Metales. TRATAMIENTOS TÉRMICOS Y MECÁNICOS

UNIDAD III : TRATAMIENTOS TÉRMICOS Y MECÁNICOS

OBJETIVOS:

• Seleccionar los mejores procesos de conformación de un metal y los tratamientos térmicos correspondientes para  optimizar su utilización.

• Resolver problemas inherentes a las posibles aplicaciones y usos de un metal, a partir del análisis de sus propiedades, estructura y formas de procesamiento.

PRE-REQUISITOS

• Conocimientos de las  propiedades Mecánicas de los metales.
• Conocimiento de las propiedades Físicas de los metales.
• Conocimiento de  la estructura de los metales y su comportamiento en función de la misma.

TIEMPO DE ESTUDIO : 12 Hs.

1.TRATAMIENTOS TÉRMICOS Y MECÁNICOS

Los  tratamientos mecánicos se utilizan para dar forma mientras que  los tratamientos térmicos sirven  para modificar alguna propiedad o restituir el material   a su estado inicial después de un trabajado mecánico, a efectos de su ulterior comercialización.

En general, los metales no se encuentran en estado puro en la naturaleza, sino formando compuesto. A fin de obtener el producto final  a partir del mineral, se realizan los siguientes pasos:

• Localización del mineral: depende de la Geología
• Explotación de la mina: se puede realizar a cielo abierto, bajo tierra o por el método de lixiviación dependiendo de la profundidad a la que se encuentren los minerales. La forma de explotación más cara y más peligrosa es la que se realiza bajo tierra, en minas  que pueden derrumbarse y son insalubres debido a la falta de recambio del aire. También se las considera costosas por las excavaciones que deben hacerse, por el apuntalamiento y la fabricación de medios para sacar el material del fondo de la mina (material ferroviario)

Si los materiales están más cerca de la superficie, se pueden usar barrenos para la construcción de canteras que se explotarán mediante el uso de excavadoras y retroexcavadoras.

La lixiviación se utiliza para los metales de alto valor económico, en el cual se realizan perforaciones dentro de las cuales se bombea un reactivo que disuelve el metal valioso; se re-bombea el reactivo y se realiza la separación en la superficie. Una vez obtenido el mineral se puede volver a utilizar el reactivo.

• Concentración: es la separación del mineral valioso de otros minerales por métodos mecánicos de separación (magnetismo, decantación, flotación, etc.)

• Purificación: es la eliminación de las impurezas del mineral y se realiza por métodos de separación de sistemas homogéneos ya que las impurezas están combinadas químicamente con los valores. Estos métodos de separación pueden ser destilación simple y fraccionada, cristalización, cromatografía, etc.
• Reducción: es la obtención del metal a partir del mineral. En este proceso se elimina el oxigeno del mineral.
• Refinación: es la purificación del metal por un proceso de oxidación de las impurezas.
• Comercialización: se realiza a través de tratamientos mecánicos y térmicos mediante los cuales se obtiene el producto final.

 En el caso de los minerales de Hierro, los pasos a seguir son:

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1.1.-TRATAMIENTOS MECÁNICOS  DE  ACEROS Y FUNDICIONES

Los tratamientos mecánicos consisten en conformar el material y se pueden dividir en tratamientos  directos e indirectos.

Los tratamientos directos son los que se utilizan  para tratar a las fundiciones y se conocen con el nombre de moldeo. En general las fundiciones solo se pueden moldear porque cualquier otro tratamiento por impacto o estirado las rompería debido a su alta fragilidad. Los más usados son moldeo en arena, en moldes metálicos o por centrifugado. Otro tratamiento directo es la colada continua, donde el acero líquido que proviene de los hornos de refinación es enfriado y arrastrado por rodillos, obteniéndose directamente los productos de desbaste: tochos y palanquillas, para posteriormente ser transformados por tratamientos indirectos.

Los tratamientos indirectos se pueden realizar en caliente o en frío. Los primeros se realizan por encima de la temperatura de recristalización, mientras que los segundos entre los  300º y 500ºC.

Los tratamientos indirectos en caliente más utilizados son:

• Forjado: Se le da la forma al material por medio de golpes de martinete o martillos neumáticos, utilizando matrices especiales.

• Laminación: Se hace pasar el material por entre rodillos que giran en sentido contrario, obteniéndose la pieza requerida. De esta forma se obtienen tochos, palanquillas, perfiles, etc.

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Con un tratamiento en caliente, el material es más fácil  de deformar por trabajar a altas temperaturas. Por consiguiente  se generan pocas tensiones internas que permiten utilizar la pieza en solicitaciones de impacto o sometida a fatiga, aunque no tiene en general una buena terminación superficial.

Los tratamientos indirectos en frío más utilizados son:

• Trafilación: Se hace pasar el material a través de trafilas mediante una solicitación de tracción. Las trafilas  tienen la forma que se le quiere dar al producto final. Se pueden obtener alambres, perfiles, tubos sin costura,etc.

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• Extrusión: Se hace pasar el material a través de trafilas como en el caso anterior, pero mediante una solicitación de compresión. Este tratamiento se utiliza en materiales de poca resistencia a la tracción.

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Con este tratamiento se logra una buena terminación superficial y tolerancias dimensionales estrechas, aunque aumenta su acritud.

1.2-TRATAMIENTOS TÉRMICOS DE ACEROS Y FUNDICIONES

Los tratamientos térmicos se  utilizan para modificar las propiedades de un metal o para devolverle sus propiedades originales después de un tratamiento mecánico en frío. Se pueden dividir en totales y superficiales. Los tratamientos térmicos totales, como su nombre lo indica se realizan en toda la pieza, mientras que los superficiales sólo en su superficie, sin alterar el núcleo de la misma.

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