Propiedades, Ensayos y Clasificación de Materiales Férricos: Una Mirada a la Industria del Acero

Propiedades Mecánicas de los Materiales

Las propiedades mecánicas describen el comportamiento de un material cuando se somete a fuerzas externas. A continuación, se detallan algunas de las más relevantes:

• Elasticidad: Capacidad de un material para recuperar su forma original después de ser estirado.
• Plasticidad: Capacidad de un material para conservar su nueva forma una vez deformado.
• Ductilidad: Capacidad de un material para estirarse en hilos.
• Maleabilidad: Capacidad de un material para extenderse en láminas.
• Dureza: Oposición que ofrece un cuerpo a ser rayado o penetrado por otro.
• Fragilidad: Opuesta a la resiliencia, indica la facilidad con que un material se rompe.
• Tenacidad: Resistencia que opone un cuerpo a su rotura cuando está sometido a esfuerzos de deformación.
• Fatiga: Deformación de un material sometido a cargas repetidas por debajo de su límite elástico.
• Maquinabilidad: Facilidad de un cuerpo a ser cortado por arranque de viruta.
• Acritud: Aumento de la dureza, fragilidad y resistencia como consecuencia del trabajo en frío.
• Colabilidad: Capacidad que tiene un material fundido para llenar un molde.
• Resiliencia: Resistencia que opone un cuerpo a los choques bruscos.

Ensayos de Materiales

Los ensayos de materiales permiten determinar sus propiedades mecánicas. Algunos de los más comunes son:

• Tracción: Consiste en estirar lentamente una probeta del material hasta que se rompe, midiendo la fuerza y el alargamiento.
• Fatiga: Consiste en hacer girar rápidamente una probeta normalizada del material, aplicando una carga cíclica, hasta que se produce la rotura.
• Dureza: Consiste en ejercer una determinada fuerza con un penetrador (por ejemplo, de diamante) sobre la pieza a analizar, midiendo la huella resultante.
• Resiliencia: Consiste en determinar la energía necesaria para romper una probeta del material mediante un impacto, utilizando un péndulo de Charpy.

Horno Eléctrico: Componentes y Funcionamiento

Partes del Horno Eléctrico

1. Transformador eléctrico
2. Cables flexibles
3. Brazos de los electrodos
4. Sujeción de electrodos
5. Pórtico con brazos hidráulicos
6. Salida de humos refrigerada
7. Estructura oscilante

Funcionamiento del Horno Eléctrico

1. Se quita la tapadera y se introduce la chatarra y el fundente.
2. Se cierra el horno y se acercan los electrodos a la chatarra para iniciar la fusión.
3. Cuando la chatarra está fundida, se inyecta oxígeno para eliminar impurezas.
4. Se inclina el horno y se extrae la escoria. Se añaden carbono y ferroaleaciones.
5. Se inclina el horno y se vierte el acero en la cuchara de colada.

Clasificación de los Productos Ferrosos

Los productos ferrosos se clasifican según su contenido de carbono:

• Hierros: Contenido de carbono entre 0.01% y 0.03%.
• Aceros: Aleaciones de hierro y carbono con un contenido de carbono entre 0.03% y 1.76%.
• Fundiciones: Contenido de carbono entre 1.76% y 6.67%.
• Grafito: Más del 6.67% de carbono.

Presentaciones Comerciales del Acero

• Palastros: Chapas laminadas que miden entre 1x2 y 3x3 metros.
• Barras: Piezas más largas que anchas. Si la sección es redonda y el diámetro es menor que 5 mm, se denomina alambre. Si su espesor es muy pequeño y son de gran longitud, se denominan flejes.
• Perfiles: Piezas huecas de secciones variables cuya longitud puede oscilar entre 5 y 12 metros. Algunos ejemplos son: angular, IPN, en T, tubular, cuadrado y rectangular.

Tipos de Fundiciones

• Ordinaria: Solo lleva hierro y carbono.
  • Blanca: Dura y frágil.
  • Gris: Se usa en fundiciones maleables.
  • Atrruchada: Propiedades intermedias entre blanca y gris.
• Aleada: Lleva otros elementos químicos que mejoran sus propiedades.
• Especial: Emplea como materia prima las fundiciones ordinarias.
  • Maleable de corazón negro: Se utiliza la fundición blanca. Se recubre la pieza de arena y se introduce en un horno a 900ºC durante 6 días. Se enfría durante unos 5 días.
  • Maleable perlítica: Se introduce en un horno durante 5 días y se enfría durante 2 días.
  • Maleable de grafito esferoidal: A la fundición gris se le añade cerio y magnesio.

Impacto Medioambiental de los Productos Ferrosos

• Obtención de la materia prima: Ocasiona impacto acústico, paisajístico y destrucción de hábitats. Emisiones de CO, CO2, alquitrán, NH3, cenizas y humos.
• Transformación del mineral en producto comercial: Generación de metales pesados, gases residuales y polvo, especialmente en el horno alto.
• Desecho o reciclaje de productos ferrosos usados: Contaminación asociada al transporte y procesamiento de los materiales.