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Diseño Industrial - Tecnología 1 - Cat. Paglianiti - 2014

INFORME TECNICO SOBRE METALES TECNOLOGÍA 1 CÁTEDRA PAGLIANITI

Alumna: Mariel Falce Profesor: Sebastián Lista Año:2014

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INFORME TÉCNICO SOBRE METALES 1. METAL 1.1- ¿Qué es un Metal? Proviene de “Los Minerales”, que son materiales de Origen Naturalrelativos a la Corteza terrestre, que se encuentran en estado SOLIDO y tiene composición química única (ya sea como elemento o compuesto). Estos minerales, se pueden generar: -

Por precipitación de sales, por sedimentación, por procesos magmáticos o muchos otros. Se diferencia de una Roca, porque esta es un conjunto de minerales que juntos se formaron sufriendo los mismos procesos como unidad, sin embargo un mineral en sí tiene composición química única.

De estos minerales, ya sean metálicos (aspecto parecido a los metales) o lapídeos (parecido a las piedras), por medio de transformaciones se consiguen los METALES, que en si son raros encontrarlos en estado puro (como el oro, la plata o el cobre), por lo general se los encontrara con oxígeno, azufre u otros (que es la mena o el mineral). ¿Cómo se obtienen los METALES? FISICAMENTE, por triturado, molido, centrifugado, decantado y flotado, QUIMICAMENTE por electrólisis, oxidado o tostado. De los metales obtenidos se pueden conseguir: -

1.2-

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De materiales ferrosos: Hierro Maleable, Acero, hierro fundición gris o hierro fundición blanca. De materiales no ferrosos: Aluminio y cobre.

¿Propiedades Físicas de los metales? La mayoría de ellos son de color grisáceo, pero algunos presentan colores distintos; el bismuto (Bi) es rosáceo, el cobre (Cu) rojizo y el oro (Au) amarillo. En otros metales aparece más de un color, y este fenómeno se denomina pleocroísmo. Densidad: relación entre la masa del volumen de un cuerpo y la masa del mismo volumen de agua. Estado físico: todos son sólidos a temperatura ambiente, excepto el Hg. Brillo: reflejan la luz. Maleabilidad: capacidad de los metales de hacerse láminas. Ductilidad: propiedad de los metales de moldearse en alambre e hilos. 2

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Tenacidad: resistencia que presentan los metales a romperse por tracción. Conductividad: son buenos conductores de electricidad y calor. Conductividad Eléctrica y Calorífica. Efecto de la Temperatura: La más baja conductividad eléctrica la tiene el bismuto, y la más alta a temperatura ordinaria la plata. La conductividad en los metales puede reducirse mediante aleaciones. Todos los metales se expanden con el calor y se contraen al enfriarse. Los materiales como el oro, la plata o el cobre tienen conductividades térmicas elevadas y conducen bien el calor. Se piensa que el libre movimiento de los electrones es la causa de su alta conductividad eléctrica y térmica. La principal objeción a esta teoría es que en tal caso los metales deben tener un calor específico superior al que realmente tienen. En los metales sus moléculas únicamente son monoatómicas. Todo átomo de metal tiene únicamente un n° limitado de electrones de valencia con los que se unirá a los átomos vecinos. Por ello se requiere un amplio reparto de electrones entre los átomos individuales. El reparto de electrones se consigue por la superposición de orbitales atómicos de energía equivalente con los átomos adyacentes. Poseen Tendencia es perder electrones para formar iones positivos o cationes. Por esta razón los átomos de los metales son electropositivos y se combinan fácilmente con los átomos electronegativos de los no metales. La oxidación de un cuerpo corresponde a la pérdida de electrones y la reducción corresponde a una ganancia de electrones. Algunos elementos como el cobre y el mercurio reaccionan lentamente para formar los óxidos, incluso cuando se les calienta. Los metales inertes, como el platino, el iridio y el oro únicamente forman óxidos por métodos indirectos. Los metales forman hidruros al unirse con el hidrógeno (H). Sólo en esta función el hidrógeno trabaja con la valencia –1, ya que los metales de los grupos IA y IIA tienen valores de electronegatividad menor que él. Compuestos binarios formados por un metal y oxígeno. Estos compuestos siempre son neutrales. Hay dos formas para nombrarlos. Ginebra: Se escribe la palabra "Óxido" seguida por el metal con la terminación "-ico" si está utilizando su mayor valencia u "-oso" si utiliza la menor. U.I.Q.P.A.: Si escriben las palabras "Óxido de –" seguidas del metal indicando con no. romano la valencia que usa.En ambas formas si el metal tiene valencia única, sólo se escribirán las palabras "Óxido de " y el metal. Cuando un metal tiene potencial de oxidación positiva (E0+) libera hidrógeno (H2) al reaccionar con los ácidos.

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1.31.41.5-

Únicamente los metales con potencial de oxidación igual o mayor de +0.83 V reaccionan con el agua (H2O) liberando H2. Metales con potencial de oxidación alto, desplazan a los metales de menor potencial de sus sales en solución en procesos electrolíticos. Metales Anfóteros, como el Al, Pb, Zn, etc. liberan hidrógeno de las soluciones alcalinas formando iones complejos. Zn +2OH-1 +2HOH H2 +Zn(OH)4-2 Densidad: Es cantidad de materia por unidad de espacio. Peso Específico: Es la relación del peso de un elemento por unidad de volumen. Punto de Fusión: Es la temperatura a la cual un cuerpo sólido pasa al estado líquido.

2.- DESARROLLO DEL INFORME 2.1- COBRE 2.1.1- ORIGEN DEL ELEMENTO El cobre, es uno de los metales de mayor uso y se presenta con tonalidad rojiza. Se obtiene de la cuprita, malaquita o se la encuentra en estado puro. Es conocido desde épocas prehistóricas y es un elemento de transición de la tabla periódica. Proceso de Obtención: 1. Se Extrae, de la mina, triturado en un tamaño transportable. 2. Chancado, en tres etapas, se llevan los pedazos de roca de diámetros variados a 1,27cm y todo se transporta en correas transportadoras. Los chancadores se alimentan arriba y escupen abajo. 3. Molienda, giran y desarman al 1,27cm en 0,18mm, para poder liberar las partículas que componen al mineral. En este paso se le agrega agua y reactivos para la etapa siguiente. 4. Flotación, se mete la pasta anterior a piscinas, se hace burbujear el agua y se agita todo el tiempo. El sulfato de cobre se pega a las burbujas (por un aditivo que hace resistente a las burbujas) y cuando se rebalsan al borde de la celda y van por canaletas hacia estanques especiales, repitiendo este último paso varias veces para ir logrando una concentración mayor de cobre. 5. Secado y Filtrado, se seca con filtros y se funde 6. Se ve su composición, y se manda a los hornos correspondientes. 7. Fusión. Se lo funde para que los materiales más livianos asciendan y el cobre que es pesado descienda (en estado líquido), se van por vías distintas. 4

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8. Conversión, convertidor Pierce- Smith, que entrega un porcentaje del 96% de concentración. 9. Pirorefinación, a fuego se le saca el oxígeno. 10. Electrorefinación, (para mejorar su conductividad), por medio de la electrólisis, le sacamos los aniones de cobre y dejamos cátodos de cobre de alta pureza (haciendo finalmente un chequeo de su calidad). Otra Manera de Obtenerlo: 11. Se extrae de la mina y se chanca para hacer piezas más pequeñas. 12. Se lo rocía con ácido sulfúrico que atraviesa las rocas y cae por debajo convertido en un líquido hecho sulfato de cobre. 13. Por drenaje se toma por debajo, se lo mezcla con solvente y se forma una resina de cobre. 14. Por medio de un electrolito, se lo separa para producir cátodos de alta pureza. 2.1.2- PRINCIPALES PRODUCTORES Siendo Chile el mayor país productor del mundo con un 34% del total de producción de cobre, los principales productores se encuentran en otros países, como Suiza o Reino Unido aunque este tipo de empresas suelen controlar los intereses mineros fuera del país de origen. 2.1.3 – PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS - Punto de Fusión 1.083 ºC - Conduce la electricidad (se usa mayormente en esta industria) y el calor - Es pesado. - Resiste a la corrosión. -Gran Maleabilidad y ductilidad. 2.1.4- PRINCIPALES ALEACIONES - Latón: Cobre y Zinc - Bronce: Cobre y estaño. 2.1.5- USOS Y APLICACIONES INDUSTRIALES Dada su conductividad, se utiliza principalmente en industria eléctrica, su ductilidad permite que sea transformado en cableado de cualquier diámetro a partir de los 0.025mm, cables, líneas de alta tensión. Por otra parte, su belleza, hace que desde tiempos antiguos se utilice en elementos de ornamentación. 5

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Hay cobres de valencia (I) y (II), siendo este último el más usado en la industria por ser más estable. Nota: Para que no pierda la conductividad debe usarse puro. 2.1.6- PRESENTACION COMERCIAL Se comercializa cobre en formato de barras, tubos, láminas y alambres, incluyendo algunas aleaciones especiales muy utilizadas en la industria. Barras de Cobre:  

Formato: redondas, cuadradas y hexagonales. Medidas: desde 5,00 hasta 120,00 mm.

Laminados de Cobre: Chapas Lisas  

Medidas: 600 x 2000 mm. Espesores: desde 0,50 hasta 6,00 mm.

Rollos: cortes a medida en espesores desde 0,10 hasta 1,50 mm     

Dureza: semiduro y recocido. Tubos industriales de Cobre para refrigeración, agua y calefacción Diámetros: desde 3,18 hasta 101,60 mm. Espesores: desde 0,33 hasta 3,00 mm. Dureza: semiduro y recocido.

Planchuelas de Cobre:   

Especiales para curtiembres, motores y tableros. Anchos: desde 8,00 hasta 200,00 mm. Espesores: desde 2,00 hasta 50,00 mm.

Alambres de Cobre:  

Diámetros: desde 0,50 a 8,00 mm. Dureza: semiduro y recocido.

Presentación Comercial de las Aleaciones: Cobre símil oro:   

Formato: alambres. Diámetro: 0,13 mm. Aleación: 85 % Cu y 15 % Zn.

Cobre al berilio: 

Formato: Barras.

Cobre al cromo: 6

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Formato: Barras. Diámetros: desde 9,52 hasta 30,00 mm. Longitud: 1000 mm.

2.2.- LATÓN 2.2.1- ORIGEN DEL ELEMENTO Es una aleación del cobre con zinc, que se originó prehistóricamente con calamina (dado que era antes de que el zinc pudiese trabajarse debido a su bajísimo punto de fusión, por medio de mecanismos antiguos). Lo hay de distintos tipos acorde al porcentaje de Zinc (Zn) y cobre del metal: 

Latones de primer título, con porcentaje de Zn inferior a 34%

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Latones de segundo título, con porcentaje de Zn de 33 a 44%

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Latones de tercer título con porcentajes de Zn superior a 42% sin apenas aplicaciones industriales.

Proceso de Obtención: -

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Recepción y selección de la materia prima (chequeando su composición química). Almacenaje, se separa la viruta de los recortes, rebabas y punta de barra maciza. Fusión, por medio de dos hornos, uno que funde y otro de mantenimiento, se logra homogeneizar la aleación, y afinar los granos, se vierte el caldo obtenido a la máquina de colar. Se genera el Tocho o Billet, se deja enfriar en la forma y longitud requerida, y se lo corta. (haciendo las respectivas probetas de calidad). Estos rollos o barras, se pueden vender directamente así, post coladas, aunque no se recomiendan, por la posibilidad de poros y fugas (como en el caso de su utilización para boquillas de gas).

Otra Manera de Terminar el proceso: -

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Obtenidas los tochos, se los calienta y se los extruye. De esta manera se eliminan posibles porosidades y el material trabaja longitudinalmente al afinar sus granos y direccionarlos en este sentido. Se limpia superficialmente la capa de oxidación producto de la extrusión en caliente. Se lo alinea, calibra, endereza, bisela sus extremos En caso de necesitarlo, se somete a la barra a un tratamiento térmico de recocido, y estabilización. Se lo empaqueta y vende. 7

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2.2.2- PRINCIPALES PRODUCTORES En las villas alemanas de Breinigerberg, un antiguo sitio romano, se descubrió donde existía una mina de calamina y de allí comenzó la producción de latón. Luego, Cuando Suransea, en el sur de Gales, fue el centro mundial para la producción de cobre, el latón fue hecho de calamina encontrada en las colinas Mendip en Somerset. El latón fue popular en las iglesias, platos delgados insertados en los pisos de piedra y con inscripciones para conmemorar a muerte; estos frecuentemente contenían entre 23 y29% de zinc, con pequeñas cantidades de plomo y estaño. En ocasiones fueron incluso reciclados. Durante la época de Shakespiare, una compañía tenía el monopolio de las manufacturas de latón en cables en el Reino Unido. Esto causó que cantidades significativas fueran contrabandeadas hacia Europa central. 2.2.3- PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS - Punto de fusión 871.1 ºC. - De acuerdo a los elementos minoritarios que intervengan en la aleación, son maleables únicamente en frío, y no en caliente, y algunos no lo son a ninguna temperatura. - Todos los tipos se vuelven quebradizos cuando se calientan a una temperatura próxima al punto de fusión. - Al golpearse no sacan chispas. - Resistente a la oxidación y ambientes salinos - Es dúctil (Se puede laminar en capas finas) - Es más duro que el cobre 2.2.4- PRINCIPALES ALEACIONES Latón con plomo (lo hace de corte fácil y notablemente maquinable). Latón con estaño (mejora su resistencia a la corrosión). 2.2.5- USOS Y APLICACIONES INDUSTRIALES Debido a su parecido con el oro, es muy utilizado para ornamentación. Otras aplicaciones de los latones abarcan los campos más diversos, desde el armamento, calderería, soldadura, hasta la fabricación de alambres, tubos de condensador, terminales eléctricas y también la elaboración de dinero moneda, como también varios instrumentos musicales, como ejemplo el saxofón . 8

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Como no es atacado por el agua salada, se usa mucho en las construcciones de barcos, en equipos pesqueros y marinos, y en la fabricación de muchos instrumentos musicales de viento, lengüetas sonoras para armonios, acordeones y registros de lengüetería para órganos musicales. Además, por su acción antimicrobiana, se usa en los pomos de las puertas en los hospitales, que se desinfectan solos a diferencia de los metálicos. 2.2.6- PRESENTACIÓN COMERCIAL - Latón - Cintas devastadoras de latón - Alambre de latón - Semipiezas de latón - Piezas de latón - Metales de hoja lata

2.3- BRONCE 2.3.1- ORIGEN DEL ELEMENTO Es una aleación de cobre y estaño, que también puede ser encontrada con un poco de zinc, por lo que acorde a la proporción, la distinción con el latón puede ser confusa. El bronce fue la primera aleación de importancia obtenida por el hombre y da su nombre al período prehistórico conocido como Edad del Bronce. Proceso de Obtención: Los bronces industriales se obtienen a partir de 3 métodos distintos. - Fundición en molde de arena: placas y piezas especiales. - Centrifugado: barras macizas y bujes de hasta 300 mm de largo. - Colada continua: barras macizas y bujes de hasta 1500 mm de largo. 2.3.2- PRINCIPALES PRODUCTORES Al igual que el cobre, y siendo el bronce una de sus principales aleaciones, es en Chile donde se encuentra su lugar de mayor producción. 2.3.3- PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS - No se oxidan bajo la superficie - Son más frágiles - Tienen menor punto de fusión: de 830 a 1020 °C 9

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- 10 % más pesado que el acero, a excepción de las compuestas por aluminio o sílice. - Son menos rígidas, por lo tanto en aplicaciones elásticas como resortes acumulan menos energía que las piezas similares de acero. - Resisten la corrosión, incluso la de origen marino - El umbral de fatiga metálica es menor - Buenos conductores del calor y la electricidad. - Ausencia de chispas cuando se las golpea contra superficies duras.

2.3.4- PRINCIPALES ALEACIONES -

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Cobre con arsénico - Bronce arsenical Bronce con cobalto - Bronce sol - (tenaz, dúctil y muy dura) Cuproaluminio, es de color similar al oro. Metal de Tonca: aleación compuesta por un 36 % de cobre, 28 % de níquel y cantidades iguales de estaño, plomo, hierro, zinc y Antimonio. Es un metal difícil de fundir, poco dúctil, que se utiliza con poca frecuencia. Mina plata: fabricada con 57 % de cobre, 40 % de níquel, 3 % de tungsteno y trazas de aluminio, (propiedades similares a la plata, y no es atacada por azufre). Bronce con plomo, plomo, que le otorga propiedades auto lubricantes.

2.3.5- USOS Y APLICACIONES INDUSTRIALES Antiguamente, se utilizaba para la fabricación de armas y utensilios, y orfebres de todas las épocas lo han utilizado en joyería, medallas y escultura. Las monedas acuñadas con aleaciones de bronce tuvieron un protagonismo relevante en el comercio y la economía mundial. Cabe destacar entre sus aplicaciones actuales su uso en partes mecánicas resistentes al roce y a la corrosión, en instrumentos musicales de buena calidad como campanas, gongs, platillos de acompañamiento, saxofones, y en la fabricación de cuerdas de pianos, arpas y guitarras. 2.3.6- PRESENTACIÓN COMERCIAL - Piezas de Bronce Fundidas según modelo. Estas se realizan en cualquier tipo de aleación requerida, y son elaboradas bajo las estrictas normas DIN o SAE, por lo que se garantiza y certifica la calidad de las mismas. -Bujes y barrotes de Bronce Diámetros exteriores: 10

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Desde Ø 15mm para las barras macizas y desde Ø 25 para los bujes, en intervalos de cinco en cinco mm Largo: 300 metros y colada continua. 2.4.- ALUMINIO 2.4.1- ORIGEN DEL ELEMENTO Como tal, el Aluminio es un elemento químico, es decir, que es un elemento puro, y no se requiere de combinar otros para formarlo, como sucede con el acero. Sin embargo, en la naturaleza es común encontrarlo mezclado con otros elementos, de los cuales hay que depurarlo. La roca de la que se le extrae se denomina "Bauxita", y se extrae mediante procesos químicos que son caros y complejos, de ahí que sea tan importante el reciclaje de este material. Proceso de Obtención: -

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Se obtiene de la Bauxita de la corteza terrestre y se lo tritura a pedazos más chicos. Se lo lava a presión para quitarle impurezas o elementos orgánicos. Se disuelve en soda Cáustica, y queda un licor, que es una solución de aluminato de sodio y pedazos de bauxita sin disolver que precipitan hacia abajo y se hunden al fondo donde se remueven (Barro bajo). Se pone licor en un tamborcito, para que se enfríe (precipitador) y las pepitas de alúmina precipitan hacia abajo hasta el fondo y son removidas. Se lo cocina para sacarle el agua y me da alúmina Pura en polvo. 1ra Electrólisis: Se disuelve la alúmina en criolita para formar aniones y cationes. Al dar corriente, se oxida el aluminio que había quedado con carga negativa (catión Al) y se va hacia el cátodo. Con esto se obtiene Al 99,97% 2da Electrólisis: Abajo se pone el aluminio a purificar, en el medio floruros varios y alúmina en estado líquido, se ponen los cátodos y ánodos y el aluminio puro subirá.

Nota: El aluminio puede ser reciclado indefinidamente, para lo cual solo necesito 5% de la energía que gaste en hacer aluminio nuevo.

2.4.2- PRINCIPALES PRODUCTORES Los principales yacimientos de bauxita en el mundo están situados, por orden alfabético: 11

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Australia, Brasil, China, EE.UU. Francia, Ghana, Grecia, Guinea, Guyana, Haití, Hungría, India, Indonesia, Jamaica, Malasia, R. Dominicana, Rumanía, Sierra Leona, Surinam, Turquía, antigua URSS, Venezuela, y antigua Yugoslavia. Los mayores productores a nivel mundial son Rusia y China. 2.4.3- PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS -

Excelente conductor de electricidad y calor. Es suave, blanco y ligero en estado puro. Dúctil, maleable, fuerte y ligero. Es Inoxidable al agua y al aire. Puede ser reciclado una y otra vez sin perder sus propiedades ni su calidad.

2.4.4- PRINCIPALES ALEACIONES -

1000, estado puro 2000, con cobre 3000, con manganeso 4000, con silicio 5000, con magnesio 6000, con magnesio y silicio 7000, con magnesio y cinc 8000, otras. Siendo1000, 3000 y 5000 no tratables térmicamente, y endurecidas por acritud; de la 2000 a la 6000, poseen mayor resistencia mecánica, y la familia 5000 (con magnesio), se la endurece por precipitación, disolviéndola y re cocinando la disolución, enfriándola de golpe luego para lograr su precipitado.

2.4.5- USOS Y APLICACIONES INDUSTRIALES -

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Productos laminados: Son muy resistentes a la corrosión, excelente formabilidad. Las aleaciones 1050, 1070, 1000 y 3000 para alimentos, regalos, o 5000, tiene muchísima más resistencia y se usa para cosas marítimas o con agua. Electricidad: Se usa desde hace poco para trasmitir de manera más económica la electricidad y pesa 1/3 de lo que pesa el cobre, llevando el doble de electricidad. También usado para antenas. Deporte: Raquetas de tenis, arcos de carpas o bicicletas. Transporte: se logran formas inigualables, en lo aerodinámico, los aviones no necesitan pintarse por su corrosión, transporte terrestre, reduce el ruido y la vibración y es el que hace que en un choque, no reciba el impacto los pasajeros, dado que absorbe la energía cinética.

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Alimentos: al transmitir el calor, son geniales para calentar, son impermeables, se adatan a la forma de la cosa y lo protegen de rayos uv o bacterias, además de que no afecta al sabor del contenido.

2.4.6- PRESENTACIÓN COMERCIAL -

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Planchuelas de Aluminio Aleaciones: 6061, 6063, 2005 Espesor: De 2 a 50mm Ancho: De 8 a 200mm Largo: De 3 a 5 metros. Caños de Aluminio Aleaciones: 6061 y 6063 Paredes: 0,5; 0,7; 1; 1,5; 2; y 3 Diámetros exteriores: De 4 hasta 233mm Chapas de Aluminio Aleaciones: 1050 y 3003 Espesor: De 0,5 hasta 5mm Ancho: 1 Metro Largo: 2 Metros Barras de Aluminio Aleación: 2005 Diámetro: Desde 7 hasta 300mm Largo: Entre 3 y 4 metros hasta 96mm de diámetro, las barras mas grandes vienen en largos aproximados de 2 metros. Piezas de Aluminio Fundidas según modelo. Se realizan en cualquier tipo de aleación requerida, y son elaboradas bajo normas SAE o DIN, por lo que se garantiza y certifica su calidad.

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Perfiles de Aluminio Existe una gran variedad de formatos. Los más utilizados son los ángulos, las T, y los caños cuadrados y rectangulares.

2.5.- NÍQUEL 2.5.1- ORIGEN DEL ELEMENTO El níquel es un elemento químico de aspecto lustroso metálico y pertenece al grupo de los metales de transición. Se encuentra en distintos minerales, en meteoritos (aleado con hierro, formando las aleaciones kamacita y taenita) y, en principio, hay níquel en el interior de la Tierra principalmente en su núcleo, junto al hierro, iridio y osmio, donde se trata del segundo metal más abundante por detrás del hierro, metal con el que comparte numerosas características similares. Combinado se encuentra en minerales diversos como garnierita, millerita, pentlandita y pirrotina. Proceso de Obtención: Se obtiene mediante procesos muy diversos, según la naturaleza de la mena y los futuros usos. En algunos casos, las aleaciones níquel-hierro que se obtienen como producto intermedio, se incorporan directamente a la fabricación de aceros. Cuando se parte de minerales sulfurosos, se los transforma primero en mata que luego se machaca y tritura; a partir de allí, mediante el proceso carbonílico, se obtiene primero el níquel tetracarbonilo y luego el níquel en polvo de alta pureza. Cuando se parte de óxidos, el metal se obtiene a través de procesos electrolíticos. Proceso de Producción: 

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En el proceso electrolítico, el níquel se deposita en forma metálica pura después de que el cobre ha sido previamente eliminado por deposición con un electrolito y voltaje diferente. En el método Mond, el cobre es eliminado por disolución en ácido sulfúrico diluido, y el residuo de níquel se reduce a níquel metálico impuro. Se pasa monóxido de carbono sobre el níquel impuro, formándose níquel tetracarbonilo (Ni(CO)4), un gas volátil que se descompone calentando a 200°C, depositándose níquel metálico puro. Los minerales sulfurosos como la pentlandita y la pirrotita, se reducen comúnmente en un horno y se envían en forma de un sulfuro aglomerado de cobre y níquel a las refinerías, donde el níquel se separa por diversos procesos.

Un proceso para la extracción de níquel a partir de un catalizador de níquel gastado comercial del tipo NiMo/g-alúmina; comprende:

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Añadir un persulfato basado que tiene una concentración dentro del intervalo de 0,25-4% (peso/peso) junto con el catalizador de níquel conformado y fino en una disolución de ácido sulfúrico y agitar con un agitador magnético de aguja/vidrio y mantener la relación de sólido-líquido dentro del intervalo de 1/2- 1/10 (peso/volumen) Mantener la temperatura de la suspensión obtenida en la etapa (i) dentro del intervalo de 40 a100ºC durante un período de 0, 5 a 6 h, Permitir que la suspensión decante y a continuación filtrar la suspensión para obtener el licor de extracción que contiene níquel y alúmina como residuo sólido, Lavar el residuo sólido para retirar el licor atrapado y secar a 110-120ºC para obtener un subproducto con un elevado contenido de alúmina que proviene del catalizador de níquel gastado, Purificar dicho licor de extracción mediante precipitación del hierro y de otras impurezas empleando cal y filtrar para obtener una disolución de sulfato de níquel puro, Cristalizar o precipitar los licores de extracción para obtener un cristal de sulfato de níquel o de hidróxido de níquel, Reducir el hidróxido de níquel para obtener polvo de metal de níquel u óxido de níquel.

Otra Manera de Obtenerlo: Existe un procedimiento para obtener metales a partir de un mineral o concentrado de mineral de cobalto y/o níquel arsenosulfurado y/o sulfurado, en el cual se hace reaccionar el mineral o concentrado de mineral de cobalto y/o níquel arsenosulfurado y/o sulfurado, con azufre o compuestos de arsénico que contienen azufre, para dar un producto de reacción que contiene CoS y/o NiS, y se disuelven del producto de reacción metales y tierras raras solubles. 2.5.2- PRINCIPALES PRODUCTORES Las minas de Canadá, Cuba y Rusia producen hoy día el 70% del níquel consumido. Otros productores mayores son Bolivia,Colombia, Nueva Caledonia provincia de ultramar de Francia y República Dominicana. 2.5.3- PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS   

Resistente a la corrosión Punto de fusión: 1455 °C Solido ferromagnético.

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2.5.4- PRINCIPALES ALEACIONES    

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Alnico, aleación para imanes. El mu-metal se usa para apantallar campos magnéticos por su elevada permeabilidad magnética. Las aleaciones níquel-cobre (monel) son muy resistentes a la corrosión, utilizándose en motores marinos e industria química. La aleación níquel-titanio (nitinol-55) presenta el fenómeno de efecto térmico de memoria (metales) y se usa en robótica, también existen aleaciones que presentansuperplasticidad. Crisoles de laboratorios químicos. Níquel Raney: catalizador de la hidrogenación de aceites vegetales. Se emplea para la acuñación de monedas, a veces puro y, más a menudo, en aleaciones como el cuproníquel. El metal es la opción más económica para hacer oro blanco. El níquel, un metal blanco y de tonalidad mate y de tacto suave, es un metal que encuentra mucha facilidad para «blanquear» a otros metales. Esto se traduce en que un mínimo de 30% de níquel en masa puede dar una apariencia plateada a la aleación. Por ejemplo en aleaciones de cobre, incluso con un 40% en masa de zinc o aluminio el metal sigue teniendo una coloración dorada, mientras que con un sólo 30% de níquel en masa adquiere su característico tono blanco. Es posible encontrarlo en joyería actualmente, pero no se recomienda su uso, ya que es cancerígeno y altamente tóxico. El níquel ha sido vetado en numerosos estados, donde su uso se ve cada vez más reducido. Se halla sobre todo en piercings y joyería de acero inoxidable, donde suele representar alrededor del 13% en masa. Estos aceros no son peligrosos para la salud puesto que son inertes químicamente y no reaccionan. Sin embargo el uso de una joya enchapada en níquel (típico de las joyas de fantasía) sí puede presentar un riesgo serio de alergia o infección, pero ambos casos son raros.

2.5.5- USOS Y APLICACIONES INDUSTRIALES 

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El metal es la opción más económica para hacer oro blanco. El níquel, un metal blanco y de tonalidad mate y de tacto suave, es un metal que encuentra mucha facilidad para «blanquear» a otros metales. Esto se traduce en que un mínimo de 30% de níquel en masa puede dar una apariencia plateada a la aleación. Por ejemplo en aleaciones de cobre, incluso con un 40% en masa de zinc o aluminio el metal sigue teniendo una coloración dorada, mientras que con un sólo 30% de níquel en masa adquiere su característico tono blanco. Aproximadamente el 65% del níquel consumido se emplea en la fabricación de acero inoxidable austenítico y otro 12% en superaleaciones de níquel. El 16

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restante 23% se reparte entre otras aleaciones, baterías recargables, catálisis, acuñación de moneda, recubrimientos metálicos y fundición. 2.5.6- PRESENTACIÓN COMERCIAL Lo más usual es conseguirlo en aleaciones: • La aleación C-276 es la alternativa para el Hastelloy C-276 y Hastelloy C. • La aleación B-2 es la alternativa para el Hastelloy B-2. • La aleación C-22 es la alternativa para el Hastelloy C-22. • La aleación X es la alternativa para el Hastelloy X y el Inconel HX. • La aleación 20 es la alternativa para el Carpenter 20 y el Incoloy 20. • La aleación 718 es la alternativa para el Inconel 718. • La aleación 800 es la alternativa para el Incoloy 800. • La aleación 800 H/HT es la alternativa para el Incoloy 800H/HT. • La aleación 400 es la alternativa para el Monel 400. • La aleación K-500 es la alternativa para el Monel K-500. • La aleación 625 es la alternativa para el Inconel 625. • La aleación 600 es la alternativa para el Inconel 600. • La aleación 601 es la alternativa para el Inconel 601. Níquel y aleaciones de Níquel populares disponibles: Aleación

Especificación UNS

Formas disponibles

Níquel 200/201

N02200/N02201

Lamina, Placa, Barra, Tubo y Tubing (con y sin costura), alambre y conexiones

C-276

N10276

Lamina, Placa, Barra, Tubo y Tubing (con y sin costura), alambre y conexiones

B-2

N10665

Barra Redonda

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B-3

N10675

Lamina, Placa, Barra, Tubo y Tubing (con y sin costura), alambre y conexiones

C-22

N06022

Lamina, Placa, Barra, Tubo y Tubing (con y sin costura), alambre y conexiones

X

N06002

Lamina, Placa, Barra

20

N08020

Lamina, Placa, Barra, Tubo y Tubing (con y sin costura), alambre y conexiones

718

N07718

Sheet, Plate, Bar, and Wire

800H/HT

N08800/N08810/N08811 Lamina, Placa, Barra, Tubo y Tubing (con y sin costura), alambre y conexiones

400

N04400

Lamina, Placa, Barra, Tubo y Tubing (con y sin costura), alambre y conexiones

K-500

N05500

Barra Redonda

R-405

N04405

Barra Rerdonda y Barra Hexagonal

600

N06600

Lamina, Placa, Barra, Tubo y Tubing (con y sin costura), alambre y conexiones

601

N06601

Lamina, Placa, Barra, Tubo y Tubing (con y sin costura), alambre y conexiones

625

N06625

Lamina, Placa, Barra, Tubo y Tubing (con y sin costura), alambre y conexiones

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2.6.- HIERRO 2.6.1- ORIGEN DEL ELEMENTO El hierro es un mineral con el cual se crean metales ferrosos, aleados con carbono y otros elementos, tales como el silicio, manganeso, fósforo, azufre y otros. Según el contenido de carbono, las aleaciones de hierro y carbono se dividen en acero y hierro fundido, Acero, es una aleación que contiene hasta el 2% de carbono y hierro fundido, cuando el contenido de carbono es mayor al 2%. La mayor parte del hierro fundido que se obtiene en los altos hornos se destina a la producción del acero. Cierta parte del hierro de primera fusión se emplea en la producción de bloques. Proceso de Obtención: Materias Primas para obtener hierro fundido:   

Minerales de Hierro(magnetita, hematites, limonita, siderita) Combustibles Fundentes

Preparación y Enriquecimiento del Metal:      

1. Trituración, se realiza en molinos de mandíbulas. 2. Clasificación, Se clasifica el mineral triturado en tamices los pedazos grandes de los finos. Enviando los pedazos pequeños a la tostación y los trozos grandes a la fusión. 3. Calcinación, Se los lleva a hornos especiales 4. Lavado, los minerales que tienen arcilla deben lavarse, durante este proceso se separa la ganga con un chorro fuerte de agua. 5. Separación electromagnética, Los minerales que tienen propiedades magnéticas se clasifican, para que luego les sean separadas las partículas de mineral de hierro y sacar la ganga no magnética. 6. Tostación. Los pedacitos de mineral y coque pasan por la tostación para obtener pedazos más grandes. Con esto, los pequeños trozos de mineral se aglomeran en pedazos porosos, adecuados para la fusión en los altos hornos.

Proceso de ALTOS HORNOS: En su funcionamiento existen dos flujos continuos a contracorriente: de arriba hacia abajo. Desciende el mineral de hierro, coque, y fundentes, y de abajo hacia arriba se mueven los productos de combustión del coque y el aire caliente.

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Al descender, el coque se calienta por los gases calientes que ascienden, y se quema al ponerse en contacto con el aire de la parte inferior del horno. Cuando arde el coque la temperatura se eleva hasta 1700ºC. El bióxido de carbono que se forma entra en reacción con nuevas capas del coque calentado al rojo, reduciéndose a Monóxido de carbono. La mezcla gaseosa calentada (compuesta de monóxido de carbono, bióxido de carbono y el Nitrógeno del aire), sube y entrando en contacto con los materiales de carga que descienden los calienta ininterrumpidamente creando en diferentes partes del horno las zonas de temperatura correspondientes. En la zona del tragante y en la parte superior de la cunaba el mineral introducido se seca, apareciendo en las grietas. En la parte media e inferior, a temperaturas entre 400 y 900ºC, el monóxido de carbono, actuando sobre el mineral, ayuda a la reducción gradual del hierro, al igual que el carbono sólido. Los pequeños granos de hierro empiezan a soldarse, creando pedacitos de hierro esponjoso. En la zona del etalaje, con temperaturas aproximadas a 1200ºC, se reducen el manganeso, silicio, y fosforo que se disuelven en el hierro. Paralelamente se verifica la saturación del hierro con el carbono, formándose carburo de hierro. Tanto este como el carbono solido se disuelven en el hierro esponjoso, el cual A MEDIDA QUE SE SATURA SE CONVIERTE EN HIERRO FUNDIDO (que entonces se entiende como La DISOLUCION de CARBONO, SILICIO, MANGANESO, FOSFORO Y AZUFRE). En la zona del etalaje aparecen gotas de hierro fundido que caen gradualmente en el crisol. El mineral contiene ganga, que debe ser eliminada, pero la misma funde a temperaturas muy altas. Para bajar su punto de fusión, se introduce caliza en la carga. La caliza + la ganga forman escorias, las cuales eliminan parte de impurezas perjudiciales y ceniza. Las escorias al igual que el hierro fundido, caen en forma de gotas en la parte inferior del alto Horno. Estas gotas al tener un peso menor al hierro fundido, suben en estado líquido a la Superficie del hierro fundido. El hierro fundido sale por el alto horno a través de la piquera, y Las escorias, por la bigotera. Estas se descargan a cada hora, y son llevadas luego a donde serán transformadas. El hierro fundido sale 6 veces al día. Para que el mismo salga debe cortarse el suministro de aire y se abre la piquera. Este sale del horno por canales y se vierte en grandes 20

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Cucharas de metal, las cuales se usan para transportar al lugar de su empleo. Una gran parte del hierro fundido se da en estado líquido a talleres de fundición de acero, y con el resto se crean bloques. 2.6.2- PRINCIPALES PRODUCTORES

2.6.3- PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS PROPIEDADES MECÁNICAS - Mantiene sus propiedades a elevadas temperaturas. La resistencia a la tracción de los hierros dúctiles perlíticos disminuye continuamente con el aumento de la temperatura y a los 400`C es aproximadamente 2/3 de la resistencia a temperatura ambiente. Para hierros ferríticos la disminución es menos pronunciada y a los 400`C la resistencia es aproximadamente ¾ del valor a temperatura ambiente. El sigma 0.2%, tanto para hierros ferríticos como perlíticos, prácticamente se mantiene estable hasta los 350-400`C, por encima de esta temperatura falla rápidamente. La dureza en caliente se mantiene también hasta los 400`C, fallando por encima de este valor. Para temperaturas de hasta 300`C la tensión admisible en estructuras estáticas, como a temperatura ambiente, puede basarse sobre los valores del sigma 0.2% obtenidos a temperatura ambiente. A temperaturas superiores a los 300°C, las tensiones admisibles deben calcularse sobre datos de fluencia. Una pequeña cantidad de molibdeno mejora considerablemente las propiedades de resistencia y fluencia en caliente tanto para hierros ferríticos como para perlíticos. Las mejoras que se consiguen con el agregado de Mo permiten extender las propiedades de resistencia y fluencia hasta los 459`C. Propiedades de tracción a bajas temperaturas. Como para las propiedades de impacto, hay una temperatura por debajo de la cual la elongación a la tracción disminuye. El sigma 0.2% aumenta continuamente con el descenso de la temperatura, pero la resistencia a la tracción sufre una transición. Por encima del rango de temperatura de transición la resistencia a la tracción tiende a permanecer constante o aumentar, pero una vez pasada la temperatura de transición, la resistencia a la tracción disminuye. El silicio y el fósforo aumentan la temperatura de transición y reducen la resistencia en el rago dúctil. 21

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PROPIEDADES FÍSICAS Coeficiente de expansión térmica: las características de expansión de las fundiciones de hierro son complejas debido a las transformaciones que tienen lugar en la solución, debidas a la precipitación del grafito, la grafitización de la perlita y la formación de austenita por encima de los 700`C. Resistencia a la corrosión: en algunas aplicaciones la resistencia a la corrosión del hierro dúctil es similar a la del hierro gris y frecuentemente superior a la de los aceros. Los tubos de hierro dúctil normalmente aplicados en cloacas, pueden ser protegidos por anodinado, revestido de zinc, cubiertas plásticas y, en algunos casos, revestido con poliuretano. 2.6.4- PRINCIPALES ALEACIONES 









FUNDICIÓN GRIS. Bastante FRAGIL y POCO RESISTENTE A LA TRACCION, pero tiene gran DUCTIBILIDAD, y resistencia a los esfuerzos de compresión. Esta fundición permite moldear PIEZAS DE FORMAS MUY COMPLICADAS. Además es uno de los materiales metálicos más BARATOS. Se usa para tambores de freno, cilindros, y pistones de motores. Está constituida por mezcla de grafito y ferrita. FUNDICION DUCTIL O ESFEROIDAL, También llamada NODULAR, se consigue colocando pequeñas cantidades de magnesio y/o cerio a la fundición gris en estado líquido. No es frágil y tiene propiedades mecánicas similares a las de los aceros. Tiene mayor resistencia a la tracción que la fundición gris. Se usa mucho para la fabricación de válvulas y engranajes de alta resistencia cigüeñales, y pistones. Esta fundición nodular se diferencia de la maleable en que normalmente se obtiene directamente en bruto de fusión sin tener que hacerle tratamiento térmico posterior. En cuanto al carbono, la fundición nodular y la gris tienen igual cantidad. Las fundiciones ferríticas son las que proporcionan la máxima ductilidad, tenacidad y maquinabilidad. FUNDICIÓN BLANCA (o arrabio). Contiene poco carbono y silicio y se obtiene por enfriamiento rápido. Esta fundición es muy DURA y FRAGIL, por lo que es inmecanizable. Generalmente la fundición blanca se obtiene como producto de partida para fabricar la fundición maleable. FUNDICIÓN MALEABLE. Se obtiene a partir de la fundición blanca, por calentamiento prolongado a temperaturas de900°C. Aplicaciones: tubos de dirección, engranajes de transmisión, partes de válvulas, etc. ACEROS AL CARBONO. Se calcula que un 90% del acero fabricado es acero al carbón y un 10% acero aleado. CUANDO AUMENTA EL CARBONO EN EL ACERO, EL MISMO AUMENTA SU RESISTENCIA A LA TRACCION, AUMENTA EN INDICE DE FRAGILIDAD EN FRIO Y DISMINUYEN LA TENACIDAD Y DUCTILIDAD.

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

ACEROS INOXIDABLES. Aleaciones a base de hierro con min.12% de CROMO. El cromo forma en la superficie del acero una película que deja inerte a las reacciones químicas, esto hace que sea INOXIDABLE. Para mejorar esta película se agregan otros elementos. El más importante es el níquel. - Influencia del níquel: mejora la resistencia a la corrosión y al calor. Existen 5 grupos de aceros inoxidables: - 1. MARTENISTICOS: Aleaciones de cromo + carbono. Características: elevada dureza, facilidad de maquinado, resistencia a la corrosión moderada. Son ferro-magnéticos. - 2. FERRITICOS: Aleaciones que contienen cromo en una estructura cristalina cúbica centrada en un cuerpo. Características: las aleaciones ferríticas son ferro magnéticas. Esta aleación no posee níquel, tiene excelente resistencia a la corrosión. La dureza no es muy alta y no se puede incrementar la misma por tratamiento térmico. - 3. AUSTENITICOS: Estructura cúbica centrada en las caras. Características: no son magnéticos, solo se pueden endurecer por trabajo en frio, excelentes propiedades criogénicas (buena ductilidad a bajas Temperaturas), son difíciles de maquinar, excelente resistencia a la corrosión, excelente factor de higiene. - 4. DUPLEX: Estructura mixta de ferrita y austenita. Características: tiene alto límite elástico, resistencia a la tracción y muy buen límite de fluencia. - 5. ENDURECIDOS POR PRECIPITACION: Aleaciones de cromo + níquel, que contienen elementos que endurecen por precipitación como cobre, aluminio o titanio. - USOS del acero inoxidable: SON TOTALMENTE RECICLABLES, industria química y petroquímica, industria de alimentos y bebidas, industria farmacéutica. Tiene MUY BAJO COSTO DE MANTENCION.

2.6.5- USOS Y APLICACIONES INDUSTRIALES 1. Aceros de construcción. 2. Aceros de herramientas. 3. Aceros inoxidables. 1) Aceros de construcción: son los aceros que se usan para la fabricación de piezas, elementos de máquinas, vehículos, etc. Las propiedades que este tipo de acero tiene son de orden mecánico, como resistencia a la tracción, tenacidad, resistencia a la fatiga, y alargamiento. - Aceros de bajo contenido de carbono: se agrupan en 2 clases: a) De 0.06% de carbono a 0.25%: con estos aceros se fabrican los puentes de trenes, grandes estructuras de estaciones, estructuras de casas, carrocerías de autos, etc. En Gral. Este acero se usa sin darle ningún tratamiento térmico posterior.

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b) De 0.25% a 0.70%: se usan en estado bruto de forja o laminación. Se suelen emplear para piezas de maquinaria en general. 2) Aceros de herramientas: usado para herramientas de corte, matrices y punzones, moldes para fundición a presión, moldes para inyección de plásticos. Requerimientos generales del servicio: resistencia al desgaste, a la deformación y rotura, al impacto y dureza a altas Temperaturas. Requerimientos de fabricación: maquinabilidad, rectificabilidad, templabilidad, soldabilidad,etc. Aleantes: aceros de alta aleación y alto carbono. Los aleantes principales son Cr, Mo, W, V. Estos le otorgan al acero la resistencia al desgaste y al reblandecimiento a alta To. Se fabricancon estándares de muy alta calidad. Métodos de fabricación: colado de pequeños lingotes seguido de forja y/o laminación, método de metalurgia en polvos y fundición de precisión.

2.6.6- PRESENTACIÓN COMERCIAL 

Angulo

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Cuadrados

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Redondo

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Te

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Planchuelas

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Chapa Laminada Caliente

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Chapa Laminada Fria

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Chapa Galvanizada

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Chapa Semillada

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Perfil Doble Tee (IPN)

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Perfil Americano (IPA)

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Perfil Europeo (IPE)

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Perfil Grey (HEB)

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Perfil Normal U (UPN)

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Perfil “U” Americano (UPA) 24

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Perfil “C” y “U”

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Metal Desplegado Pesado

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Tubos Estructurales

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Tabla Resistencia Perfil IPN

2.7.- CROMO 2.7.1- ORIGEN DEL ELEMENTO El cromo es un metal de transición, gris acerado y brillante. Es muy resistente frente a la corrosión. Su estado de oxidación más alto es el +6, aunque estos compuestos son muy oxidantes. Los estados de oxidación +4 y +5 son poco frecuentes, mientras que los estados más estables son +2 y +3. También es posible obtener compuestos en los que el cromo presente estados de oxidación más bajos, pero son bastante raros. Proceso de Obtención: Se obtiene cromo a partir de la cromita, de tres maneras diferentes:  



La cromada se obtiene comercialmente calentando a la cromadora en presencia de aluminio o silicio (mediante un proceso de reducción). Tras separar el óxido de hierro, por reducción del trióxido con aluminio por el proceso de la termita, que si se realiza a vacío se obtiene cromo del 99-99,3% de pureza. También mediante electrólisis de sales de cromo (III) se obtiene cromo del 99,95% de pureza. Su producción industrial comenzó en 1898

2.7.2- PRINCIPALES PRODUCTORES Se extrae de Sudáfrica. También se obtiene en grandes cantidades en Kazajistán, India y Turquía, los depósitos aún sin explotar son abundantes, pero están geográficamente concentrados en Kazajistán y el sur de África. 2.7.3- PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS    

Duro Frágil Punto de Fusión: 1857 °C Resistente a la corrosión.

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2.7.4- PRINCIPALES ALEACIONES Aproximadamente se produjeron en 2000 quince millones de toneladas de cromita, de la cual la mayor parte se emplea para aleaciones inoxidables (cerca de un 70%), por ejemplo para obtener ferrocromo (una aleación de cromo y hierro, con algo de carbono, los aceros inoxidables dependen del cromo, y su oxido protector). Otra parte (un 15% aproximadamente) se emplea directamente como material refractario y, el resto, en la industria química para obtener diferentes compuestos de cromo. 2.7.5- USOS Y APLICACIONES INDUSTRIALES  

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El cromo se utiliza principalmente en metalurgia para aportar resistencia a la corrosión y un acabado brillante. En aleaciones, por ejemplo, el acero inoxidable es aquel que contiene más de un 12% en cromo, aunque las propiedades antioxidantes del cromo empiezan a notarse a partir del 5% de concentración. Además tiene un efecto alfágeno, es decir, abre el campo de la ferrita y lo fija. En procesos de cromado (depositar una capa protectora mediante electrodeposición). También se utiliza en el anodizado del aluminio. En pinturas cromadas como tratamiento antioxidante. Sus cromatos (cromato de plomo) y óxidos (óxido de cromo III o verde de cromo) se emplean en colorantes y pinturas. En general, sus sales se emplean, debido a sus variados colores, como mordientes. El dicromato de potasio es un reactivo químico que se emplea en la limpieza de material de vidrio de laboratorio y, en análisis volumétricos, como agente valorante. Es común el uso del cromo y de alguno de sus óxidos como catalizadores, por ejemplo, en la síntesis de amoníaco. El mineral cromita se emplea en moldes para la fabricación de ladrillos (en general, para fabricar materiales refractarios). Con todo, una buena parte de la cromita consumida se emplea para obtener cromo o en aleaciones. En el curtido del cuero es frecuente emplear el denominado "curtido al cromo" en el que se emplea hidroxisulfato de cromo. Para preservar la madera se suelen utilizar sustancias químicas que se fijan a la madera protegiéndola. Entre estas sustancias se emplea óxido de cromo. Cuando en el corindón, se sustituyen algunos iones de aluminio por iones de cromo se obtiene el rubí; esta gema se puede emplear, por ejemplo, en láseres.

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El dióxido de cromo se emplea para fabricar las cintas magnéticas empleadas en las casetes, dando mejores resultados que con óxido de hierro debido a que presentan una mayor coercitividad.

2.7.6- PRESENTACIÓN COMERCIAL 

 

Aproximadamente se produjeron en 2000 quince millones de toneladas de cromita, de la cual la mayor parte se emplea para aleaciones inoxidables (cerca de un 70%), por ejemplo para obtener ferrocromo (una aleación de cromo y hierro, con algo de carbono, los aceros inoxidables dependen del cromo, y su oxido protector). Otra parte (un 15% aproximadamente) se emplea directamente como material refractario y, el resto, en la industria química para obtener diferentes compuestos de cromo. Se suelen “cromar” objetos de infinidad de posibilidades formales. Se realizas piezas de motos o autos entre otros de industrias automovilísticas.

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