El Acero

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El Acero:

El acero es una fundición de hierro (fierro) a la que se le reduce el contenido en carbono por debajo del 1,7% y eliminar el resto de las impurezas.

Métodos de Obtención del Acero:

Existen varios métodos para la transformación de la fundición de hierro (fierro) en acero:
  • Método del Convertidor: fue introducido por Bessemer y posteriormente modificado para otros tipos de HIerro por Thomas. 
     
    En el método Bessemer se tiene un convertidor (especie de hormigonera) que es una pieza de acero recubierto interiormente por material refractario, que en este caso es de ladrillo Sílicilos. Se llena el convertidor con la fundición, y se cambia de posición. 
     
    Se echa aire por los sopletes, que reacciona con las impurezas y arde el carbono. Las impurezas se transforman en óxidos y salen con las llamas mientras que otras quedan retenidas en el recubrimiento.

    La reacción tiene lugar en 15-20 minutos. De cada vez se tratan 30-50 toneladas de acero por cada convertidor.

    Da buenos resultados con una serie de fundidores, pero cuando el hierro contiene gran cantidad de fósforo, este se transforma en óxido a temperaturas altas y no se elimina. Al enfriarse se mezcla con el hierro, quedando un material frágil.
  • Método Thomas: ideo cambiar el recubrimiento poniéndolo con ladrillos o bloques de dolomita, que es carbonato cálcico magnésico.

    Cuando el fósfor se transforma en óxido, reacciona con las paredes y las transforma en fosfato cálcico, que es una sustancia insoluble y muy estable. Una vez que se hayan transformado ciertas cantidades, las paredes se desgastan, con lo que se cambian los bloques.

    Las paredes arrancadas y molidas se pueden utilizar como abonos, ya que este abono con fósforo, calcio o magnesio ese alcalino y además aporta oligoelementos. Se llama "escoria Thomas".
  • Método L-D: consiste básicamente en lo siguiente: está recubierto interiormente con material refractario. Se echa la fundición y se inyecta oxígeno sobre la superficie a una presión de 6-15 atmósferas. Simultáneamente se inyecta óxido cálcico. Se produce un oleaje que hace que la superficie se renueve continuamente, con lo que toda la fundición reacciona con oxígeno y CaO. 

    Arde el carbono y el color de la llama es diferete, en función de las impurezas que contiene. Las impurezas salen en forma de polvillo.
  • Método Siemens-Martin: está basado en un horno de poca profundidad y superficie considerable e intercambiadores, para hacer circular el aire. Hace falta calentar el hierro para mantenerlo fundido. Se le incorpora chatarra u óxido férrico para que el oxígeno oxide las impurezas.

    Se mantiene el calentamiento durante 4-8 horas y se inyecta aire. La mecha se mantiene con gas de Tragante y los intercambiadores de calor intercambian gas y aire.

    Este tipo de aceros se obtienen eliminando las impurezas y dejando el Hierro con menos del 1,7% de carbono.
Además de estos están los aceros especiales, que son aceros con cantidades controladas de cromo, molibdeno, vanadio, níquel, etc. Para su obtención se realiza la fusión en hornos eléctricos, que pueden ser:
  • Directos: con una diferencia de potencial de miles de voltios, salta la corriente y se eleva la temperatura, manteniedo el material fundido
  • Inducción: es como un gran transformador. En las vasijas se echa la fundición. Por la espira circula gran intensidad, con lo que se consigue elevar lo suficiente la temperatura para mantener fundido el material.
Antiguamente se distinguían tres clases de aceros: acero, hierro forjado, fundición.

Hierro (más del 1,7% de carbono)
Acero (menos del 1,7% de carbono)

En el hierro existen una serie de variedades alotrópicas que dependen de la temperatura.

Si enfriamos lentamente, puede organizarse el cristal en cada una de estas variedades, pero esto no ocurre si lo hacemos rápidamente, obteniendose unos cristales inestables.

A veces, en función del tratamiento térmico, se modifican unas propiedades en favor de otras. Por ejemplo, para obtener un acero flexible se pierde dureza.

Las cualidades de los productos de las aleaciones que contienen hierro son diferentes en función de los materiales que contenga.

Por ejemplo, del caso más sencillo, hierro contaminado con carbono, existen más de 7 formas cristalinas diferentes, cada una con una temperatura característica. Algunas de ellas son: ferrita, grafito, sementita, ostenita, magtensita, ledeunita, perlita...
 versión 1 (10/09/2015)