Materiales Métalicos PDF

 

 

FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL “MATERIALES METÁLICOS” 

Estudiantes: Aguilar Cachay, Jorge Mesías Cáceres Vásquez, Ronald Mijail Castillo Marín, Arbin Jhon Díaz Limay, John Anderson Sánchez Guevara, Harley Omar Docente: 

Ing. Cabrera Díaz, Aldo Emilio

Cajamarca

2 15 

 

MATERIALES METÁLICOS   INDICE

1.  1.  METAL METAL  ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... 4 1.1.   1.1.

Concepto  ....................................................................................................................... Concepto ...................................................................................................................... 4

1.2.   1.2.

Forma Atómica  Atómica ............................................................................................................. ............................................................................................................. 4

1.3.   1.3.

Metales importantes  importantes .................................................................................................... ................................................................................................... 4

1.3.1.   1.3.1.

Oro (Au)  (Au) ................................................................................................................. ................................................................................................................ 4

1.3.2.   1.3.2.

Plata (Ag)  (Ag) ............................................................................................................... .............................................................................................................. 5

1.3.3.   1.3.3.

Cobre (Cu)  (Cu) ............................................................................................................. ............................................................................................................. 5

1.3.4.   1.3.4.

Aluminio (Al)  (Al) .............................................................................................. ........................................................................................................ ........... 6

1.3.5.   1.3.5.

Hierro (Fe)  (Fe) ............................................................................................................. 7

1.4.   1.4.

Técnicas de Separación de los Metales  Metales ............................................................ ....................................................................... ........... 7

1.5.   1.5.

Principales Productores de metales en el Perú ........................................................... Perú  ........................................................... 8

2.  2.  MATERIALES METÁLICOS......................................................... METÁLICOS.................................................................................................... ........................................... 12 2.1.   2.1.

Concepto  ..................................................................................................................... Concepto .................................................................................................................... 12

2.2.   2.2.

Tipos de Materiales Metálicos ................................................................................... Metálicos ................................................................................... 12

2.2.1.  2.2.1.  2.2.2.   2.2.2. 2.3.   2.3.

Ferrosos ............................................................................................................... Ferrosos  .............................................................................................................. 12 No Ferrosos  Ferrosos ......................................................................................................... ........................................................................................................ 13

Propiedades de los Materiales Metálicos  Metálicos .................................................................. ................................................................. 13

2.3.1.   2.3.1.

Propiedades Mecánicas  Mecánicas ...................................................................................... ..................................................................................... 13

2.3.2.   2.3.2.

Propiedades Térmicas  Térmicas ........................................................................................ ........................................................................................ 14

2.3.3.   2.3.3.

Propiedades Eléctricas y Magnéticas  Magnéticas  ................................................................. ................................................................ 14

2.3.4.   2.3.4.

Otras Propiedades .............................................................................................. Propiedades .............................................................................................. 14

2.4.   2.4.

Procesos Metalúrgicos................................................................. Metalúrgicos................................................................................................ ............................... 15

2.4.1.   2.4.1.

Concepto  ............................................................................................................. Concepto ............................................................................................................ 15

2.4.2.   2.4.2.

Yacimiento, Mena y Ganga  Ganga ................................................................................ ................................................................................ 15

2.4.3.   2.4.3.

Tipos  .................................................................................................................... Tipos ................................................................................................................... 15

2.4.4.   2.4.4.

Etapas  .................................................................................................................. Etapas ................................................................................................................. 15

2.5.   2.5.

Proceso de Transformación  Transformación ........................................................................................ ....................................................................................... 16

2.5.1.   2.5.1.

Chancado................................................................... Chancado ............................................................................................................. .......................................... 16

2.5.2.   2.5.2.

Molienda  ............................................................................................................. Molienda ............................................................................................................ 16

2.5.3.   2.5.3.

Métodos de Concentración ................................................................................ Concentración ................................................................................ 16

2.5.4.   2.5.4.

Fundición  ............................................................................................................. Fundición ............................................................................................................ 17

2.5.5.   2.5.5.

Refinación ........................................................................................................... Refinación  ........................................................................................................... 17

2.6.   2.6.

Clasificación de los Productos Férreos  Férreos ....................................................................... ...................................................................... 18

2.6.1.  2.6.1.  2.6.2.   2.6.2.

Aceros de Bajo Carbono ..................................................................................... Carbono ..................................................................................... 18 Aceros de Alta Resistencia y Baja Aleación (HSLA) ........................................... (HSLA) ........................................... 18

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MATERIALES METÁLICOS   2.6.3.   2.6.3.

Aceros de Medio Carbono  Carbono .................................................................................. ................................................................................. 19

2.6.4.   2.6.4.

Aceros de Alto Carbono  Carbono ...................................................................................... ..................................................................................... 19

2.6.5.   2.6.5.

Aceros Inoxidables  Inoxidables .............................................................................................. ............................................................................................. 19

2.6.6.   2.6.6.

Hierros Fundidos o Fundiciones ......................................................................... Fundiciones ......................................................................... 19

2.6.7.   2.6.7.

Hierro Gris  Gris ........................................................................................................... .......................................................................................................... 20

2.6.8.   2.6.8.

Hierro Nodular o Dúctil  Dúctil ...................................................................................... ...................................................................................... 20

2.6.9.   2.6.9.

Hierro Blanco y Hierro Maleable  Maleable ........................................................................ ....................................................................... 20

2.7.   2.7.

Control de Aceros para Hormigones  Hormigones .......................................................................... ......................................................................... 21

2.7.1.   2.7.1.

Realización de ensayos de comprobación durante la recepción ...................... recepción  ...................... 21

2.7.2.   2.7.2.

En estructuras sometidas a fatiga  fatiga ...................................................................... 22

2.7.3.   2.7.3.

En estructuras situadas en zonas sísmicas.  sísmicas.  ....................................................... 22

3.  3. 

CONCLUSIONES  ............................................................................ CONCLUSIONES .......................................................................................................... ............................... 22

4.  4. 

BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................. BIBLIOGRAFIA  ............................................................................................................. 23

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MATERIALES METÁLICOS   MATERIALES MÉTALICOS 1.  1.  METAL 1.1.  Concepto 1.1. Concepto Se denomina metal a los elementos químicos caracterizados por ser buenos conductores del calor y la electricidad. Poseen alta densidad y son sólidos a temperatura ambiente (excepto el mercurio); sus sales forman iones io nes electropositivos (cationes) en disolución. La ciencia de materiales define un metal como un material en el que existe un solapamiento entre la banda de valencia y la banda de conducción en su estructura electrónica (enlace metálico). Esto le da la capacidad de conducir fácilmente calor y electricidad, (tal como el cobre) y generalmente la capacidad de reflejar la luz, lo que le da su peculiar brillo. (Wikipedia, 2015) 1.2.  Forma 1.2. Forma Atómica Estudios de difracción de rayos X han permitido determinar la estructura de muchos elementos metálicos, revelando la existencia de empaquetamientos compactos en muchos de ellos. Una consecuencia de la compactación es la alta densidad de dichos metales, ya que existe una gran cantidad de masa en un volumen mínimo. La Tabla 1 muestra la estructura cristalina que presentan algunos metales en condiciones suaves. (TextoCientíficos, 2006) Tabla 1 Estructuras cristalinas de elementos metálicos a 25ºC y 1atm  1atm  

Estructura cristalina Elemento Hexagonal compacta Be, Cd, Co, Mg, Ti, Zn Cúbica compacta Ag, Al, Au, Ca, Cu, Ni, Pb, Pt Cúbica centrada en el cuerpo Ba, Cr, Fe, W, alcalinos Cúbica-primitiva Po Fuente: TextosCientificos.com 1.3.  Metales 1.3. Metales importantes 1.3.1.   Oro (Au) 1.3.1. Propiedades Químicas: (BullionVault, 2015)Es inerte, lo que significa que: es prácticamente inmune al deterioro, no es muy útil en ningún proceso industrial o químico que lo utilice y que es barato de almacenar durante largos periodos de tiempo. Es notable por su rareza, densidad y su excelente conductividad eléctrica. MATERIALES METÁLICOS

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MATERIALES METÁLICOS   Propiedades Físicas: 

Densidad: 19,300 kg/m3. 

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Punto de fusión: 1337.33 K (1064.18 °C).

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Punto de ebullición: 3129 K (2856 °C).

         

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Número atómico: 79.  Peso atómico: 197. 

Usos en la Industria El oro tiene una gran cantidad de usos industriales gracias de sus cualidades físicas. Se utiliza en la industria odontológica y en la fabricación de algunos productos electrónicos que necesitan contactos de alta calidad no corrosivos. 1.3.2.   Plata (Ag) 1.3.2. Propiedades Químicas Aunque la plata es el metal noble más activo químicamente, no es muy activa comparada con la mayor parte de los otros metales. No se oxida fácilmente (como con Elelgalvanizado azufre o el de sulfuro de con hidrógeno para formar el la hierro), conocidapero platareacciona deslustrada. la plata rodio puede prevenir esta decoloración. La plata no reacciona con ácidos diluidos no oxidantes (ácidos clorhídrico o sulfúrico) ni con bases fuertes (hidróxido de sodio). Propiedades Físicas   Estado ordinario:. Sólido Sólido     Densidad: 10490 kg/m3  kg/m3    Punto de fusión: 961.78 °C  °C    Punto de ebullición: 2435 K (2162 °C)  °C)  

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Usos en la Industria Actualmente, la plata tiene un gran valor en las aleaciones y soldaduras, fabricación de baterías, la odontología, los recubrimientos de vidrio, chips LED, reactores nucleares, la fotografía, energía fotovoltaica (o solar), chips RFID (para el seguimiento de paquetes), semiconductores, pantallas táctiles, tá ctiles, purificación de agua y conservantes de madera, entre muchos otros. Por su gran utilidad el Silver Institute lo denomina "el metal indispensable". (BullionVault, 2015) 1.3.3.   Cobre (Cu) 1.3.3. Propiedades Químicas En la mayoría de sus compuestos, el cobre presenta estados de oxidación bajos, bajo s, siendo el más común el +2, aunque también hay algunos con estado de oxidación +1. MATERIALES METÁLICOS

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MATERIALES METÁLICOS   Expuesto al aire, el color rojo salmón, inicial se torna rojo violeta por la formación de óxido cuproso (Cu2O) para ennegrecerse posteriormente por la formación de óxido cúprico (CuO). La coloración azul del Cu +2  se debe a la formación del ion [Cu (OH2)6]+2. (Wikipedia, 2015)  2015)  Expuesto largo tiempo al aire húmedo, forma una capa adherente e impermeable de carbonato básico (carbonato cúprico) de color verde y venenoso Propiedades Físicas        

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Estado ordinario: Sólido (diamagnético)  (diamagnético)  Densidad: 89602 kg/m3  kg/m3  Punto de fusión: 1357,77 K (1084,62 °C)  °C)   Punto de ebullición: 2835 K (2562 °C)  °C) 

Usos en la Industria Ya sea considerando la cantidad o el valor del metal empleado, el uso industrial del cobre es muy elevado. Es un material importante en multitud de actividades económicas y ha sido considerado un recurso estratégico en situaciones de conflicto. El cobre se utiliza tanto con un gran nivel de pureza, cercano al 100 %, como aleado con otros elementos. El cobre puro se emplea principalmente en la fabricación de cables eléctricos. Una gran parte de las redes de transporte de agua están hechas de cobre o latón, debido a su resistencia a la corrosión y sus propiedades anti-bacterianas, habiendo quedado las tuberías de plomo en desuso por sus efectos nocivos para la salud humana. Frente a las tuberías de plástico, las de cobre tienen la ventaja de que no arden en caso de incendio y por tanto no liberan humos y gases potencialmente tóxicos. 1.3.4.   Aluminio (Al) 1.3.4. Propiedades Químicas La capa de valencia del aluminio está poblada por tres electrones, por lo que su estado normal de oxidación es III. Esto hace que reaccione con el oxígeno de la atmósfera formando con rapidez una fina capa c apa gris mate de alúmina Al2O3 Al2O3,, que recubre el material, aislándolo de ulteriores corrosiones. Esta capa puede disolverse con ácido cítrico. A pesar de ello es tan estable que se usa con frecuencia para extraer otros metales de sus óxidos. Por lo demás, el aluminio se disuelve en ácidos y bases. Reacciona con facilidad con el ácido clorhídrico y el hidróxido sódico. (Wikipedia, 2015) MATERIALES METÁLICOS

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MATERIALES METÁLICOS   Propiedades Físicas        

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Estado ordinario: Sólido Sólido   Densidad: 2698,4 kg/m3  kg/m3  Punto de fusión: 933,47 K (660 °C)  °C)  Punto de ebullición: 2792 K (2519 °C)

Usos en la Industria El aluminio se usa en forma pura, aleado con otros metales o en compuestos no metálicos. En estado puro se aprovechan sus propiedades ópticas para fabricar espejos domésticos e industriales, como pueden ser los de los telescopios reflectores. Su uso más popular, sin embargo, es como papel aluminio, que consiste en láminas de material con un espesor tan pequeño que resulta fácilmente maleable y apto por tanto para embalaje alimentario. También se usa en la fabricación de latas y tetrabriks. Por sus propiedades eléctricas es un buen conductor, capaz de competir en coste y prestaciones con con el cobre tradicional. (Wikipedia, 2015) 1.3.5.  Hierro (Fe) Propiedades Físicas Estado ordinario: ordinario: Sólido (ferromagnético) Densidad: 7874 Densidad:  7874 kg/m3 Punto de fusión: 1808 fusión: 1808 K (1535 °C) Punto de ebullición: 3023 ebullición: 3023 K (2750 °C) Usos en la Industria El uso más extenso del hierro (fierro) es para la obtención de aceros estructurales; también se producen grandes cantidades de hierro fundido y de hierro forjado. Entre otros usos del hierro y de sus compuestos se tienen la fabricación de imanes, tintes (tintas, papel para heliográficas, pigmentos pulidores) y abrasivos (colcótar). (Lenntech, 2015) 1.4. Técnicas 1.4.  Técnicas de Separación de los Metales Tamizado. Consiste en la separación de las partículas sólidas según su tamaño mediante tamices.   tamices. Filtración. Es la separación de partículas sólidas só lidas en suspensión en un líquido a tr través avés de un filtro.  filtro.  Flotación. Se trata de la separación de una mezcla de partículas sólidas de un líquido.  líquido. 

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MATERIALES METÁLICOS   1.5.  Principales 1.5. Principales Productores de metales en el Perú

Oro:   Símbolo: Au.   Número Atómico: 79   Durante el 2011, el Perú tuvo una producción de 164 toneladas de oro.

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Las regiones de mayor producción son Cajamarca, La Libertad y Madre de Dios. Figura 1 Producción de Oro

Fuente: http://www.exploradores.org.pe

  Generalment Generalmentee se encuentra asociado a minerales polimetálicos,

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minerales de plata, y pórfidos de cobre en yacimientos primarios, en forma de vetas y diseminados, en yacimientos poli metálicos de plomo y zinc, en yacimientos aluviales (secundarios) en la zona norte y sur oriental del país y en yacimientos disemina diseminados dos de origen volcánico de baja ley. Se obtiene por Cianuración y precipitación con polvo de Zinc (Proceso de Merril Crowe) o por absorción con carbón activado. Plata:   Símbolo: Ag.   Número Atómico: 47   Durante el 2011, el Perú tuvo una producción de 3 414 toneladas de

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plata. Las regiones de mayor producción son Pasco, Junín, Ancash y Arequipa.

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Figura 2 Producción de Plata

Fuente: http://www.exploradores.org.pe

Cobre:

  Símbolo: Cu.   Número Atómico: 29   El cobre se produce en dieciocho regiones del Perú. Durante el 2011, el

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Perú tuvo una producción de 1 235 198 toneladas de cobre. Las regiones de mayor producción son Arequipa, Tacna, Ancash y Moquegua.   Actualmente la producción de cobre se obtiene de minerales en forma de sulfuros: Calcopirita (CuFeS2), Chalcocita (Cu2S), Covelita (CuS), y minerales oxidados, como la cuprita (Cu2O), la tenorita (CuO), etc. Figura 3 Producción de C Cobre obre

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Fuente: http://www.exploradores.org.pe

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Zinc:   Símbolo: Zn.   Número Atómico: 30   Durante el 2011, el Perú tuvo una producción producción de toneladas de Zinc. Las

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regiones de mayor producción son Pasco, Ancash, Junín y Lima.   Para la extracción de este mineral se inicia con la concentración por flotación del mineral de zinc, luego este concentrado es transportado a

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una fundición y refinería. El concentrado es oxidado a la forma de (ZnO) en hornos de tostación y el producto se denomina calcina. La calcina es luego lixiviada o disuelta mediante ácido sulfúrico para formar una solución de sulfato de zinc (ZnSO4), esta solución pasa a la etapa de purificación donde el sulfato de zinc en solución es separado de otros elementos no deseables precipitándolos como sulfatos insolubles. Figura 4 Producción de Zinc

  Fuente: http://www.exploradores.org.pe

Estaño:   Símbolo: Sn.   Número Atómico: 50   En el Perú cuya única región produce estaño es Puno, y además la única empresa productora de estaño en el Perú es Minsur S.A .   Se obtiene principalmente a partir de la Casiterita, o dióxido de estaño (SnO2), también se obtiene como subproducto a partir de minerales de cobre. 

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Figura 5 Producción de EEstaño staño

  Fuente: http://www.exploradores.org.pe

Hierro:   Símbolo: Fe.   Número Atómico: 26

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  se En centra hierro es mineralIca. deLa mucha mundial, cuya en un la región única demanda productora de hierro en producción el Perú es

Shougang Hierro Perú S.A.   Los minerales de hierro principales son la Magnetita (Fe3O4) y la Hematita (Fe2O3). La magnetita presenta gran susceptibilidad magnética y la hematita no, por lo que se utiliza el proceso p roceso de separación magnética para obtener concentrados de Fe, dichos

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concentrados son aglomerados en bolas de 1” o menos denominados

pellets, los cuales constituyen la materia prima para la fabricación del acero. Figura 6 Producción de Hie Hierro rro

  Fuente: http://www.exploradores.org.pe MATERIALES METÁLICOS

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Plomo:   Símbolo: Pb.   Número Atómico: 82   La producción de plomo del Perú durante 2011 fue 230,090 toneladas.

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Las principales regiones productoras son: Pasco, Junín, Lima y Ancash. Figura 7 Producción de Plomo

  Fuente: http://www.exploradores.org.pe Luego de extraído el mineral o mena de la mina se le somete a una operación de flotación diferencial para separar la mena del plomo (PbS). El concentrado se lleva luego a la fundición en donde se realiza una operación de tostado aglomerante (sintering) que sirve para agrupar las partículas finas. Posteriormente en el horno de fundición se mezclan los trozos aglomerados o sinter con una cantidad de coque, que sirve como reductor a la vez como combustible, y de fundentes como sílice y carbonato de calcio.  calcio.  2.  2.  MATERIALES METÁLICOS 2.1.  Concepto 2.1. Concepto Podemos encontrar como materiales metálicos los metales y sus aleaciones, como también sustancias inorgánicas que están constituidas por uno o más elementos metálicos; por ejemplo: hierro cobre, aluminio, níquel y titanio. Es importante tener en cuenta que el carbono es un elemento no metálico. Los metales tienen muchas características, pero las más importantes son: buena conductividad eléctrica y térmica, opacidad, brillo, fusibilidad, plasticidad, dureza, etc. (Arqhys, 2015) 2.2. Tipos 2.2.  Tipos de Materiales Metálicos 2.2.1.   Ferrosos 2.2.1. El metal más empleado en la actualidad es el hierro en cualquiera de sus presentaciones, ya que tanto las técnicas de extracción del mineral como los procesos de obtención del metal m etal son relativamente económicos. Minerales que contienen mucho hierro: la magnetita, la hematites, la limonita y la siderita.  siderita.   MATERIALES METÁLICOS

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MATERIALES METÁLICOS   2.2.2.   No Ferrosos 2.2.2. El hierro es el metal más utilizado en la actualidad. Sin embargo, algunas de sus propiedades hacen que resulte poco adecuado para determinados usos. Por ello, se utilizan otros muchos materiales metálicos no procedentes del hierro. Cobre: El cobre se obtiene a partir de los minerales cuprita, calcopirita y malaquita. Presenta una alta conductividad eléctrica y térmica, así como una notable maleabilidad y ductilidad. Es un metal blando, de color rojizo y brillo intenso. Se oxida en su superficie, que adquiere entonces un color verdoso. Latón: Es una aleación de cobre y cinc. Presenta una alta resistencia a la corrosión y soporta el agua y el vapor de agua mejor que el cobre. Bronce: Es una aleación de cobre y estaño. Este metal presenta una elevada ductilidad y una buena resistencia al desgaste y a la corrosión. Plomo: Se obtiene de la casiterita. Es un metal de color blanco brillante, muy blando, poco dúctil, pero muy maleable, y no se oxida a temperatura ambiente. Emite un ruido característico cuando se parte, denominado “grito de estaño”.  Cinc: Se obtiene de la blenda y la calcamina. Es un metal de color gris azulado, brillante, frágil en frío y de baja dureza. Aluminio: Se obtiene de la bauxita, un minera muy escaso, motivo por lo que el cual el aluminio no se ha conocido hasta fechas relativamente recientes. Es un metal blanco y plateado, que presenta una alta resistencia a la corrosión. Es muy blando, de baja densidad y gran maleabilidad y ductilidad. Presenta una alta conductividad eléctrica y térmica. Titanio: Este metal se extrae de dos minerales, el rutilio y la ilemita. Es de color blanco plateado, brillante ligero, muy duro y resistente. Magnesio: El magnesio se extrae de diferentes minerales, como el olivino, el talco, el abesto y la magnesita. Es un metal de color blanco brillante similar a la plata, muy ligero, blando, maleable y poco dúctil.  dúctil.  2.3. Propiedades 2.3.  Propiedades de los Materiales Metálicos 2.3.1.   Propiedades Mecánicas 2.3.1. Son las relativas a la aplicación de fuerzas. Dureza: los metales son duros no se rayan ni pueden perforarse fácilmente; además resisten los esfuerzos a los que son sometidos. Plasticidad y elasticidad: algunos metales se deforman permanentemente cuando actúan sobre ellos fuerzas externas. Otros muestran un fuerte carácter elástico y son capaces de recuperar su forma original MATERIALES METÁLICOS

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MATERIALES METÁLICOS   tras la aplicación de una fuerza externa. Maleabilidad: ciertos metales pueden ser extendidos en láminas muy finas si llegar a romperse. Tenacidad: muchos metales presentan una gran resistencia a romperse cuando son golpeados. Ductilidad: algunos metales pueden ser estirados en hilos largos y finos. 2.3.2.   Propiedades Térmicas 2.3.2. Las propiedades térmicas son las relativas a la aplicación del calor. Conductividad eléctrica: todos los metales presentan una gran conductividad térmica. Fusibilidad: los metales tienen la propiedad de fundirse, aunque cada metal lo hace a temperatura diferente. Dilatación y contracción: los metales se dilatan cuando c uando aumenta la temperatura se contraen si disminuye la temperatura. Soldabilidad: muchos metales pueden soldarse con facilidad a otras piezas del mismo metal o de otro diferente. 2.3.3.   Propiedades Eléctricas y Magnéticas 2.3.3. Los metales permiten el paso de la corriente eléctrica con facilidad; son, por tanto buenos conductores de la electricidad. Algunos metales presentan un característico comportamiento magnético, que consiste en su capacidad de atraer a otros metales. 2.3.4.   Otras Propiedades 2.3.4. La propiedad química más importante de los metales es su elevada capacidad de oxidación, que consiste en su facilidad para reaccionar con el oxígeno y cubrirse de una capa de Óxido al poco tiempo de estar a la intemperie. intemperie . El impacto medioambiental de los materiales tecnológicos puede llegar a ser muy grave; aunque la mayoría de ellos son reciclables. Otras propiedades de los metales que permiten usos específicos son las siguientes:   Los metales son muy buenos conductores de las ondas acústicas.   Los metales son impermeables. 

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MATERIALES METÁLICOS   2.4.  Procesos 2.4. Procesos Metalúrgicos 2.4.1.   Concepto 2.4.1. Corresponde al conjunto de procesos físicos y químicos destinados a extraer un elemento químico de un mineral. 2.4.2.  Yacimiento, Mena y Ganga Yacimiento: Son los depósitos de corteza terrestre terr estre donde están acumulados los minerales Mena: parte del mineral que reúne las condiciones co ndiciones adecuadas para extraer algún metal. Ganga: parte del mineral que carece de valor comercial. 2.4.3.   Tipos 2.4.3. 2.4.3.1.  Pirometalurgia 2.4.3.1. Consiste en la obtención y refinación de los lo s metales utilizando al calor como es en el caso de la fundición. 2.4.3.2.  Hidrometalurgia 2.4.3.2. Cubre la extracción y recuperación de metales usando soluciones líquidas, acuosos y orgánicas. 2.4.3.3.  Electrometalurgia 2.4.3.3. Consiste en la producción de depósitos metálicos mediante la aplicación de energía eléctrica. 2.4.4.   Etapas 2.4.4. 2.4.4.1.  Exploración y Extracción del Mineral 2.4.4.1. Consiste en determinar con precisión la extensión y forma del yacimiento y la calidad del mineral encontrado. 2.4.4.2.  Tratamiento físico 2.4.4.2. Su finalidad es separar el metal (mena) del mineral sin valor económico (ganga). Además de aumentar la superficie de contacto. Estos tratamientos suelen ser: chancado, molienda, tamizado y flotación.

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MATERIALES METÁLICOS   2.4.4.3.  Tratamiento Químico 2.4.4.3. En esta etapa se logra “romper” las interacciones intermoleculares formadas

por los metales a modo de obtener los minerales en su estado mas puro, existen 2 tipos: Vía Seca Fusión, conversión, reducción, tostación y calcinación. Vía Húmeda Precipitación, lixiviación y biolixiviación bacteriana. 2.4.4.4.  Refinación 2.4.4.4. Consiste en purificar el mineral extraído. Puede llevarse a cabo por tratamientos vía calor o vía eléctrica. 2.5. Proceso 2.5.  Proceso de Transformación 2.5.1.   Chancado 2.5.1. El material que llega hasta la planta de beneficio proveniente de la mina son básicamente rocas, muchas de las cuales pueden tener gran tamaño. Como es necesario reducir y homogenizar el tamaño del material, estas deben ser chancadas hasta conseguir rocas muy pequeñas, para ello se utilizan las máquinas chancadoras. 2.5.2.   Molienda 2.5.2. Las rocas que salen del proceso de chancado se introducen en unos recipientes cilíndricos que se conocen como molinos de bolas y/o barras, en los cuales son molidas a través de un movimiento giratorio, convirtiéndolas en polvo muy fino incluso de tamaño menor al de la arena. Terminado este proceso el material está listo para ingresar al proceso químico, el cual será distinto dependiendo del contenido metálico que tenga. 2.5.3.   Métodos de Concentración 2.5.3. El mineral en polvo es transportado hasta la zona en la que seguirá por el proceso de concentración. Este es el proceso mediante el cual se obtiene lo que se conoce como concentrados de los metales (por ejemplo, concentrado de cobre, concentrado de zinc, etc.) y se separa el residuo (o relave2) resultante del mismo. Existen diversos métodos de concentración de metales, los cuales dependerán del metal del que se esté hablando y del costo económico para producirlo. Así, tenemos que existen  –  fundamentalmente  –  cinco tipos de procesos físicoquímicos: MATERIALES METÁLICOS

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MATERIALES METÁLICOS     Gravimetría (basado en la gravedad): el gravedad): el mineral se mezcla con una serie

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de reactivos que permitirán que el contenido metálico descienda hasta el fondo del recipiente en el cual se encuentran y pueda ser separado.   Flotación: Flotación: de  de forma similar, se mezcla el mineral molido con una serie de reactivos que, combinados con la agitación que se ejerce sobre el mismo y el uso de una corriente de aire, permiten que el metal flote y pueda ser separado de la tierra.

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  Métodos basados en las propiedades magnéticas y electroestáticas: en electroestáticas: en

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las cual, a partir de las propiedades magnéticas y eléctricas de los metales presentes en el mineral, se realizan diferentes procedimientos para separar el metal del material residual.   Lixiviación: Lixiviación:   el mineral es ubicado en lugares especialmente acondicionados para ser rociados con una solución química que disuelve el contenido metálico presente, el cual es removido y purificado posteriormente.   Microbiológicos: Microbiológicos: en  en el cual se hace uso de bacterias para separar los metales. Si bien ha sido usado en las algunas operaciones en el país, su uso han no ha sido muy difundido.

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El material resultante de todos estos procesos son los concentrados, es metal pero que todavía está acompañado por pequeñas cantidades de material residual. Los concentrados son un producto que se comercializa comercial iza a nivel mundial, aunque deben ser sometidos a procesos adicionales a fin de obtener metales con un mayor nivel de pureza (los de fundición y refinación). 2.5.4.   Fundición 2.5.4. El proceso de fundición consiste en separar los metales de aquellos contenidos que no son útiles haciendo uso del calor. Este proceso dependerá del tipo de metal con el que se esté trabajando. En términos generales, el proceso se inicia con la eliminación del azufre del material a través del calor (tostación), pasando a fundir el producto en hornos a temperaturas entre los 1,300 ºC y 1,500 1 ,500 ºC obteniéndose una masa líquida. EEsta sta masa será posteriormente tratada en otros hornos haciendo uso de oxígeno para separar los diversos metales presentes. El residuo del proceso es tratado y dispuesto en un área especialmente acondicionada para ello y se procede al moldeo del metal final (en forma de planchas, barras, etc.) En las fundiciones se obtienen metales con altos niveles de pureza. No obstante, es posible incrementar dicho nivel a través de un proceso adicional: el de refinación. 2.5.5.   Refinación 2.5.5. Es el último proceso que puede seguir un metal para incrementar su nivel de pureza. Existen 2 tipos de procesos de refinación: MATERIALES METÁLICOS

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MATERIALES METÁLICOS     Refinación piro metalúrgica, que es la que se realiza haciendo uso del

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fuego y del calor.   Refinación por electrodeposición, en la cual se hace uso de un proceso químico y de la corriente eléctrica para obtener el metal final. Es utilizada especialmente con los productos obtenidos del proceso de lixiviación.

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A través de este proceso se obtienen metales con más m ás del 99% de pureza, siendo estos los que se usan finalmente como materias primas para las diferentes industrias. 2.6. Clasificación 2.6.  Clasificación de los Productos Férreos Los aceros son aleaciones de hierro y carbono que pueden contener cantidades apreciables de otros elementos de aleación. Existe una gran cantidad de aleaciones con diferentes composiciones químicas y tratamientos térmicos, lo cual hace que existan aleaciones con un rango de propiedades mecánicas muy amplio. Las propiedades mecánicas de los aceros son sensibles al porcentaje de carbono, el cual normalmente es menor al 1%. Algunos de los aceros más comunes se clasifican de acuerdo a su concentración de carbono: bajo, medio y alto carbono. 2.6.1.   Aceros de Bajo Carbono 2.6.1.        

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Son los que se producen comercialmente en mayor cantidad. Generalmente contienen menos de 0.25% de carbono. No responden a tratamientos térmicos que forman martensita. Su incremento en la resistencia puede lograrse por medio de trabajo en frío. Su microestructura consiste de ferrita y perlita. Son aleaciones relativamente suaves y débiles pero con una ductilidad y tenacidad sobresalientes. Son maquinables y soldables. Son las de menor costo de producción. Sus aplicaciones típicas son: componentes de automóviles, perfiles estructurales, láminas, tuberías.

2.6.2.   Aceros de Alta Resistencia y Baja Aleación (HSLA) 2.6.2.   Es un subgrupo de los aceros al carbono. Poseen bajo carbono.   Contienen elementos de aleación como cobre, vanadio, níquel y

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molibdeno en concentraciones combinadas de 10% o menos.   Poseen mayor resistencia que los aceros al carbono.   Muchos de ellos pueden ser endurecidos por tratamiento térmico. Además, son dúctiles, formables y maquinables.   En condiciones normales, los aceros HSLA son más resistentes a la corrosión que los aceros al carbono.

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MATERIALES METÁLICOS   2.6.3.   Aceros de Medio Carbono 2.6.3.   Pueden ser tratados térmicamente por austenizado, templado y

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revenido. Normalmente se utilizan en la condición co ndición revenida.   Los aceros no aleados (al carbono) tienen baja capacidad de endurecimiento y sólo pueden tratarse térmicamente en secciones delgadas y con elevada rapidez de enfriamiento.

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  Al añadir cromo, níquel y molibdeno se mejora la capacidad de estas

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aleaciones de ser tratadas térmicamente. Estas aleaciones a leaciones tienen mayor resistencia que los aceros de bajo carbono, pero sacrificando ductilidad y tenacidad.   Se utilizan en aplicaciones que requieren la combinación de elevada resistencia, resistencia al desgaste y tenacidad.

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2.6.4.   Aceros de Alto Carbono 2.6.4.   Su contenido de carbono varía entre 0.6 y 1.4%   Son los aceros más duros, más resistentes y menos dúctiles de los aceros

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al carbono.   Casi siempre se utilizan revenidos, por ello tienen una resistencia al desgaste especial y son capaces de mantener m antener un filo cortante.   Los aceros para herramienta (tool steels) caen dentro de la categoría de aceros de alto carbono. Contienen cromo, vanadio, tungsteno y molibdeno. Esos elementos de aleación se combinan con el carbono para formar carburos muy duros y resistentes al desgaste (Cr23C6, V4C3, WC). Se utilizan para fabricar herramientas de corte.

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2.6.5.   Aceros Inoxidables 2.6.5.   Poseen una resistencia elevada a la corrosión en una variedad de

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entornos, especialmente el medio ambiente. El elemento principal de aleación es el cromo (se requiere de al menos 11% de cromo en el acero). La resistencia a la corrosión puede mejorarse al añadir níquel y molibdeno. Se dividen en tres clases: martensítico, ferrítico y austenítico. Los aceros inoxidables austeníticos y ferríticos sólo pueden endurecerse por trabajo en frío. Los aceros inoxidables austeníticos son los que tienen mayor resistencia a la corrosión debido a su contenido elevado de cromo. Se producen en grandes cantidades. Los aceros inoxidables martensíticos y ferríticos son magnéticos. Los aceros austeníticos son no-magnéticos.

2.6.6.   Hierros Fundidos o Fundiciones 2.6.6.   Son aleaciones ferrosas con contenidos de carbono mayores al 2.1%. La

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mayoría de fundiciones tienen entre 3 y 4.5% C.

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MATERIALES METÁLICOS     Estas aleaciones pasan al estado líquido entre 1150º y 1300º C. Estas

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temperaturas son considerablemente más bajas que las de los aceros. Por esa razón se utilizan en procesos de fundición.   La mayoría de estas aleaciones son muy frágiles, siendo la técnica de fundición la mejor forma de fabricar geometrías con ella.   La cementita (Fe3C) es un compuesto metaestable y bajo ciertas condiciones se descompone en ferrita y grafito.

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2.6.7.   Hierro Gris 2.6.7.   Contiene entre 2.5 y 4% C y 1 a 3% de Si.   El grafito existe en forma de hojuelas (similares a las del corn flakes)

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rodeadas por una matriz de ferrita o perlita. Debido a las hojuelas de grafito, la superficie de fractura de estos materiales toma un color grisáceo, y de ahí su nombre. Mecánicamente, el hierro gris es más débil y frágil en tensión que en compresión. Esto es a consecuencia de su microestructura ya que los extremos de la hojuela de grafito son afilados y puntiagudos, y sirven como puntos de concentración del esfuerzo cuando una fuerza externa en tensión es aplicada. La resistencia y ductilidad son mucho mayores bajo cargas en compresión. Estas aleaciones son muy efectivas disipando energía de vibraciones. Por esta razón, las estructuras de base de maquinaria y equipo pesado se fabrican con este material. El hierro gris posee una elevada resistencia al desgaste. Además, en estado líquido poseen una fluidez elevada lo cual permite fabricar piezas con geometrías complejas. Además, la pérdida de volumen por solidificación es bajo. El hierro gris es la aleación más barata de todas las aleaciones metálicas.

2.6.8.   Hierro Nodular o Dúctil 2.6.8.   Si al hierro gris se le añaden pequeñas cantidades de magnesio y/o cerio,

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se produce en el material una microestructura y propiedades mecánicas muy diferentes a las del hierro gris. El grafito siempre se forma, pero no como hojuelas sino como nódulos o partículas esféricas. La aleación que resulta se llama hierro nodular o dúctil.   La fase que rodea a los nódulos puede ser perlita o ferrita, dependiendo del tratamiento térmico.   Las piezas fundidas fabricadas con esta aleación son mucho más resistentes y dúctiles que las fabricadas con el hierro gris.

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2.6.9.   Hierro Blanco y Hierro Maleable 2.6.9.   Para hierros fundidos bajos en silicio (menos del 1%) y velocidades de

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enfriamiento elevadas, la mayoría del carbono en la aleación se forma MATERIALES METÁLICOS

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MATERIALES METÁLICOS   como cementita en vez de grafito. La superficie de fractura de este material tiene un color blancuzco y de ahí su nombre fundición blanca.   Debido a la gran cantidad de cementita que poseen, las fundiciones blancas son extremadamente duras pero también muy frágiles, al grado que prácticamente son imposibles de maquinar. Su uso se limita a aplicaciones que requieren una superficie muy dura y resistente al desgaste y sin un alto grado de ductilidad.

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  El hierro blanco se utiliza como material intermedio para la fabricación

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del hierro maleable.   Cuando se calienta el hierro blanco a temperaturas entre 800 y 900º C por un período de tiempo prolongado y en una atmósfera neutra (para evitar la oxidación), la cementita se descompone en grafito, el cual existe en la forma de clusters o rosetas rodeados por una matriz de ferrita o perlita.   La forma del grafito en el hierro maleable produce una elevada resistencia y ductilidad apreciable.

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2.7. Control 2.7.  Control de Aceros para Hormigones 2.7.1.   Realización de ensayos de comprobación durante la recepción 2.7.1. Según la cantidad de acero suministrado dicha comprobación será: Suministros de menos de 300 T Dividir suministro en lotes (cada lote corresponde a un mismo suministrador, fabricante, designación y serie), siendo 1 lote 40 T, y comprobar sobre 2 probetas:   Sección equivalente   Comprobar que las características geométricas están comprendidas entre los límites admisibles establecidos en el certificado específico de adherencia, o alternativamente que cumplen el correspondiente índice de corruga.   Realizar ensayo de doblado-desdoblado o, alternativamente, el de doblado simple.   Además, al menos en una probeta por cada diámetro, tipo de acero empleado y fabricante y características mecánicas (límite elástico, carga de rotura, relación entre ambos, alargamiento de rotura y alargamiento bajo carga máxima). 

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Suministros iguales o superiores a 300T: Igual al caso anterior para suministros más pequeños, ampliando a 4 probetas la comprobación de las características mecánicas. Nota.- La EHE-08 índica la existencia de otra alternativa para este caso (Certificado de trazabilidad: 1º características químicas de cada colada, serie y fabricante, 2º sobre 2 probetas comprobaciones anteriores). MATERIALES METÁLICOS

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MATERIALES METÁLICOS   CRITERIO DE ACEPTACIÓN O RECHAZO Si cumple con todas las especificaciones se acepta el lote. En caso contrario, si únicamente se detectan no conformidades sobre una única muestra, se tomará una serie adicional de 5 probetas del mismo lote y se ensayaran o comprobarán las propiedades no conformes. Si aparece algún nuevo incumplimiento, se rechazará el lote. 2.7.2.   En estructuras sometidas a fatiga 2.7.2. Presentación de informe de ensayos que garanticen exigencias al respecto (En este caso y en el siguiente con antigüedad no superior a un año y realizados por laboratorio autorizado). 2.7.3.   En estructuras situadas en zonas sísmicas. 2.7.3. Presentación de informe de ensayos que garanticen exigencias al respecto (En este caso y en el siguiente con antigüedad no superior a un año y realizados por laboratorio autorizado). 3.  CONCLUSIONES   Se aprendió sobre los distintos materiales metálicos y su aplicación en la

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construcción, determinando su uso en la industria.   Los materiales metálicos tienen su origen las rocas y suelos, a partir de los cuales se extrae, pasa por molienda, procesos de separación del material y por último la metalurgia, en el cual se forman los metales   Se distinguió entre los materiales ferrosos y nos no ferrosos, además de clasificar los hierros y los aceros para saber distinguirlos.   Se conoció los procesos para el control del acero para hormigón según las circunstancias en las que se encuentra el proceso constructivo de un edificio o cual es la intención de uso del acero.

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MATERIALES METÁLICOS   4.  4.  BIBLIOGRAFIA BIBLIOGRAFIA   Alicante, U. d. (2009). Aceros para Hormigones II. Prácticas de Materialesde Construcción, 09-11.  Anónimo. (2003). Clasificación de los metales ferrosos. Sf., 126-132. Arqhys. (29 de 10 de 2015). Obtenido de http://www.arqhys.com/construccion/metalicosmateriales.html BullionVault. (29 de 10 de 2015). Obtenido de https://oro.bullionvault.es/guia/oro/demanda-industrial-plata BullionVault. (29 de 10 de 2015). BullionVault . Obtenido de https://oro.bullionvault.es/guia/oro/propiedades-del-oro EDUCATIVO, T. D. (29 de 10 de 2015). TIPOS DE . Obtenido de http://www.tiposde.org/ciencias-naturales/225-tipos-de-metales/ Jazmin, N. (5 de 114 de 2013). Prezi . Obtenido de https://prezi.com/7izplfzmlymn/procesos-metalurgicos/ Lenntech. (29 de 10 de 2015). Obtenido de http://www.lenntech.es/periodica/elementos/fe.htm#ixzz3q12hbhgh Sociedad Nacional de Mineria, P. y. (2011). De Mineral a Metal: El Proceso de Transformación. Informe Quincenal , 1-3. TextoCientíficos. (16 de 05 de 2006). TextoCientíficos.com. Obtenido de http://www.textoscientificos.com/quimica/inorganica/enlace-ionico/estructura-metales Wikipedia. (29 de 10 de 2015). Obtenido de https://es.wikipedia.org/wiki/Cobre#Caracter.C3.ADsticas_qu.C3.ADmicas Wikipedia. (29 de 10 de 2015). Obtenido de https://es.wikipedia.org/wiki/Aluminio#Caracter.C3.ADsticas_qu.C3.ADmicas Wikipedia. (29 de 10 de 2015). Wikipedia. Obtenido de https://es.wikipedia.org/wiki/Metal

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