2O4. Una ferrita muy común, de símbolo químico MnZn, esta compuesta de óxidos de manganeso y zinc.

FERRITAS DURAS En contraste, las "ferritas duras", compuestos de aprox. un 80% de óxido de hierro (Fe2O3) hematina o (Fe3O4) magnetita y aprox. un 20% de óxido de bario (BaO) u óxido de estroncio (SrO), materias primas de fácil adquisición y de bajo coste. Tienen una alta remanencia después de la magnetización.

Esto les permite conservar fuertes campos magnéticos por lo que se usan en la fabricación de imanes permanentes para múltiples aplicaciones (es el más común en los parlantes de los radios, y han desplazado ampliamente a los imanes de álnico). La máxima densidad de campo magnético B que pueden alcanzar es de unos 0.35 tesla y la máxima intensidad del campo magnético H es de unos 30 a 160Kiloamperio-vueltas por metro (400 a 2000 oersted).

El polvo de ferrita se usa también en la fabricación de cintas para grabación; en este caso, el material es trióxido de hierro. El polvo de ferrita es utilizado también como tóner magnético de impresoras láser, pigmento de algunas clases de pintura, polvo de inspección magnético (usado en soldadura), tinta magnética para imprimir cheques y códigos de barras. Los primeros ordenadores estaban dotados de memorias con núcleos ferrita.

Los imanes de ferrita son resistentes a muchas sustancias químicas, como por ejemplo: disolventes, lejías y ácido fluorhídrico.Las temperaturas de trabajo de las ferritas se situan entre los (-40ºC y 250ºC).

PRODUCTION

Las ferritas son producidas calentando una mezcla intima de precursores en polvo presionados dentro de un molde. Durante el proceso de calentamiento, ocurre la calcinación de los carbonatos

MCO3 ? MO + CO2

Los óxidos de barrio y estroncio son típicamente suministrados como carbonatos BaCO3 o SrCO3, la mezcla resultante de oxidos sufre una sinterizacion. Más tarde el producto enfriado es molido a particulas de menos de 2 µm con el fin de producir los dominios de Weiss en el tamaño de las particulas

Luego el polvo es comprimido en un molde, secado y re-sinterizado. La pieza así formada puede ser sometida a un campo magnético externo, con el fin de alcanzar una orientación dominante de las particulas (anisotropía)

Formas geométricamente sencillas y pequeñas pueden producirse con el proceso en seco. Sin embargo, en tal proceso algunas particulas pequeñas pueden aglomerarse y conducir a unas propiedades magnéticas más pobres comparadas con el proceso en húmedo. La calcinación directa y la sinterizacion sin el remolido es posible también pero deriva en propiedades magnéticas pobres.

PROPIEDAD

Fuerza cohercitiva (ferrita isotrópica) = 125 - 160 kA/m*

Fuerza cohersitiva (ferrita anisotrópica) = 135 - 230 kA/m*

Densidad relativa = 4.5 - 4.9

Temperatura máxima de trabajo = 250 ºC

Dureza = 6 - 7 Mohs

Módulo de elasticidad = 150 E3 (N/mm2)

Coeficiente de dilatación = 10 E-6 (1/ºK)

Resistividad = > 10^4 (ohm-m)

* kA/m = Kilo-Amperios / metro

Perlita:

La perlita es un constituyente compuesto por el 86,5% de ferrita y el 13,5% de cementita.

Como la fase mayoritaria es la ferrita, las propiedades estarán más próximas a las de la ferrita: dureza 200 brinell, resistencia: 80kg/mm2, alargamiento: 15% y resiliencia: 10kg/mm2.

Se le da este nombre porque tiene la apariencia de una perla al observarse microscópicamente a pocos aumentos.

La perlita aparece en granos denominados "colonias"; dentro de cada colonia las capas están orientadas esencialmente en la misma dirección y esta dirección varía de una colonia a otra. Las capas delgadas claras son de ferrita, y la cementita aparece como capas delgadas más oscuras. La mayoría de las capas de cementita son tan delgadas que los límites de fases adyacentes no se distinguen.

Formas que presenta:

La perlita puede aparecer de 2 formas distintas:

1-Forma laminar(es la más frecuente): son laminas alternadas de las 2 fases que forman el constituyente bifásico. El espacio interlaminar puede ser variable, dependiendo de las condiciones de obtención de ese acero. Cuanto más fina sea la estructura, menor espacio interlaminar y presentará mayor dureza.

Esto hace que las propiedades mecánicas puedan variar sus valores, es decir, las propiedades antes citadas son valores promedio.

2-Forma Globular: sobre una matriz ferrítica aparecen unos glóbulos de cementita, para obtener este tipo de estructura, que es menos dura y resistente. Esta estructura se busca para ablandar un acero que va a ser mecanizado.

La perlita se ataca con el Nital, que ataca a una de las dos fases porque hay diferencia de potencial electroquímico entre ambas fases, lo que provoca un ataque selectivo a una de las fases que suele ser la ferrita de forma que la cementita aparece oscurecida.

En la estructura globular sólo es atacada la ferrita que está junto al borde de los glóbulos de cementita.

Tipos de perlita:

Perlita gruesa: espacio interlaminar

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