Materiales metálicos y propiedades

TEMA 1:TEMA 1:
MATERIALESMATERIALES
METÁLICOS.METÁLICOS.
PROPIEDADES DEPROPIEDADES DE
LOS MATERIALES.LOS MATERIALES.
TECNOLOGÍATECNOLOGÍA 3º ESO3º ESO
Presentación realizada por Juan Antonio Pulido.Presentación realizada por Juan Antonio Pulido.
Dpto. de Tecnología. I.E.S. luís de Morales. Arroyo de la luz. Cáceres.Dpto. de Tecnología. I.E.S. luís de Morales. Arroyo de la luz. Cáceres.

ÍNDICE DEL TEMA 1:
1.1. Definición de:
Materia, material, elemento, sustancia.
1.2. Los materiales:
Clasificación.
1.3. Materiales férricos:
Definición.
Tipos.
El descubrimiento del hierro.
Minerales de hierro.
Obtención del mineral.
Obtención del metal. Altos hornos.
Hierro, acero y fundición: propiedades y
Aplicaciones.

1.4. Metales no férricos:
Definición.
Clasificación.
Cobre y aleaciones.
Aluminio y aleaciones.
Magnesio.
1.5. Propiedades de los materiales:
Clasificación.
Algunas propiedades.
Ensayos de materiales.

1.1. Definiciones1.1. Definiciones

1.1. Definiciones.
• Buscar en el diccionario las siguientes
definiciones:
Materia.
Material.
Elemento.
Sustancia.
Metal.
No metal.
Aleación.

1.1. Definiciones.
Materia:
Es todo aquello que tiene localización espacial,
posee
una cierta cantidad de energía, y está sujeto a
cambios en el tiempo y a interacciones con aparatos
de
medida.

1.1. Definiciones.
Material:
Es un elemento que puede transformarse y
agruparse en un conjunto. Los elementos del
conjunto pueden tener naturaleza real (tangibles),
naturaleza virtual o ser totalmente abstractos. Por
ejemplo, el conjunto formado por cuaderno,
temperas, plastilinas, etc. se le puede denominar
materiales escolares. El conjunto de cemento,
acero, grava, arena, etc. se le puede llamar
materiales de construcción.

1.1. Definiciones.
Elemento:
Un elemento químico es un tipo de materia
constituida por átomos de la misma clase.
En teoría de conjuntos, un elemento o miembro
de un conjunto (o familia de conjuntos) es un objeto
atómico que forma parte de ese conjunto (o
familia).
Elemento arquitectónico es cada una de las partes
funcionales, estructurales o decorativas de una
obra arquitectónica, de modo que cada uno de ellos
funcionaría como una palabra del lenguaje
arquitectónico del que la arquitectura sería el texto.

1.1. Definiciones.
Sustancia:
En el ámbito de las ciencias químicas, sustancia o
substancia es toda porción de materia que
comparte determinadas propiedades intensivas.
Se emplea también el término para referirse a la
clase de materia de la que están formados los
cuerpos.

1.1. Definiciones.
Metal:
Los elementos químicos caracterizados por ser
buenos conductores del calor y la electricidad.
Poseen alta densidad y son sólidos en temperaturas
normales (excepto el mercurio).

1.1. Definiciones.
No metal:
Se denomina no metales, a los elementos químicos
opuestos a los metales pues sus características son
totalmente diferentes.

1.1. Definiciones.
Aleación:
Una aleación es una combinación, de propiedades
metálicas, que está compuesta de dos o más
elementos, de los cuales, al menos uno es un metal.

1.2. Los1.2. Los
MaterialesMateriales

1.2. los materiales.
Clasificación:
a) Atendiendo a su origen
b) Atendiendo a su estructura interna y constitución

Atendiendo a su origen:

Materiales naturales: aquellos que se encuentran y
se utilizan tal como están en la naturaleza.
Ejemplos: madera, carbón, petróleo, materiales
pétreos.

Materiales naturales: aquellos que se encuentran y se
utilizan tal como están en la naturaleza.
Ejemplos: madera, carbón, petróleo, materiales pétreos.
Materiales transformados o artificiales: aquellos que se
obtienen a partir de los materiales naturales, que
actúan como materia prima.
Ejemplos: la cerámica, el vidrio, aleaciones
metálicas, el papel, la gasolina.

Materiales naturales: aquellos que se encuentran y se
utilizan tal como están en la naturaleza.
Materiales transformados o artificiales: aquellos que se
obtienen a partir de los materiales naturales, que actúan
como materia prima.
Materiales sintéticos: aquellos que se obtienen
mediante procedimientos artificiales de
transformación. No existen en la naturaleza.
Ejemplos: plásticos, caucho sintético.

Atendiendo a su origen (ejemplo):
Materiales naturales
Materiales artificiales o
transformados
Materiales sintéticos

Atendiendo a su estructura interna y constitución:

Metales
Y
No metales

hierro
ferrosos acero
fundiciones
metales
pesados
no ferrosos ligeros
ultraligeros

plásticos
madera y derivados
papel y derivados
no metales: cerámica y porcelana
vidrio
materiales textiles
materiales pétreos
orgánicos

1.2. Clasificación de los materiales
Clasificación
de los
materiales
Según su origen
Según su
estructura interna y
constitución
Naturales
Artificiales
sintéticos
metales No metales
Ferrosos
(metal base hierro)
Madera papel cerámica
Vidrio plástico textiles
Porcelana pétreos
orgánicos
No ferrosos
(metal base otro metal)
Hierro puro
Acero
fundición
Pesados
Ligeros
ultraligeros

1.3. Materiales1.3. Materiales
Férricos oFérricos o
FerrososFerrosos

1.3. Materiales férricos
Definición: son aquellos materiales cuya base
fundamental está constituida por el metal hierro
Pero también vamos a definir dos conceptos muy
importantes en la obtención de los metales:
Metalurgia: es el conjunto de procesos de
obtención de los metales a partir de sus minerales.
Siderurgia: es la metalurgia del hierro y sus
aleaciones (aceros y fundiciones)

El descubrimiento del hierro
•El primer objeto de hierro que se fabricó,
mediante el proceso de forja, se hizo tal vez
partiendo del hierro procedente de los meteoritos.
La técnica de darle forma fue la misma que la
usada para el trabajo de la piedra, se forjaba en frío
a base de darle porrazos al meteorito, que era
prácticamente todo hierro.

El forjado es una operación que consiste en
someter a un metal en caliente a un golpeteo
continuado, hasta obtener la forma y dimensiones
deseadas. Se realiza en caliente, muy caliente,
para que el metal disminuya su resistencia a la
cohesión y sea mas fácil deformarlo.

En las pirámides de Egipto se han sacado objetos
hechos de hierro con una antigüedad de 9000 años.
También de la misma época En Mesopotamia se
han encontrado objetos de hierro, anillos y
amuletos.

La Edad de Hierro
es el período en el cual se descubre y populariza
el uso del hierro como material para
fabricar armas y herramientas.
En algunas sociedades antiguas, las
tecnologías metalúrgicas necesarias para poder
trabajar el hierro aparecieron en forma
simultánea con otros
cambios tecnológicos y culturales, incluyendo
muchas veces cambios en la agricultura,
las creencias religiosas y los estilos artísticos,
aunque este no ha sido siempre el caso.

La Edad de Hierro es el último de los tres
principales períodos en el sistema de las tres
edades (cobre, bronce y hierro), utilizado para
clasificar las sociedades prehistóricas, y está
precedido por la Edad de Bronce.
La fecha de su aparición, duración y contexto
varía según la región estudiada. La primera
aparición conocida de sociedades con el nivel
cultural y tecnológico correspondiente a la Edad de
Hierro se da en el siglo XII a. C. en varios lugares a
la vez.

Proceso de extracción de los minerales
de hierro.
El hierro que utilizamos en la vida diaria en
forma de metal lo sacamos de los minerales que
contienen hierro, y estos minerales los sacamos de
las minas, que pueden ser a cielo abierto o
subterráneas.

Los minerales que contienen hierro son:
• Hematites (Fe2 O3)
• Magnetita (Fe3 O4) piedra magnética
• Limonita (FeO(OH)) limón, es amarilla
• Siderita (Fe CO3)
• Pirita (Fe S2) “el oro de los tontos”
• Etc.

Fotos de algunos minerales:
Hematites roja y negra. Fe2 o3

Magnetita. Fe2 o4 piedra magnética

Limonita feo (oh) color limón

pirita fe s2 ¡¡¡el oro de los tontos!!!

Obtención del mineral de hierro desde la mina.
En la mina el mineral de hierro se encuentra
mezclado con otras impurezas (tierra, arena, etc.)
Todo este primer producto se llama “ todouno ”
formado por bloques de diferentes tamaños.
Se sacan de la mina en vagonetas o cintas
transportadoras, si la mina es subterránea, o en
camiones gigantes o “dumpers”, si la mina es a
cielo abierto.

El todouno está formado por el propio mineral,
mena, y el resto de elementos que no son mineral,
llamado ganga o estériles.
Todo el mineral se transporta a la planta de
cribado, en donde se separa la mena de la ganga. Se
fragmenta y se tritura hasta transformarlo en una
arena de unos 2 mm de diámetro.
El “todouno” molido se pasa por unos
concentradores que separan la mena de los estériles.

Esta mena ya concentrada de mineral de hierro se
transporta a los altos hornos (industria siderúrgica)
donde se fundirá para obtener el primer hierro
fundido o arrabio.
El transporte se realiza normalmente en trenes
especiales muy largos o en barcos. En camiones no
es normal ya que saldría bastante caro.

Vídeo sobre minas de hierro.
http://www.youtube.com/watch?v=disHYvtp-Ig

La industria siderúrgica. Los altos hornos.
El mineral de hierro se transporta a los altos
hornos para fundirlo y así obtener el primer metal de
hierro, llamado arrabio.
¿qué es un alto horno?
El dispositivo habitual para obtener hierro a
partir de sus minerales es el denominado horno alto.
Se trata de una instalación compleja cuyo principal
objetivo es la obtención de arrabio, es decir, hierro
con un contenido en carbono que oscila entre el 2,6
% Y el 6,7 % que contiene otras cantidades de
silicio, manganeso, azufre y fósforo que oscilan en
torno al 0,05 %.

El cuerpo central de la instalación denominada
horno alto está formado por dos troncos de cono
colocados uno sobre otro y unidos por su base más
ancha.
Su altura oscila entre los 30 y los 80 m y su
diámetro máximo está comprendido entre los 10 y
los 14 m.
La pared interior está construida de ladrillo
refractario y la exterior es de acero. Entre ambas
pasan los canales de refrigeración.

La parte superior del horno alto se denomina
tragante.
Se compone de dos tolvas en forma de campana,
provistas de un dispositivo de apertura y cierre que
evita que se escapen los gases en el momento de la
carga del material.

El alto horno se carga por la parte superior,
tragante, con mineral de hierro, carbón de coque y
fundente (piedra caliza), en una proporción de
2000kg – 1000kg – 500kg.
El carbón de coque hace de combustible necesario
para la fusión del hierro y el fundente se encarga
de arrastrar la ganga del mineral y las cenizas.
Por la parte inferior se inyecta aire comprimido
para que se realice la combustión del carbón y así
se funda el mineral, separándose por un lado el
metal de hierro y por otro la escoria.
Los gases de la combustión salen por la parte
superior y se hacen pasar por unos filtros que lo
limpian de sustancias sólidas y gases nocivos.

Cuando se funde el mineral el hierro se
“chorrea” hacia el fondo del alto horno, por ser de
mayor peso, y el resto de los materiales quedan
“flotando” encima del hierro fundido.
La extracción de la escoria y el hierro fundido se
lleva a cabo a través de dos orificios situados en la
parte inferior, denominados bigotera y piquera.
Por la bigotera se extrae la escoria que sobrenada.
Ésta suele emplearse como subproducto para la
obtención de abonos y cementos especiales,
llamados de clinquerización.
Por la piquera sale el hierro fundido, que se
denomina arrabio, hierro colado ofundición de primera
fusión.

Las escorias son los deshechos de los altos
hornos. Se producen muchísimas, por lo que hay
que darles una utilidad. Al ser un material poroso y
de poco peso, se parece a la lava de los volcanes, se
utiliza para aislamiento, fabricación de carreteras,
suelos porosos, macetas, fabricación de cemento,
etc.

El arrabio fundido se vierte directamente en
torpedos (un vagón) y se transporta a las lingoteras
(moldes) para obtener “tochos” y almacenarlos, o a
los convertidores (otro tipo de horno) donde se
transformará en acero.

Una vez iniciado el proceso, los hornos altos
funcionan de manera continua y sólo se apagarán
cuando sea necesario efectuar reparaciones, como
consecuencia del desgaste del material refractario
del recubrimiento de sus paredes.

El hierro de primera fusión, o “arrabio”, no tiene a
penas utilidad, es un hierro quebradizo y blando,
con mucho carbono y de poca resistencia. Hay que
afinarlo para darle calidad y resistencia.
Al disminuir la cantidad de carbono que lleva el
hierro se consiguen los aceros y las fundiciones
(hierro de fundición). Esto se consigue mediante los
hornos convertidores.

Se considera hierro puro al que tiene menos del
0,03% de carbono.
El acero tiene una proporción de carbono entre
este 0,03% hasta el 1,76%.
Y el hierro de fundición, o simplemente fundición,
va entre el 1,76% y el 6,67% de carbono.

Vídeo sobre el funcionamiento de un alto horno
http://youtu.be/-tYQ_qd4Lt4

Obtención de las aleaciones de hierro: aceros y
fundiciones.
Aleación: Una aleación es una combinación de dos
o más elementos, de los cuales, al menos uno es un
metal. Las aleaciones están constituidas por
elementos metálicos como Fe (hierro), Al
(aluminio), Cu (cobre), Pb (plomo), y no metales
como: P (fósforo), C (carbono), Si (silicio), S
(azufre), As (arsénico).
La finalidad de una aleación es mejorar las
propiedades del metal base (el de mas proporción).
Hacerle mas resistente (vigas), inoxidable, mas duro
(herramientas de corte), mas elástico (muelles), mas
tenaz, etc.

Obtención de los aceros.
El acero es una aleación de hierro con una
proporción de carbono que va desde un 0,03% hasta
un 1,76%.
Es blanco grisáceo, de brillo metálico, muy
resistente a los esfuerzos, dúctil y maleable, muy
tenaz, se puede mecanizar, soldar y forjar.
Por sus buenas propiedades es el metal mas
utilizado en la tierra por el ser humano,
especialmente en las construcciones de estructuras,
máquinas y mecanismos.
Existe una enorme variedad de aceros en función
de su utilidad y de los metales aleados con el hierro
y el carbono.

Diagrama hierro – carbono para el acero

Para obtener el acero hay que ajustar la
proporción de carbono que lleva el arrabio entre
los niveles del 0,03% y el 1,76%. Para ello hay que
mezclar el carbono con oxígeno en una combustión
a 1400ºC y obtener co2, que se expulsa como gas.
Así vamos eliminando el carbono hasta la
proporción determinada del acero que queremos
obtener.
C + 2 O = CO2
Todo este proceso de obtención de los aceros se
hace en las “acerías”.
El horno donde se realiza esta combustión se
llama horno convertidor, porque convierte el arrabio
en acero y lo “afina”.

Sección de un horno convertidor

Electrodos de un horno eléctrico

Descarga de acero de un horno eléctrico

Cuando el acero ya está líquido en el horno
convertidor, se echa a una cuchara gigante para
transportarlo a la zona de colada continua donde se
solidificará en perfiles comerciales (vigas, barras,
alambres, chapas, etc.) o en lingotes grandes para
su almacenamiento.

Fabricación de lingotes para el almacenamiento

Colada continua para fabricar chapa

Colada continua para fabricar alambre

Trenes de laminación en caliente para perfiles

Trenes de laminación en caliente para planchas

Clasificación de los aceros
Hay centenares de tipos de aceros. Cada uno con
unas propiedades y aplicaciones diferentes.
Inoxidables, elásticos, duros, tenaces, para
herramientas, etc.
Cada acería puede clasificar sus aceros de forma
diferente a los demás. Incluso cada país tiene su
clasificación específica.
En Estados Unidos se clasifican con tres normas:
A.I.S.I. (american iron and steel institute)
S.A.E. (society of automotive engineers)
A.M.S. (aeronautical material specifications)
En Italia
U.N.I. (ente nazionale italiano di unificazione)

En Francia
N.F. (association francaise de normalization)
En Alemania
D.I.N. (deutscher normenausschuss)
Y en España también
I.H.A. (instituto del hierro y el acero)
U.N.E. (una norma española)
I.N.T.A. (instituto español de técnica
aeroespacial)
Como son demasiadas instituciones y demasiados
países, se ha desarrollado una norma internacional
para clasificar los aceros y así no romperse la
cabeza con las equivalencias entre todas y cada una.
En España Esta norma es la UNE-EN 10020:2001 y la
UNE 36010.
Internacionalmente se utiliza la ISO-3506.

Clasificación de los aceros según NORMA UNE 36010:
Seri
e

Grupo

Propiedades /Aplicaciones

Finos
para
constr
ucción.
1. Finos al carbono.
2 y 3. Aleados de gran
resistencia.
4. Aleados de gran
elasticidad.
5 y 6. De
cementación.
7. De nitruración.
Propiedades: No aleados, más duros cuanto más carbono, pero resisten mejor los choques.
Aplicaciones: en construcción
Para
usos
especia
les.
1. De fácil
mecanización.
2. De fácil soldadura.
3. Con propiedades
magnéticas.
4. Con dilatación
térmica especial.
5. Resistentes a la
fluencia.
Propiedades: Son aceros aleados o tratados térmicamente.
Aplicaciones: 1 y 2. Tortillería, tubos y perfiles.
3. Núcleos de transformadores y motores eléctricos.
4. Uniones entre materiales distintos sometidos a elevadas temperaturas.
5. Instalaciones químicas y refinerías.
Resiste
ntes a
la
oxidaci
ón y la
corrosi
ón.
1. Inoxidables.
2 y 3. Resistentes al
calor.
Propiedades: Las debidas a la adición de cromo y níquel.
Aplicaciones: 1. Cuchillería, máquinas hidráulicas, instalaciones sanitarias, piezas en
ambientes corrosivos.
2 y 3. Hornos, piezas de motores de explosión, en general piezas sometidas a corrosión y
temperatura.
Para
herram
ientas.
1. Al carbono.
2,3 y 4. Aleados para
herramientas.
5. Rápidos.
Propiedades: Aceros aleados y sometidos a tratamientos térmicos, dureza, tenacidad,
resistencia al desgaste y a la deformación por calor.
Aplicaciones: 1. Maquinaría de trabajos ligeros, carpintería y agrícola.
2, 3 y 4. Para maquinaría de trabajos más pesados.
5 Para trabajos de desbaste y mecanización rápida.
De
moldeo
1. De usos generales.
2. de baja radiación.
Propiedades: Maleables, para poder ser vertidos en moldes de arena.
Aplicaciones: Piezas de forma geométrica tortuosa, solo se distinguen de los demás aceros

Vídeo sobre la fabricación del acero.
http://youtu.be/riQQtxhCzWs

Acería. Convertidores al oxígeno.
http://youtu.be/P36_JaUoJlg

Así se hace el acero.
http://www.youtube.com/watch?v=XNq-xpkbPv8

Obtención de las fundiciones
Como ya hemos dicho la fundición es una aleación
de hierro y carbono con una cantidad de carbono entre
el 1,76% y el 6,67%
Se obtienen a partir del hierro de primera fusión
o arrabio, realizando otra fusión o afino en un
horno llamado de cubilote.
El horno de cubilote es un horno vertical,
cilíndrico, recubierto interiormente con ladrillo
refractario y un forro exterior de acero. es parecido
a un alto horno pero de dimensiones mas pequeñas.
Puede tener una altura de hasta 10m y un
diámetro de 1 a 3m.
Se carga por la parte vertical, como los altos
hornos, con hierro, carbón de coque y fundente, de
forma alternada. Una vez lleno se inyecta aire por
las toberas inferiores avivando la combustión.

Cuando el metal se ha fundido y depositado en el
fondo, se retira la escoria por su canal de descarga
y la fundición (hierro de fundición) por el otro
canal de descarga.
Este hierro de fundición se recoge en una cuchara
de colada (recipiente parecido a una maceta), se
transporta y se vierte en el molde para obtener las
piezas fundidas.
Horno
Cuchara

Vídeo sobre el horno de cubilote
http://youtu.be/6b78uYuNmlM

Fundición en horno cubilote.
http://youtu.be/CzImVZSUEl8

Propiedades de las fundiciones
• Tienen un contenido de carbono entre el 1,76% y
el 6,67%.
• Tienen muy baja resistencia al choque y son muy
quebradizas.
• Son poco dúctiles y maleables.
• No son forjables ni soldables.
• Resisten a la corrosión mejor que los aceros, se
oxidan menos.
• Su principal característica es la colabilidad, osea,
la facilidad para obtener con ellas piezas
fundidas y obtenidas en moldes. De ahí el
nombre de “hierro de fundición”.

Aplicaciones de las fundiciones
• Su principal aplicación la realización de piezas
por fundición en moldes, con formas complicadas
y difíciles.
• Para fabricar bancadas de máquinas y motores
ya que se oxida poco y absorbe muy bien las
vibraciones.
• Para fabricar farolas, bancos de parques,
alcantarillas, tuberías, turbinas para embalses,
etc.

Aplicaciones de las fundiciones

1.4. metales no1.4. metales no
férricos.férricos.

1.4. metales no férricos.
Definición: son aquellos metales y sus aleaciones
cuyo elemento principal no sea el hierro. Por lo tanto
comprende todos los metales a excepción del hierro.
Por sus buenas cualidades mecánicas, facilidad
de obtención y economía, el hierro y sus aleaciones
son los metales más utilizados en la industria y en
la vida diaria.
Su producción mundial es veinte veces superior a
la de todos los metales y aleaciones restantes.

Pero hay una gran multitud de necesidades en
las que se utilizan otros metales, ya que el hierro y
sus aleaciones tienen también defectos, el más
grave es que se oxida y se corroe con facilidad.
Por el contrario, los metales no ferrosos resisten
mucho mejor a la oxidación y corrosión
atmosférica.
Pero no es ésta la única cualidad frente al
hierro. Se moldean y se mecanizan muy bien, su
elevada resistencia mecánica en relación al peso
( aluminio ), su resistencia a la oxidación t
corrosión, la gran conductividad térmica y eléctrica
de algunos de ellos ( cobre ), así como su bello
aspecto exterior ( oro, plata, latones y bronces )
hacen de los metales no férricos tan necesarios
como el hierro.

Clasificación de los metales no férricos.
cobre plata
pesados plomo oro
estaño etc.
m. No férricos aluminio
ligeros
titanio
ultraligeros magnesio

Ejercicio para realizar en casa.
buscar información en el diccionario de los
siguientes metales y aleaciones no férricos:
aluminio, plomo, estaño, cobre, cinc, níquel,
magnesio, titanio, oro, wolframio, cromo
mercurio.
Aleaciones ligeras y ultraligeras, bronce y latón.
Buscar de ellos lo siguiente:
* símbolo en la tabla periódica.
* mineral y fórmula.
* yacimientos.
* obtención.
* características y propiedades.
* aplicaciones.

Cobre.
Uno de los primeros metales empleados por el
hombre. Define la Edad del cobre.
minerales: calcopirita S2CuFe

Obtención del cobre.
Se obtiene por dos métodos principales: vía seca y
vía húmeda.
En ambos se parte de la calcopirita (S2CuFe) de
la cual se elimina el hierro en una primera fase,
obteniéndose sulfuro de cobre (Cu2S) llamado
“mata de cobre”.
Por vía seca la mata de cobre se funde con óxido
de cobre (CuO) y se obtiene el cobre libre.
Por vía húmeda la mata de cobre se echa en un
horno convertidor y se le inyecta aire. se le separa
el azufre y el oxígeno, quedando el cobre libre.

Características.
Es de color rojo. Su densidad es de 8,96kg/dm3. funde a
1.083ºc. Después de la plata es el mejor conductor del
calor y la electricidad.
Propiedades y aplicaciones.
Es muy dúctil y maleable (se pueden hacer hojas e hilos
muy finos). Trabajado en frío se convierte en muy
resistente a la deformación. Se mecaniza con gran
dificultad, las virutas salen con mucha dificultad.
El agua pura no le ataca, por lo que se utiliza para
fabricar calderas.

El oxígeno del aire lo oxida superficialmente, formando
una película de óxido verde, llamado “cardenillo” que
le protege de posteriores oxidaciones.
Debido a su elevada conductividad eléctrica Su
principal aplicación es para la fabricación de cables
eléctricos
las aleaciones del cobre son el bronce (cobre con
estaño) y el latón (cobre con cinc).

Vídeo sobre la obtención del cobre.
http://youtu.be/IptwsKre3iQ

Bronce.
El bronce es una aleación de cobre y estaño en la
cual el metal base es cobre.
el color depende de la cantidad de cobre y
puede ser blanco, gris, amarillo, dorado, rosado y
rojo.
Propiedades: tienen una buena resistencia
mecánica, se pueden hacer piezas por moldeo
muy detalladas, se trabajan más fácilmente,
tienen muy buena resistencia a la corrosión y a
los carburantes, su brillo es agradable y se pulen
con facilidad.
Aplicaciones: se utilizan para hacer medallas,
piezas de orfebrería, figuras decorativas,
estatuas, bisutería, casquillos antifricción, grifos,

Latón.
El latón es una aleación de cobre y cinc en la cual el
cobre es el metal base (más del 50% de la aleación
es cobre).
El color es parecido al de los bronces, entre
blanco plateado, gris, amarillo, amarillo rojizo y
rojo amarillento.
Propiedades: tienen buen aspecto y brillan mucho,
son dúctiles, resisten muy bien a la corrosión, son
más baratos que los bronces.
Aplicaciones: se emplean en joyería y bisutería, en
adornos, imitación del oro, para fabricar piezas de
embutición, cartuchos, piezas para barcos, en
maquinaria pesada.

Aluminio.
Es uno de los principales componentes de la
corteza terrestre de la que forma parte en un 12%.
Su símbolo es Al.
Se encuentra en la naturaleza en forma de
mineral, el más importante es la bauxita
AlO3(OH)

La obtención del aluminio metal se realiza en dos
fases:
1º se obtiene primero óxido de aluminio (alúmina)
por medio de procesos químicos.
2º se reduce la alúmina, eliminación del
oxígeno, por medio de electrolisis, esto es,
haciendo pasar una corriente eléctrica a través
de la masa fundida con electrodos de carbón.

Propiedades y Aplicaciones.
Su gran resistencia a la oxidación y corrosión
lo hacen imprescindible en la fabricación de
depósitos para líquidos.
Como se mecaniza y trabaja muy bien se utiliza
en la carpintería metálica: ventanas y puertas de
aluminio.
También se fabrican, con polvo de aluminio,
pinturas resistentes a la oxidación y purpurinas.
Es muy dúctil y maleable, por lo que se fabrican
hojas muy finas de aluminio (papel albal) e hilos
muy finos.

Por su bajo peso específico en relación a su
resistencia mecánica, se usa en la fabricación de
aleaciones ligeras, normalmente empleadas en la
industria aeronáutica, naval, en la fabricación de
remolques y en cualquier situación donde se
necesite un metal ligero y muy resistente.
Como conduce muy bien la electricidad se
fabrican cables eléctricos, especialmente para el
transporte de electricidad en tendidos de alta tensión.

También se emplea en la fabricación de
utensilios de cocina.

Fabricación de cables de alta tensión

Depósitos para líquidos corrosivos

Carrocerías ligeras y resistentes

Vídeo sobre la obtención del aluminio.
http://youtu.be/hyjsxvr0vdo

Magnesio.
El magnesio es un elemento metálico con el
número 12 en la tabla periódica y su símbolo es
Mg.
Se encuentra en la Naturaleza en el agua del mar
y en la corteza terrestre en una proporción del
2%. No se encuentra en la naturaleza como metal
puro, siendo sus minerales la magnesita (Mg
CO3), la dolomita (Ca Mg (CO3)2) y el olivino.
Obtención:
El metal se obtiene principalmente
por electrólisis del cloruro de magnesio, obtenido
de salmueras y agua de mar.

Características:
Tiene un peso específico de 1,8kg/dm3, más
ligero que el aluminio. Tiene muy buenas
propiedades mecánicas y es bastante resistente en
relación a su peso. Tiene color blanco-plateado.
Reacciona con el agua a temperatura ambiente
desprendiendo hidrógeno. Es extremadamente
inflamable, utilizándose antiguamente como “flas”
en las cámaras de fotos de madera.

Aplicaciones:
Al ser un metal muy ligero se usa en las aleaciones
ultraligeras aleado con el aluminio para fabricar llantas de
vehículos, en componentes de automoción, para fabricar
chasis y carrocerías ligeras y en construcciones
aeronáuticas. Las aleaciones de magnesio se llaman
comercialmente “metal electron”.También se usa en la
producción de vitaminas, bebidas energéticas y en
medicina. Se usa también para la fabricación de material
pirotécnico (petardos, cohetes, etc.) y bombas
incendiarias.

Magnesita (mg co3) Dolomita (ca mg (co3)2)

Vídeos sobre el magnesio
http://youtu.be/DFNQH78dxzw
http://youtu.be/y0jrqUSO1y8

1.5. Propiedades1.5. Propiedades
de losde los
materialesmateriales

1.5. Propiedades de los materiales.
La elección de un material depende del uso y
las solicitaciones a las que esté sometido ese
material. Por lo tanto debemos conocer
perfectamente los materiales para utilizarlos
según sus características.
El hierro, que se oxida mucho, no lo utilizaría
en un depósito de ácido. Utilizaría un depósito de
vidrio, plástico o algún material al que no le
ataque el ácido.

Cada material, cada metal, tiene unas
propiedades, características y, por tanto, unas
aplicaciones. Por ello es muy importante
conocerlos para usarlos de la mejor manera
posible.
Todos los materiales tienen unas propiedades y
la forma de conocerlas y medirlas es a base de
someterlos a los ensayos de propiedades.

Clasificación de las propiedades.
físicas
químicas
propiedades de los materiales
mecánicas
metalográficas
otras propiedades: sensoriales, estéticas,
económicas.

Propiedades físicas.
Son las inherentes de la naturaleza del
material. Determinan la forma y tamaño del
material.
densidad, peso específico, conductividad térmica,
conductividad eléctrica, dilatación, viscosidad,
reflexión y refracción, magnetismo, temperaturas de
fusión, solidificación y cambios de estado, etc.

Propiedades químicas.
Cómo se comporta el material a la acción
de los agentes exteriores, como el oxígeno,
los ácidos, etc.
qué actitud tiene a la oxidación y la
corrosión.
oxidación y corrosión.

Propiedades mecánicas.
Cómo se comporta el material a los
esfuerzos exteriores. Está relacionada con la
estructura cristalina del material y su
resistencia mecánica.
las propiedades mecánicas son las más
importantes y las más estudiadas ya que
normalmente los materiales los utilizamos
para aguantar esfuerzos y fuerzas
exteriores.
tracción, compresión, flexión, torsión,
elasticidad, dureza, cohesión, fatiga, doblado,
cortadura, embutición, plasticidad, fragilidad,

Propiedades metalográficas.
Son aquellas relacionadas con su
estructura cristalina microscópica y se
estudian mediante el microscopio.
estructura cristalina, tamaño de grano,
constituyentes de la estructura.

Como hay una enorme cantidad de
propiedades de los materiales, vamos a
estudiar sólo algunas de las propiedades
mecánicas, al ser éstas las más importantes.

Cohesión: La cohesión de un material es la
capacidad que tienen los átomos de
mantenerse unidos en virtud de fuerzas
internas de atracción y repulsión, las
fuerzas entre los átomos de su estructura se
denominan fuerzas de cohesión.
Resistencia que presentan los átomos de
un material a ser separados.

Elasticidad: capacidad que tienen algunos
materiales de deformarse por la acción de
fuerzas exteriores y volver a su posición
primitiva al desaparecer esa fuerza. Los
materiales son elásticos dentro de unos
límites (límite de elasticidad). Si se supera
este límite el material se deforma
permanentemente.

Plasticidad: capacidad que tienen algunos
materiales de deformarse permanentemente bajo la
acción de fuerzas exteriores sin llegar a la rotura.
Si el material se puede deformar en láminas muy
delgadas, se dice que es maleable (papel albal). Y si
se puede deformar en hilos muy finos se dice que es
dúctil (hilos de cobre).

Dureza: capacidad de los materiales a rayar y/o
ser rayados. oposición que ofrecen los materiales a
alteraciones como la penetración, la abrasión, el
rayado, la cortadura, las deformaciones
permanentes; entre otras. También puede definirse
como la cantidad de energía que absorbe un material
ante un esfuerzo antes de romperse o deformarse.

Tenacidad: la tenacidad es la energía (resistencia)
total que absorbe un material antes de alcanzar la
rotura, por acumulación de dislocaciones. Se debe
principalmente al grado de cohesión entre
moléculas. En mineralogía la tenacidad es la
resistencia que opone un material a ser roto,
molido, doblado, desgarrado o suprimido.
Cuanto más tenaz, más resistente. Cuanto más
duro, menos tenaz.

Fragilidad: la cualidad de los materiales de
romperse con facilidad. Aunque técnicamente
la fragilidad se define más propiamente como la
capacidad de un material de fracturarse con escasa
deformación. La fragilidad es lo contrario de la
tenacidad y tiene la peculiaridad de absorber
relativamente poca energía, a diferencia de la
rotura dúctil.

Fatiga: resistencia que presenta un material para
aguantar deformaciones sucesivas de distinto
sentido y magnitud.
Cuando un material va acumulando esfuerzos de
fatiga puede romperse con una fuerza muy por
debajo de su resistencia máxima. La rotura se
produce sin avisar.

Resiliencia: resistencia que opone un material a la
rotura por choque o impacto. Es la energía que absorbe
un material por unidad de sección para provocar su
rotura.

Colabilidad: capacidad de un material en estado
líquido (fundido) de llenar y adaptarse a un molde
ocupando todos sus huecos.
Molde de arena

Fin del tema 1Fin del tema 1
Tecnología 3ºTecnología 3º
eso.eso.
Realizado por Juan Antonio Pulido (Dpto.
Tecnología)
I.E.S. Luis de Morales. Arroyo de la luz. Cáceres

Materiales metálicos y propiedades

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