1. MATERIALES

2. NECESIDAD DE MATERIALES
PARA FABRICAR OBJETOS
 Los materiales son necesarios para la fabricación de productos.
 En el diseño de un objeto ha de emplearse el material que mejor se adapta
a sus exigencias de uso y que resulta más económico.
 Es necesario conocer los tipos de materiales susceptibles de ser
empleados.
 El ser humano viene utilizando diversos materiales desde épocas
ancestrales, aprovechando los recursos disponibles de su entorno, como
madera, arcilla, metales, etcétera.
 Para designar las edades prehistóricas los historiadores utilizan el nombre
del material que se usaba predominantemente en ellas.

3. BREVE RESEÑA HISTÓRICA
 Edad de Piedra (hace, aproximadamente, un millón de años)
Se utilizaba piedra y huesos para elaborar: herramientas, hachas,
arpones,
flechas, hoces, etc.
 Edad de Bronce (comienza aproximadamente en el año 3000 AC)
Se utiliza el bronce a partir de cobre y estaño, dos minerales
relativamente
fáciles de obtener y fundir.
Las herramientas fabricadas en bronce eran más duras y más sencillas
de
fabricar que las realizadas sólo con cobre.

4.  Edad de Hierro (entre los años 1200 y 700 AC aprox.)
Para la obtención de hierro había que calentar el mineral a una
temperatura
mucho mayor para fundirlo.
Tenía grandes ventajas: la materia prima era abundante y más duras
las
herramientas obtenidas.
Para fundir el hierro se colocaba sobre un agujero hecho en el suelo y
se
calentaba por la parte inferior. Posteriormente, se empleó una
«bomba» de
pieles y madera para insuflar aire del exterior, avivar el fuego y
aumentar la
temperatura.
 Época actual

5. Clasificación de los materiales
 Materiales naturales:
 Se encuentran en la naturaleza.
 Constituyen los materiales básicos para fabricar los demás productos.
 En ocasiones estos recursos son limitados y se pueden agotar, en otras
ocasiones pueden reciclarse o reutilizarse.
 El reciclado o reciclaje es una buena solución para preservar el medio
natural y ahorrar recursos naturales, al mismo tiempo que se reducen
costes.
 Son naturales la madera, la lana, el esparto, la arcilla, el oro, etc.
 Materiales artificiales:
 Se obtienen a partir de otros materiales que se encuentran en la
naturaleza y no han sufrido transformación previa. También reciben este
nombre los productos fabricados con varios materiales que sean en su
mayoría de origen natural.
 Son artificiales el hormigón y los bloques de hormigón, que son productos
artificiales, fabricados a partir de arena (en un 50%; material

6.  Materiales sintéticos:
 Están fabricados por el hombre a partir de materiales artificiales. No
se encuentran en la naturaleza ni tampoco los materiales que los
componen.
 El ejemplo más característico lo constituyen los plásticos, como la
baquelita, que se obtiene a partir de dos materiales artificiales:
formol y fenol.
 Durante los últimos cien años se han descubierto multitud de
materiales, así como nuevos métodos de fabricación (p.e. la
vulcanización).

7. Algunas propiedades de los
materiales
 Propiedades sensoriales:
A menudo elegimos los materiales dependiendo del efecto que puedan
producir en alguno de nuestros sentidos. Más o menos agradables al
tacto, el olor, la forma, el brillo, la textura y el color.
 Propiedades ópticas:
Se refieren a la reacción del material cuando la luz incide sobre él. Así
tenemos:
 materiales opacos, que no permiten que la luz los atraviese
 materiales transparentes, que dejan pasar la luz
 materiales translúcidos, que permiten que penetre la luz pero no dejan
ver nítidamente a través de ellos.
Existen otros materiales sensibles a la luz que reaccionan de alguna
manera cuando la luz incide sobre ellos como los semiconductores
(LDR, placas solares) o que sufren reacciones químicas como las

8.  Propiedades térmicas:
 Describen el comportamiento de un material frente al calor.
 Conductividad térmica.
 Por lo general, los metales son buenos conductores del calor mientras
que el algodón, la lana, la fibra de vidrio, los poliuretanos, etc....son
aislantes y evitan que el calor los atraviese con facilidad.
 Modificación de características mecánicas con la temperatura
 Propiedades magnéticas:
 Capacidad que tiene un metal ferroso (hierro y sus aleaciones) para ser
atraído por un imán, así como a la posibilidad de que las propiedades
magnéticas del imán sean transferidas al metal.
 Propiedades químicas:
 Resistencia a la oxidación y corrosión (especialmente en los metales).
Así tenemos que el acero y sus aleaciones se oxidan con bastante
facilidad en contacto con la humedad.

9. PROPIEDADES QUE NOS
INTERESAN DE LOS METALES
 Propiedades mecánicas:
Están relacionadas con la forma en que reaccionan los materiales cuando
actúan fuerzas sobre ellos. Las más importantes son:
Elasticidad.
 Capacidad que tienen algunos materiales para recuperar su forma, una
vez que ha desaparecido la fuerza que los deformaba.
Plasticidad.
 Habilidad de un material para conservar su nueva forma una vez
deforma-do. Es opuesto a la elasticidad.

10. Ductilidad.
 Es la capacidad que tiene un material para estirarse en hilos (por
ejemplo, cobre, oro, aluminio, etcétera).
Maleabilidad.
 Aptitud de un material para extenderse en láminas sin romperse (por
ejemplo, aluminio, oro, etc.).Aluminio.
Dureza.
 Oposición que ofrece un cuerpo a dejarse rayar o penetrar por otro o, lo
que es igual, la resistencia al desgaste.
Fragilidad.
 Es opuesta a la resiliencia. El material se rompe en añicos cuando una
fuerza impacta sobre él.

11. Tenacidad.
 Resistencia que opone un cuerpo a su rotura cuando está sometido a
esfuerzos lentos de deformación.
 Fatiga.
Deformación
 Que puede llegar a la rotura de un material sometido a cargas variables,
inferiores a la de rotura, cuando actúan un cierto tiempo o un número de
veces.
Maquinabilidad.
 Facilidad que tiene un cuerpo a dejarse cortar por arranque de viruta.

12. Colabilidad.
 Aptitud que tiene un material fundido para llenar un molde.
Resiliencia.
 Resistencia que opone un cuerpo a los choques o esfuerzos bruscos.
Acritud.
 Aumento de la dureza, fragilidad y resistencia en ciertos metales como
consecuencia de la deformación en frío.

13. Esfuerzos físicos a los que
pueden someterse los materiales
Tracción
o La fuerza tiende a alargar el objeto y actúa de manera perpendicular a la
superficie que lo sujeta.
Compresión
o La fuerza tiende a acortar el objeto. Actúa perpendicularmente a la
superficie que la sujeta.
Flexión
o La fuerza es paralela a la superficie de fijación. Tiende a curvar el objeto.

14. Torsión
o La fuerza tiende a retorcer el objeto. Las fuerzas (que forman un par o
momento) son paralelas a la superficie de fijación.
Cortadura
o La fuerza es paralela a la superficie que se rompe y pasa por ella.
Pandeo
o Es similar a la compresión, pero se da en objetos con poca sección y
gran longitud. La pieza «se pandea».

15. Introducción a los ensayos de
materiales
Ensayo de tracción:
 Consiste en estirar lentamente una probeta, de longitud y sección
normalizadas, del material a analizar, hasta que se rompe. A continuación
se analizan los alargamientos producidos a medida que aumenta la
fuerza.
sR = FR/S.
sR =Tensión de rotura
FR = Fuerza de rotura
S = Sección de la probeta en cm2.

16. Ensayo de fatiga:
 Consiste en hacer girar rápidamente una probeta normalizada del
material a analizar, al mismo tiempo que se deforma (flexión) debido a la
fuerza F.
 Al número de revoluciones que ha girado antes de romperse se le llama
límite de fatiga.
Ensayo de dureza:
 Consiste básicamente en ejercer una determinada fuerza con un
diamante o bola de acero sobre la pieza a analizar y ver las medidas de
la huella dejada.
 Luego se aplica una fórmula y se calcula el grado de dureza. Las escalas
más importantes son: Brinell y Rockwell.

17. Ensayo de resiliencia:
 Consiste en determinar la energía necesaria para romper una probeta
normalizada del material a analizar, mediante un impacto. Se usa un
péndulo (Péndulo de Charpy) que lleva una velocidad de entre 5 y 7 m/s.
Para calcular esta energía se anota la altura a la que se suelta. Ésta
será una energía potencial. Después de haber roto la probeta, la energía
sobrante hará ascender el péndulo un ángulo b.