Este documento presenta una introducción a los materiales y su clasificación. Explica que la ciencia de materiales estudia las propiedades físicas de los materiales y cómo aplicarlos en diferentes áreas. Procede a clasificar los materiales en puros, aleaciones, orgánicos, inorgánicos y cerámicos. Describe algunos materiales metálicos como el hierro, acero, aluminio y cobre, así como no metálicos como plásticos, madera y vidrio. Finalmente, menciona ejemplos de materiales cerámicos

1. PROPIEDADES DE LOS
MATERIALES
PRIMERA UNIDAD
Ing. Elsa B. González
Licona

2. • La ciencia de materiales es un campo
multidisciplinario que estudia conocimientos
fundamentales sobre las propiedades físicas
macroscópicas de los materiales y los aplica en
varias áreas de la ciencia y la ingeniería,
consiguiendo que éstos puedan ser utilizados en
obras, máquinas y herramientas diversas, o
convertidos en productos necesarios o
requeridos por la sociedad.
• Incluye elementos de la química y física, así como
las ingenierías química, mecánica, civil y eléctrica
o medicina y ciencias ambientales la atención
puesta de los medios en la nanociencia y la
nanotecnología

3. • Todos los días usamos muchos objetos como
ropa, muebles, libros y herramientas. ¿De qué
están hechos? De algodón, madera, papel y
diversos tipos de metal. Nuestro planeta
Tierra está lleno de distintos materiales, con
ellos se construyen útiles y herramientas.
GENERALIDADES

4. • Hace miles de años se utilizaban pocos
materiales: piedra, madera, cuernos y pieles
de animales. Más tarde, nuestros antepasados
descubrieron cómo usar el algodón, el carbón
y el petróleo, que también se encuentra en
forma natural en la Tierra. Con el tiempo los
seres humanos han aprendido a usar los
materiales naturales para fabricar otros
nuevos, como vidrio, papel y plásticos.

5. • clasificación de los materiales
• La manera más general de clasificación de los
materiales es la siguiente:
• Materiales Puros
• Aleaciones Ferrosas
• Aleaciones No ferrosos
• Orgánicos e Inorgánicos
• Materiales Cerámicos
MATERIALES

6. • Son aquellos que están tal y como son en la naturaleza sin sufrir ningún
cambio o alteración, los materiales mas puros son los que se encuentran
en la tabla periódica.
• Todos los materiales están integrados por átomos los que se organizan de
diferentes maneras, dependiendo del material que se trate y el estado en
el que se encuentra, ya sea de manera alotrópica.
• Los materiales puros se clasifican en: Metales, Metaloides y No Metales.
Materiales Puros

7. LOS MATERIALES METÁLICOS.
Aleaciones
• Una aleación es un material metálico que se obtiene al mezclar ,
fundir y dejar que solidifique una mezcla de un metal con otros
materiales, casi siempre otros metales.
• El producto resultante tiene características metálicas y alguna
propiedad que no tenían los componentes por separado.
• El latón, por ejemplo, es una mezcla de cobre y cinc y resulta más
duro y con resistencia eléctrica.
Aleaciones Latón

8. LOS MATERIALES METÁLICOS. Formas
comerciales
• Formas comerciales más habituales de materiales metálicos son:
• Largos: barras cuadradas o redondas y alambres.
• Planos: superficies de diferentes espesores, las más finas se
denominan chapas.
• Perfiles: barras con formas especiales: en u, triangular, ...
• Lingotes: bloques obtenidos al vaciar metal líquido en un molde.
Largos Planos Perfiles Lingotes

9. • Metales Ferrosos
• Los metales ferrosos como su nombre lo indica su principal
componente es el hierro, sus principales características son su gran
resistencia a la tensión y dureza. Las principales aleaciones se
logran con el estaño, plata, platino, manganeso, vanadio y titanio.
• Los principales productos representantes de los materiales
metálicos son:
• Fundición de hierro gris
• Hierro maleable
• Aceros
• Fundición de hierro blanco
• Su temperatura de fusión va desde los 1360ºC hasta los 1425ºC y
uno de sus principales problemas es la corrosión.
MATERIALES

10. EL HIERRO Y EL ACERO.
• Es hierro puro en un 99,9 % o más.
• Tiene pocas aplicaciones industriales y resulta muy difícil de
obtener.
• También se llama hierro forjado por que es muy dúctil y maleable.
• Se emplea en trabajos de forja y para construir electroimanes y
transformadores eléctricos.
Trabajo en forja Electroimán Transformador

11. EL HIERRO Y EL ACERO.
Los aceros
• Los aceros son aleaciones de hierro y de carbono (entre el 0.03% y el 1.76 %) a
las que se añaden otros materiales (manganeso, níquel, titanio, etc.) según las
propiedades del tipo de acero que se desee lograr. Se aplican en muchos campos
industriales. Hay dos tipos de aceros:
– Aceros comunes. Hechos sólo con hierro y carbono. Son muy fáciles de soldar y poco resistentes
a la corrosión. Se emplean en estructuras, clavos, tornillos, herramientas, ...
– Aceros aleados. Hechos con hierro, carbono y otros elementos. Muy resistentes a la corrosión, al
desgaste y a las altas temperaturas. Se emplean para fabricar instrumentos y piezas especiales.
Acero común Aceros aleados

12. EL HIERRO Y EL ACERO.
Las fundiciones
• Las fundiciones son aleaciones de hierro y carbono (entre el 1.76 y el 6.67 %) . Al
tener más carbono resisten mejor la corrosión y los cambios de temperatura. Son
fáciles de moldear y se emplean en la fabricación de piezas de gran tamaño. Se
clasifican en:
– Fundiciones ordinarias. Hechos sólo con hierro y carbono y alguna pequeña parte de otro
material. No se pueden trabajar en la forja.
– Fundiciones aleadas. Hechos con hierro, carbono y otros elementos con los cuales mejoran sus
propiedades.
Fabricados con fundición

13. • Metales no Ferrosos
• Por lo regular tienen menor resistencia a la tensión y dureza que los metales ferrosos, sin embargo su
resistencia a la corrosión es superior. Su costo es alto en comparación a los materiales ferrosos pero con el
aumento de su demanda y las nuevas técnicas de extracción y refinamiento se han logrado abatir
considerablemente los costos, con lo que su competitividad ha crecido notablemente en los últimos años.
• Los principales metales no ferrosos utilizados en la manufactura son:
• Aluminio
• Cobre
• Magnesio
• Níquel
• Plomo
• Titanio
• Zinc
• Los metales no ferrosos son utilizados en la manufactura como elementos complementarios de los
metales ferrosos, también son muy útiles como materiales puros o aleados los que por sus propiedades
físicas y de ingeniería cubren determinadas exigencias o condiciones de trabajo, por ejemplo el bronce
(cobre, plomo, estaño) y el latón (cobre zinc).
MATERIALES

14. MATERIALES METÁLICOS NO FÉRRICOS
• Los materiales no férricos son más caros y difíciles de obtener que los férricos, sin embargo
presentan algunas propiedades que los hacen necesarios: son más difíciles de oxidar, conducen
mejor la electricidad y el calor, funden a temperaturas más bajas, son más fáciles de mecanizar,
etc. Se clasifican en:
– Metales pesados. Su densidad es igual o mayor a 5 Kg./dm3. Entre ellos están el cobre, el plomo,
el cinc, el estaño, el níquel, el mercurio, el volframio, etc.
– Metales ligeros. Su densidad es entre 2 y 5 Kg./dm3. Son ejemplos el aluminio y el titanio.
– Metales ultraligeros. Con densidad menor de 2 . El magnesio es el más utilizado en la industria.
Metales pesados. zinc, cobre,
mercurio, volframio.
Metales ligeros.
Aluminio y titanio.
Metales ultraligeros.
Magnesio natural y elaborado

15. MATERIALES METÁLICOS NO
FÉRRICOS. El cobre
• El cobre es un metal de color rojo brillante, muy resistente a la corrosión,
conduce bien el calor y la electricidad, es muy dúctil y maleable. Se obtiene de
minerales como la cuprita, la calcopirita y la malaquita.
• Se ha usado desde la antigüedad para hacer armas, adornos, monedas, etc. Hoy
se usa en conductores eléctricos, alambiques, y conducciones de gas y agua, así
como otros usos en construcción. Sus aleaciones principales son:
– Los bronces. Aleaciones de cobre y estaño, tanto más duras cuanto más estaño contienen.
– Los latones. Aleaciones de cobre y cinc usadas para hacer canalizaciones, tornillos, válvulas de
gas y agua, bisagras, etc..
Minerales de cobre. Cuprita,
calcopirita y malaquita.
Bronce. Latones.Cobre.

16. MATERIALES METÁLICOS NO
FÉRRICOS. El aluminio
• El aluminio es un metal de color plateado claro, es muy
resistente a la oxidación, ligero, buen conductor del calor y
la electricidad y fácil de mecanizar. Se obtiene de la bauxita.
• Se emplea en aleaciones ligeras, tan resistentes como el
acero y mucho menos pesadas. Con ellas se fabrican
productos muy variados, desde latas de refrescos como
fuselajes de aviones, ventanas, maquinaria, etc.
Bauxita.
Productos de aluminio.

17. MATERIALES METÁLICOS NO
FÉRRICOS. El estaño
• El estaño es un metal de aspecto blanco brillante, muy
resistente al aire, fácil de fundir y de trabajar. Es muy
maleable en frío y en caliente se torna quebradizo. Se
obtiene de la casiterita.
• Se emplea, aleado con plomo o con plata, para soldadura
blanda. También para recubrir el hierro, obteniendo
hojalata, y para recubrir el cobre, pues al no ser tóxico
puede usarse en instrumentos de alimentación.
Casiterita. Productos de estaño, hojalata y otras aleaciones.

18. MATERIALES METÁLICOS NO
FÉRRICOS. El cinc
• El cinc es un metal blando de color blanco azulado,
resistente a la intemperie. Se obtiene de la blenda.
• Se emplea en la fabricación de recipientes, canalones
y planchas para cubiertas. También para recubrir
planchas de hierro por dos procedimientos:
– Cincado. Introduciendo las piezas de hierro en un baño de cinc fundido.
– Galvanizado. Recubriendo las piezas de hierro por electrolisis.
Blenda.
Nave de cincado.
Chapa de hierro
galvanizado.

19. • Materiales no Metálicos
• Materiales de origen orgánico
• Son así considerados cuando contienen células de vegetales o
animales. Estos materiales pueden usualmente disolverse en
líquidos orgánicos como el alcohol o los tretracloruros, no se
disuelven en el agua y no soportan altas temperaturas. Algunos
de los representantes de este grupo son:
• Plásticos
• Productos del petróleo
• Madera
• Papel
• Hule
• Piel

20. • Materiales de origen inorgánico
• Son todos aquellos que no proceden de células
animales o vegetal o relacionados con el carbón. Por lo
regular se pueden disolver en el agua y en general
resisten el calor mejor que las sustancias orgánicas.
Algunos de los materiales inorgánicos más utilizados en
la manufactura son:
• Los minerales
• El cemento
• La cerámica
• El vidrio
• El grafito (carbón mineral)
MATERIALES

21. • La palabra cerámica deriva del vocablo griego
keramos, cuya raíz sánscrita significa
"quemar". En su sentido estricto se refiere a la
arcilla en todas sus formas. Sin embargo, el
uso moderno de este término incluye a todos
los materiales inorgánicos no metálicos que se
forman por acción del calor.
Materiales cerámicos

22. • Los materiales cerámicos son generalmente
frágiles o vidriosos. Casi siempre se fracturan
ante esfuerzos de tensión y presentan poca
elasticidad, dado que tienden a ser materiales
porosos. Los poros y otras imperfecciones
microscópicas actúan como entallas o
concentradores de esfuerzo, reduciendo la
resistencia a los esfuerzos mencionados.

23. • Carburo de boro (B4C), usado en algunos helicópteros y cubiertas de
tanques.
• Carburo de silicio (SiC), empleado en hornos microondas, en abrasivos y
como material refractario.
• Diboruro de magnesio(MgB2), es un superconductor no convencional.
• Óxido de zinc (ZnO), un semiconductor.
• Ferrita (Fe3O4) es utilizado en núcleos de transformadores magnéticos y
en núcleos de memorias magnéticas.
• Óxido de uranio(UO2), empleado como combustible en reactores
nucleares
• Oxido de ytrio, bario y cobre (YBa2Cu3O7-x), superconductor de alta
temperatura
• Nitruro de silicio (Si3N4), utilizado como polvo abrasivo
Ejemplos de materiales cerámicos

24. Nitruro de silicio
Carburo de boro
Oxido de zinc.
ferrita
esteatita

25. • Termino de la primera unidad
• Actividades : individuales
• 1.- realice un mapa conceptual de la clasificación
de los materiales y sus principales caracteristicas.
• Realice una clasificación de los materiales de
acuerdo a su función.

26. • Actividades por equipo.
• Diseñe los materiales necesarios para transportar
una corriente entre dos componentes mediante
una extensión eléctrica
• Diseñe un material a partir del cual se pueda
producir una taza para café ¿ Qué propiedades en
particular hará que se material sea el adecuado?
Piense un poco