PROPIEDADES DE LOS MATERIALES   Los materiales son necesarios para fabricar productos, por lo que debenutilizarse adecuada...
transversales     con                    inmediatas.                   respecto      a   las                   inmediatas....
Uno de los factores que limitan de forma notable la vida de un material esla alteración química que puede experimentar en ...
Por peso específico se entiende la relación existente entre el peso deuna determinada cantidad de material y el volumen qu...
Además de los materiales conductores y aislantes existen otros,denominados semiconductores, constituidos por silicio dopad...
Según esto, los sólidos con puntos de fusión mayores serán los que presentenenlaces covalentes atómicos; le siguen los com...
electrónicos; los más importantes son el hierro, el cobalto, el níquel y susaleaciones, así como los óxidos de hierro cono...
En ingeniería, procedimiento por el cual dos o más piezas de metal seunen por aplicación de calor, presión, o una combinac...
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  1. 1. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES Los materiales son necesarios para fabricar productos, por lo que debenutilizarse adecuadamente, es decir, el que mejor se adapte a sus exigencias deuso. Por ello, debemos conocer las propiedades de los materiales, que puedenclasificarse en: 1. PROPIEDADES MECÁNICAS Las propiedades mecánicas indican el comportamiento de un materialcuando se encuentra sometido a fuerzas exteriores. a. Resistencia mecánica CLASIFICACIÓN DE LOS ESFUERZOS ESFUERZOS NORMALES ESFUERZOS TANGENCIALES Son generados por pares de Son producidos por cargas que cargas, que actúan en el plano de tienden a trasladar a las secciones las secciones transversales y transversales en un determinado tienden a producir sus giros o sentido deslizamientos. Se obtiene cuando Se origina por las fuerzas efecto de exteriores, de igual pares que magnitud, actúan sobre dirección y sentido los ejes de las TRACCIÓN Y contrario, tienden a TORSIÓN secciones COMPRESIÓN estirar (tracción) o transversales, aplastar produciendo el (compresión) el giro de las material según el mismas en sus eje en que actúan. planos. Tiene lugar cuando Las fuerzas se producen pares actúan de fuerzas normales al FLEXIÓN perpendiculares al CORTE eje del cuerpo, eje, que provocan desplazando el giro de las entre sí las secciones secciones
  2. 2. transversales con inmediatas. respecto a las inmediatas. b. Elasticidad Capacidad de algunos materiales para recuperar su forma una vez queha desaparecido la fuerza que los deformaba. c. Plasticidad Habilidad de un material para conservar su nueva forma una vezdeformado. d. Dureza Es la oposición que presenta un material a ser rayado, cortado openetrado. e. Ductilidad Capacidad que presentan algunos materiales de deformarse sinromperse permitiendo obtener alambres o hilos de dicho material, bajo laacción de una fuerza, por ejemplo: cobre. f. Maleabilidad Capacidad que presentan algunos materiales de deformarse sinromperse permitiendo obtener láminas delgadas, bajo la acción de una fuerza,por ejemplo: cobre. g. Fatiga Deformación o rotura de un material si se le somete a la acción decargas periódicas (alternativas o intermitentes) con cargas menores a la derotura del material al actuar un número de veces o un tiempo determinado. h. Fragilidad Capacidad de un material de romperse con escasa deformación. Larotura frágil absorbe poca energía, a diferencia de la rotura dúctil, que absorbemucha energía. i. Resiliencia Es la magnitud que cuantifica la cantidad de energía absorbida porunidad de superficie al romperse por efecto de un impacto. Se mide con elensayo Charpy. 2. PROPIEDADES QUÍMICAS
  3. 3. Uno de los factores que limitan de forma notable la vida de un material esla alteración química que puede experimentar en procesos de oxidación ocorrosión. Por ello, resulta imprescindible conocer las propiedades químicas delos materiales para así poder determinar su mayor o menor tendencia a sufrirprocesos de este tipo. a. Oxidación: Cuando un material se combina con el oxígeno, transformándose enóxidos más o menos complejos, se dice que experimenta una reacción deoxidación. De una forma esquemática, se puede representar el proceso deoxidación de la siguiente manera:Material + Oxígeno= Óxido del material ± energíaEl signo + que precede a la energía indica que la reacción es exotérmica y, enconsecuencia, transcurre hacia la formación del óxido. En cambio, si lareacción es endotérmica (signo - para la energía), puede deducirse que elmaterial será de difícil oxidación. b. Corrosión Cuando la oxidación de un material concreto se produce en un ambientehúmedo o en presencia de otras sustancias agresivas, se denomina corrosión.Ésta es mucho más peligrosa para la vida de los materiales que la oxidaciónsimple, pues en un medio húmedo la capa de óxido no se deposita sobre elmaterial, sino que se disuelve y acaba por desprenderse. La corrosión no se verifica de una manera uniforme, sino que existendeterminados puntos del material donde el ataque es mayor. Esto da lugar a laformación de importantes fisuras, que pueden llegar a producir una rotura porfatiga o una fractura frágil del material, si éste se encuentra soportando unatensión de forma cíclica (cambiando de sentido o de intensidadperiódicamente) o bien a baja temperatura. 3. PROPIEDADES FISICAS Las propiedades físicas se deben al ordenamiento en el espacio de losátomos de los materiales. Las más relevantes son las cinco siguientes: a. Densidad y peso específico Se denomina densidad a la relación existente entre la masa de unadeterminada cantidad de material y el volumen que ocupa. Su unidad en elSistema Internacional es el kg/m3. La magnitud inversa de la densidad seconoce como volumen específico.
  4. 4. Por peso específico se entiende la relación existente entre el peso deuna determinada cantidad de material y el volumen que ocupa. Su unidad en elSI es el N/m3. Para determinadas aplicaciones, como por ejemplo en el caso de lanavegación aérea, estas propiedades resultan determinantes para elegir uno uotro material. b. Propiedades eléctricas Todas las sustancias, en mayor o menor grado, son conductoras de lacorriente eléctrica y también, según ciertas características de construcción ynaturaleza, ofrecen una resistencia al paso de la corriente. Todas estas propiedades condicionan, en muchos casos, el destino deun material en concreto. Así, por ejemplo:. Los cables utilizados en la transmisión de energía eléctrica habrán de ofreceruna pequeña resistencia para evitar al máximo las posibles pérdidas deenergía.. En cambio, los materiales de elementos calefactores deben presentar unaresistencia apreciable para que en ellos se libere, por efecto Joule, una grancantidad de calor. La resistencia eléctrica de un material conductor depende, entre otrosfactores, de su naturaleza; es decir, de la presencia de electrones móviles enlos átomos y de su grado de movilidad ante la acción de un campo eléctrico. Esta propiedad, específica de cada sustancia, se denomina resistividad(?); se define como la resistencia que ofrece al paso de la corriente unelemento de ese material de 1 metro de longitud y de 1 m2 de sección. Semide en O.m. Los metales son, en general, buenos conductores de la corrienteeléctrica, pues su estructura interna es muy ordenada y los electrones no seencuentran sujetos a un determinado átomo. En cambio, la madera, loscompuestos cerámicas, los polímeros... poseen resistividades muy altas,debido a que los electrones de sus átomos carecen prácticamente demovilidad; se dice que son malos conductores de la electricidad. De acuerdo con su resistividad, los materiales se clasifican enconductores, utilizados en cables de transmisión (? muy pequeño), y aislantes(? muy grande), según que permitan fácilmente o impidan casi por completo elpaso de la corriente eléctrica a través de ellos.
  5. 5. Además de los materiales conductores y aislantes existen otros,denominados semiconductores, constituidos por silicio dopado con impurezasde tipo n (arsénico, fósforo) o de tipo p (galio, boro), que son la base de todoslos componentes electrónicos. c. Propiedades térmicas Las propiedades térmicas son aquéllas que están íntimamenterelacionadas con la temperatura y que, lógicamente, determinan elcomportamiento del material en unas condiciones dadas. Mencionaremos las siguientes:Dilatación térmica, la mayoría de los materiales aumentan de tamaño (sedilatan) al aumentar su temperatura, siempre que no se produzcan cambios defase. El origen de la dilatación térmica reside en que al aumentar latemperatura aumentan las vibraciones de las partículas (moléculas, átomos oiones) del material, lo que da origen a una mayor separación entre ellas.Calor específico, se define el calor específico (C) de una sustancia como lacantidad de energía calorífica que es preciso aportar a la unidad de masa dedicha sustancia para elevar su temperatura en un grado, sin que se presentencambios de fase. Se mide en J / (kg. K) en el Sistema Internacional, aunquetambién suele ser frecuente expresarlo en cal / (g. °C). Así, la energíacalorífica, Q, que será necesario comunicar para que una masa m de unadeterminada sustancia pase de una temperatura T1 a otra mayor T2 será: Q =m. C . (T2 - T1)Temperatura de fusión, al calentar un sólido, el movimiento vibratorio de suspartículas se va haciendo cada vez más amplio, produciéndose la dilatación;pero si se continúa aumentando la temperatura llega un punto en el que lamagnitud de las vibraciones es tal que la estructura del material no se puedemantener y se produce su fusión. La temperatura a la que esto sucede recibe elnombre de temperatura de fusión, la cual varía ligeramente con la presión. Latemperatura de fusión a presión normal se conoce como punto de fusión. Éstaes una propiedad característica de cada sustancia y sirve en muchas ocasionespara identificarla. En casi todas las sustancias, salvo unas pocas -entre las quese encuentra el agua-, la fusión va acompañada de un aumento de volumen.“El punto de fusión de un sólido será tanto mayor cuanto mayores sean lasfuerzas que mantienen unidas a sus partículas constituyentes (fuerzas decohesión)”.
  6. 6. Según esto, los sólidos con puntos de fusión mayores serán los que presentenenlaces covalentes atómicos; le siguen los compuestos iónicos, los metálicos y,por último, los covalentes moleculares.Si no se modifica la presión, mientras dura la fusión de una sustancia latemperatura permanece constante. Esto se debe a que toda la energíasuministrada en forma de calor se invierte en romper la estructura interna delsólido. Al calor que es preciso comunicar a la unidad de masa de una sustanciaque se encuentra a la temperatura de fusión para que se produzca el paso delestado sólido al líquido se denomina calor latente de fusión. Y al contrario, elcalor que la unidad de masa de una sustancia desprende al pasar del estadolíquido al sólido se denomina calor latente de solidificación.Conductividad térmica, la transmisión del calor por conducción se verifica através de los cuerpos desde los puntos de mayor a los de menor temperatura,y se debe a los choques de los átomos y de las partículas sub atómicas entresí.La conductividad térmica (K) es un parámetro indicativo del comportamientode cada cuerpo frente a este tipo de transmisión de calor Las unidades de laconductividad térmica K en el Sistema Internacional son W/(m.K).La conductividad térmica depende fundamentalmente de:- La naturaleza de los cuerpos.- La fase en la que se encuentran.- La composición.- La temperatura. d. Propiedades magnéticas Teniendo en cuenta su comportamiento frente a un campo magnéticoexterior, los materiales se pueden clasificar en tres grupos diferentes:. Materiales diamagnéticos. Se oponen al campo magnético aplicado, de talforma que en su interior el campo magnético es más débil. Son materialesdiamagnéticos: bismuto, mercurio, oro, plata, cobre, sodio, hidrógeno,nitrógeno, etc.. Materiales paramagnéticos. El campo magnético en su interior es algo mayorque el aplicado; ejemplos de materiales paramagnéticos son el aluminio,magnesio, platino, paladio, oxígeno, etc.. En el interior de los materiales ferromagnéticos el campo magnético esmucho mayor que el exterior. Estos materiales se utilizan como núcleosmagnéticos en transformadores y bobinas en circuitos eléctricos y
  7. 7. electrónicos; los más importantes son el hierro, el cobalto, el níquel y susaleaciones, así como los óxidos de hierro conocidos frecuentemente comoferritas y utilizados en circuitos electrónicos. e. Propiedades ópticas Cuando la luz incide sobre los cuerpos, éstos se pueden comportar detres maneras distintas:. Los cuerpos opacos absorben o reflejan totalmente la luz, impidiendo quepase a su través.. Los cuerpos transparentes transmiten la luz, por lo que permiten ver a travésde ellos.. Por último, el tipo de cuerpos denominados translúcidos dejan pasar la luz,pero impiden ver los objetos a su través. Al incidir la luz sobre la superficie de un cuerpo, una parte de ella serefleja; parte se transmite a través del cuerpo; otra parte se difunde, es decir,sufre una reflexión no especular en múltiples direcciones y, por último, la luzrestante la absorbe el cuerpo, aumentando su energía interna. El color quepresenta un cuerpo se debe precisamente a la luz reflejada si el cuerpo esopaco, o a la que pasa a través de él si es transparente o translúcido. 4. PROPIEDADES TECNOLÓGICAS Están relacionadas con los procedimientos de transformación de losmateriales. a. Colabilidad Propiedad que tiene relación con la fluidez que adquiere un material unavez alcanzada la temperatura de fusión. Tiene gran importancia en procesosde fundición, en los cuales a través del vertido de metal fundido sobre unmolde hueco, por lo general hecho de arena, se obtienen piezas metálicas.Para que un material logre una fluidez adecuada para que el proceso defundición se lleve a cabo con éxito, es necesario que la temperatura de coladasobrepase unos 110ºC la temperatura de fusión, para evitar problemas deendurecimiento precoz del material b. Forjabilidad Propiedad de los materiales para deformarse mediante golpes cuando elmaterial se encuentra a una temperatura relativamente elevada, c. Soldabilidad
  8. 8. En ingeniería, procedimiento por el cual dos o más piezas de metal seunen por aplicación de calor, presión, o una combinación de ambos, con osin al aporte de otro metal, llamado metal de aportación, cuya temperaturade fusión es inferior a la de las piezas que han de soldarse. El procedimiento de soldadura por presión original es el de soldadura defragua, practicado durante siglos por herreros y artesanos. Los metales secalientan en un horno y se unen a golpes de martillo. Esta técnica se utilizacada vez menos en la industria moderna. d. Maquinabilidad Propiedad que determina la capacidad de mecanización de un material. Estárelacionada con los procesos en los cuales existe arranque de material o virutacomo:Cizallado, proceso por el cual se corta una plancha o una pieza metálica en fríopor medio de tijeras o cizallas.Torneado, operación que consiste en trabajar una pieza en un torno,máquina-herramienta en la que se asegura y se hace girar la pieza a trabajar,para pulirla o labrarla. Existen varios tipos de torneado como el simple o rectoy el cónico y hora.Taladrado, operación que consiste principalmente en la abertura,agrandamiento, corte y acabado de agujeros en una pieza.También están el fresado, el cepillado y el rectificado entre otros procesos queinvolucran maquinabilidad.

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