1. ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE MECANICA
INGENIERÍA INDUSTRIAL
MATERIALES
DOCENTE: Ing. Marco Almendáriz
ESTUDIANTE: Soledad Meza
SEMESTRE: Cuarto “2”
2.
3. La materia está constituida por
partículas infinitamente pequeñas
llamadas moléculas, éstas a su vez
están divididas en átomos.
• Los átomos están formados por
protones y neutrones en el núcleo y
electrones que se mueven
describiendo órbitas elípticas
formando la corteza.
• Un protón tiene carga eléctrica
positiva (+), y un electrón carga
negativa (-).
Los metales tienen la
propiedad de que los átomos
que los forman tienden a
perder uno o varios
electrones de su última
capa, llamándoseles
electrones libres, los cuales
crean huecos pudiendo estos
ser ocupados por otros
electrones libres.
4. • Es la porción más pequeña de la materia.
• Los átomos son la unidad básica estructural de todos los
materiales de ingeniería.
• En la actualidad no cabe pensar en el átomo como partícula
indivisible, en él existen una serie de partículas subatómicas de
las que protones neutrones y electrones son las más
importantes.
• Los átomos están formados por un núcleo, de tamaño reducido
y cargado positivamente, rodeado por una nube de electrones,
que se encuentran en la corteza.
5.
6. La nube de carga electrónica constituye de
este modo casi todo el volumen del
átomo, pero, sólo representa una pequeña
parte de su masa. Los electrones,
particularmente la masa externa
determinan la mayoría de las propiedades
mecánicas, eléctrica, químicas, etc., de los
átomos, y así, un conocimiento básico de
estructura atómica es importante en el
estudio básico de los materiales de
ingeniería.
7. • PESO ATÓMICO: Es la sumatoria de la masa de los protones y la de los neutrones; es decir,
es la masa del núcleo.
• NÚMERO ATÓMICO: Se denomina numero atómico, Z, al numero de protones del núcleo de
un átomo, que es igual al numero de electrones por ser el átomo neutro.
• ISÓTOPOS: Se denominan isótopos, a los átomos de un mismo elemento químico que,
teniendo lógicamente el mismo numero de protones y electrones, tienen distinto numero
de neutrones. Los isótopos tienen igual numero de átomos (Z) y distinto numero másico (A).
11. Los metales poseen las siguientes características:
Existen en forma de cristales en el estado sólido.
Tienen relativamente alta conductividad térmica y eléctrica.
Tienen la habilidad de ser deformados plásticamente
Tienen relativamente alta reflectividad a la luz.
El magnetismo es otra cualidad de los metales, pero si bien muchos son
magnéticos, otros no lo son, como sucede con el hierro.
12. Los metaloides poseen las siguientes
características:
Conducen la electricidad solamente en un
sentido.
Sus propiedades son intermedias entre los
metales y los no metales.
Se diferencian de los metales porque son
semiconductores.
Sólidos a temperatura ambiente.
Poca o ninguna plasticidad
13. Son malos conductores del calor y la electricidad.
En estado sólido son frágiles.
Incluye los gases inertes, grupo VII A y N, O, P, S.
14. TIPOS DE ENLACES
ENLACES ATÓMICOS
SECUNDARIOS
ENLACES ATÓMICOS
PRIMARIOS
IÓNICO
COVALENTE U
HOMO POLAR
METÁLICO
FUERZAS DE VAN
DER WAALS
15. ENLACE IÓNICO
Se forma entre elementos altamente electropositivos
(metálicos) y elementos altamente electronegativos (no
metálicos). En la ionización se transfieren electrones desde
los átomos del elemento electropositivo hacia el
electronegativo, produciendo cationes (positivos) y aniones
(negativos)
16. ENLACE COVALENTE
Se forma al compartir un par de electrones entre dos
átomos, uno procedente de cada átomo. El par de
electrones compartido es común a los dos átomos y los
mantiene unidos, de manera que ambos adquieren la
estructura electrónica estable de gas noble.
17. El enlace metálico es una extensión
del enlace covalente aplicado a
numerosos átomos.
En este caso, los metales pierden los
electrones de valencia y se forma
una nube de electrones entre los
núcleos positivos. El enlace
metálico se debe a la atracción entre
los electrones de valencia de todos
los átomos y los cationes que se
forman.
18. ENLACES ATÓMICOS SECUNDARIOS
FUERZAS DE VANDER WAALS
Son la fuerza atractiva o repulsiva entre moléculas.
Cuando los átomos se acercan hay una separación
de los centros de cargas (+) y (-), resulta una débil
fuerza de atracción, la cual vence la agitación de los
átomos.
19. Como los átomos tienden a adoptar
posiciones relativamente fijas, esto da lugar
a la formación de cristales en estado sólido.
Los átomos oscilan alrededor de puntos fijos
y están en equilibrio dinámico más que fijo
estáticamente.
CONCEPTOS FUNDAMENTALES:
RED ESPACIAL: red tridimensional de
líneas imaginarias que conecta los
átomos.
CELDA UNITARIA:
La unidad más pequeña que tiene la
simetría total del cristal, la celda para
cada metal está definida por sus
parámetros.
23. Las estructuras más comunes son:
La cúbica, la tetragonal y la hexagonal.
La estructura cúbica puede ser:
1.- CÚBICA SIMPLE (CS): Un átomo en cada esquina
2.- CÚBICA DE CUERPO CENTRADA (BCC) : Un átomo en cada esquina y uno en el centro de la celda.
3.- CÚBICA DE CARA CENTRADA (FCC): Un átomo en cada esquina y uno en el centro de cada cara.
24. FORMACIÓN DE NÚCLEOS
CRECIMIENTO DEL CRISTAL
La cristalización es la transición del estado líquido al sólido y ocurre en dos
etapas:
25. EL POLIMORFISMO:
Es la propiedad de un
material de existir en más
de un tipo de red espacial
en el estado sólido.
26. ALOTROPÍA:
Es la propiedad de un
material de cumplir
un ciclo reversible
dentro de una
estructura cristalina.
27.
28. Materiales Cerámicos: se
obtienen moldeando la arcilla y
sometiéndola después a un
proceso de cocción a altas
temperaturas. Gran dureza,
fractura frágil y alta resistencia
eléctrica.
Materiales Plásticos: se obtienen a
partir del petróleo, el gas natural,
las materias vegetales (como la
celulosa) y las proteínas animales.
El celofán, el PVC y el caucho son
plásticos.
Materiales Metálicos : se obtienen
de los minerales que forman parte
de las rocas. Enlace metálico
conduce a ductilidad y alta
conductibilidad eléctrica.
29.
30. ¿QUÉ SON LAS PROPIEDADES DE LOS MATERIALES?
Las propiedades de los materiales son el conjunto de
características que hacen que el material se comporte de
una manera determinada ante estímulos externos como la
luz, el calor, las fuerzas, etc. También se les puede
llamar Propiedades Tecnológicas o Características de los
Materiales.
33. Es la propiedad mecánica
de un material en la cual
opone resistencia a ser
penetrado por un
identador.
34. Es la propiedad mecánica de
los materiales de soportar
cargas, esfuerzos, tensiones,
presiones, caudales antes de
llegar al punto de ruptura.
35. Cada una de las propiedades mecánicas se
asocia con la habilidad del material para
soportar esfuerzos mecánicos , pero no
siempre es deseable que los materiales
resistan todas las deformaciones.
ESFUERZO:
Es la fuerza por unidad de área y
se expresa en kilogramos por
centímetro cuadrado o en libras
por pulgada cuadrada o en
N/mm2.
37. Es el resultado de la deformación
permanente que sufre un metal al
someterse a un esfuerzo de tiro hasta
romperse, puede ser elástico o plástico;
generalmente se expresa en una de
estas dos formas:
1.- Centímetros de deformación por
cada centímetro de longitud original.
2.- En % de la longitud original
38. Es aquella propiedad mecánica de
ciertos elementos de soportar cargas
o esfuerzos y una vez retirada la carga
o esfuerzo regresa a su forma original
Es la propiedad de un material de
deformarse bajo la acción de una
fuerza y volver a su forma original
cuando desaparece la fuerza =
kg//dm3
39. MÓDULO DE YOUNG
El módulo de elasticidad (módulo
de Young) es la relación entre el
esfuerzo que se aplica y la
deformación elástica que resulta.
Tiene cierta relación con la
rigidez, y se expresa, lbs/pulg2,
N/cm2
40. LÍMITE ELÁSTICO
Al someterse un metal a una fuerza de tiro,
conforme se incrementa la fuerza el metal
experimentará una deformación; si
retiramos la fuerza (carga) el metal
recupera su forma original.
Si ese metal le sometemos a un esfuerzo
mayor, sufrirá una deformación
permanente.
El límite elástico, es la fuerza que opone un
metal sin deformarse, cuando se somete a
un esfuerzo de tiro.
Para poder determinar esta propiedad se
mide a través de una prueba de tensión.
41. Es la propiedad de un material
que queda deformado
después de haber actuado
sobre él una fuerza, es decir
que no vuelve a su forma
originar al desaparecer la
fuerza.
42. Es aquella propiedad mecánica de
un material para formar hilos.
Ejemplo el aluminio, estaño,
cobre, oro.
Es la capacidad de un metal para
estirarse sin fallar y formar
alambres.
Es la propiedad que le permite
estirarse o cambiar de forma de
algún otro modo sin romperse.
La ductilidad de un metal puede
determinarse por medio de la
prueba de tensión
43. Es la propiedad mecánica de
ciertos materiales de soportar
cargas o esfuerzos y no romperse
fácilmente.
Es una medida de la energía
requerida para hacer fallar un
material; está en contraste con la
resistencia, la cual es la medida
del esfuerzo requerido para
deformar o hacer fallar un
material
44. Es aquella propiedad mecánica de
un determinado material en el que
es capaz de deformarse sin
romperse y formar láminas, al
someterse a un esfuerzo de
compresión.
Ejemplos: Aluminio, Zinc, Acero
45. Es la propiedad mecánica de ciertos
materiales de romperse fácilmente.
La fragilidad sin deformación es la
propiedad contraria a la ductilidad.
Un metal frágil tiene también baja
resistencia al choque o al impacto.
Un factor que influye en la fragilidad es
el porcentaje de carbono.
46. Es la capacidad de un metal a
soportar cargas estáticas o
dinámicas, sin fallar, a bajas
temperaturas. ¿CÓMO MEDIRLA?
Para medir esta propiedad es necesario efectuar una
prueba de impacto que consiste en elaborar una
probeta estandarizada, la cual tiene una incisión en el
centro y es apoyada en los extremos, y se golpea con
un péndulo sobre el lado opuesto de la incisión.
47. La formación de granos en la
estructura interna del material inicia
a partir de numerosos puntos de la
masa metálica denominados
centros o núcleos de solidificación,
crece la cristalización hasta que
todos los intersticios entre los
cristales queden llenos, si se pule la
superficie del metal y se ataca con
un reactivo adecuado para hacer
resaltar su estructura, se observa, la
superficie del metal con el aspecto
de un mosaico formado por los
bordes de los granos.
48. Los granos son de forma irregular, y su
tamaño, que oscila entre 0,02 y 0,2 mm
depende de:
El proceso de fabricación del metal,
por ejemplo, los aceros desoxidados
con el aluminio son de grano más
fino que los desoxidados con silicio.
Los procesos Térmicos a que se haya
sometido el metal, por ejemplo el
grano de acero crece al calentar le
material a partir de los 850°C
Cuanto mayor es el grano de que está
constituido un metal, sus propiedades
mecánicas disminuyen notablemente por sus
impurezas insolubles.
49. En términos simples es la
capacidad de memoria de un
material para recuperarse de
una deformación, producto
de un esfuerzo externo. El
ensayo de resilencia se realiza
mediante el Péndulo de
Charpy, también llamado
prueba Charpy.
Es el límite entre la zona
elástica y plástica.
50. Es el número de ciclos
de vida útil de un
determinado material,
está determinado en
horas/trabajo.
El tiempo de vida útil de un material se
mejora con:
Estricto mantenimiento preventivo
Se debe lubricar las piezas que se
encuentran sometidas a altas
velocidades
Se debe engrasar las piezas que se
encuentran sometidas a altas cargas.
52. Propiedad tecnológica de
ciertos materiales de permitir
el traslado del estado líquido
en el que se encuentra el
material fundido al molde.
Se denominan colables a los
materiales que se funden y se
colan en moldes a
temperaturas rentables.
53. Es aquella propiedad tecnológica
de los materiales de permitir
mecanizarse fácilmente, se dice
que son mecanizables por corte o
arranque de viruta, aquellos que
por fuerza se puede romper la
cohesión de partículas.
54. DUREZA.- los materiales más duros son menos
mecanizables.
TAMAÑO DE GRANO.- Cuando un material tiene
grano fino es más duro, por ende menos
mecanizable.
PORCENTAJE DE CARBONO.- Si un material posee
mayor porcentaje de carbono es menos
mecanizable.
COMPOSICIÓN QUÍMICA.- Si el material tiene
elementos básicos es más mecanizable, si tiene
más elementos aleantes es menos mecanizable.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA MAQUINIBILIDAD DE
UN MATERIAL
55. Propiedad tecnológica de ciertos materiales de unirse
fácilmente, para lo cual debemos estudiar, identificar,
reconocer y determinar el material a soldar para
seleccionar el electrodo correcto y una mejor calidad.
DESCARBURIZACIÓN:
Es el proceso mediante el cual un material al ser
sometido a un proceso de soldadura mediante la
elevación de temperatura, el material desprende
carbono y al ponerse en contacto con el O se oxida
y se forma la cascarilla.
56. Es la propiedad tecnológica
de ciertos materiales en
los cuales por intermedio
del calor o temperatura se
dan variadas formas a los
mismos, estas propiedades
son valoradas mediante
ensayos mecánicos.
59. Es la temperatura a la que el
cuerpo sólido se convierte en
líquido
Es la temperatura a la que el
cuerpo líquido se convierte en
gas
60.
61. Es el incremento del
volumen al
aumentar la
temperatura.
Es la cantidad de calor
necesaria para calentar un
material. Si se refiere a la
unidad de masa se
denomina calor específico.
62. Al aumentar la temperatura, los cuerpos se dilatan en
todas direcciones y adquieren un volumen mayor.
TEMPERATURA DE FUSIÓN = TEMPERATURA DE
SOLIDIFICACIÓN
64. OXIDACIÓN:
Es aquella fase de los materiales que
al ser sometidos a productos o
elementos químicos se oxidan. La
oxidación es controlable con aditivos
como la gasolina, desoxidantes, etc.
Es aquella propiedad química que poseen ciertos
materiales de resistir a trabajos expuestos a medios
altamente corrosivos y con alta oxidación
65. CORROSIÓN
Es la destrucción de un material
metálico por interacción química
entre el material y medio ambiente,
es lenta pero persistente.
Tiene dos fases:
1) OXIDACIÓN
2) REDUCCIÓN
EFECTOS QUE PRODUCE LA
CORROSIÓN:
1) Altera la superficie del material
2) Disminuye el peso del material
3) El material pierde propiedades
mecánicas y tecnológicas.
OXÍGENO
OXÍGENO HUMEDAD
CALOR
CORROSIÓN
OXIDACIÓN
66. Es aquella propiedad que se
manifiesta en industrias que
emanan agentes tóxicos,
como el plomo en las
baterías al momento de
soldar.
Es aquella propiedad que
tienen ciertos líquidos de
ser muy explosivos o
inflamables.
Como la gasolina.
68. Se debe saber que la luz se emite
de cualquier fuente
desplazándose en unidades de
energía “Fotones” y se debe
reconocer que la luz tiene una
longitud de onda definida.
La interacción ocurre entre los
electrones del material y los
fotones de longitudes de onda
amarillos. La gama de colores
producida se llama espectro de
absorción.
69. Es un fenómeno de manera
sencilla o compleja, como
cuando se hace brillar un rayo de
luz blanca en una superficie y
recibimos un haz reflejado de
casi la misma intensidad y
espectro.
Se consideran los metales opacos
excepto en secciones muy
delgadas y los sólidos iónicos y
covalente transparentes a la luz
visible.
70. Se considera el hecho de que
cuando se sumerge una barra en
agua parece que se doblara a
partir de la interface agua-aire.
72. Determinan el comportamiento de un material cuando pasa por el la corriente
eléctrica.
Una propiedad eléctrica es la llamada conductividad, que es la propiedad que
tienen los materiales para transmitir la corriente eléctrica. En función de ella los
materiales pueden ser:
Conductores : Lo son si permiten el paso de la corriente fácilmente por ellos
Aislantes: Lo son si no permiten fácilmente el paso de la corriente por ellos.
Semiconductores : se dicen que son semiconductores si solo permiten el paso
de la corriente por ellos en determinadas condiciones. (Por ejemplo si son
conductores a partir de una temperatura determinada y por debajo de esa
temperatura son aislantes).
73.
74. Determinan la respuesta de los materiales
ante el sonido.
Conductividad acústica: es la
propiedad de los materiales de transmitir
el sonido
Decibelímetro: mide el sonido en
decibelios
Ponen de manifiesto el comportamiento
frente a determinados metales.
Magnetismo: es la capacidad de atraer a
otros materiales metálicos
