El documento trata sobre los metales y aleaciones metálicas. Describe las propiedades físicas y mecánicas de los metales como la conductividad térmica y eléctrica, dureza, resistencia y ductilidad. Explica las estructuras cristalinas cúbica centrada, cúbica centrada en las caras y hexagonal compacta. También cubre temas como la obtención de aleaciones, procesos de manufactura, tratamientos térmicos y aplicaciones de aceros, hierros y aleaciones no ferrosas.

1. METALES

2. DE LA TABLA
PERIODICA
APROX. 80
SON METALES
CONDUCTIVID
AD
ELECTRICA
CONDUCTIVID
AD TERMICA
BRILLO MALEABILIDAD
ELECTRONES
EXTREMOS
SON CEDIDOS
FACILMENTE
ovare

3. ovarelal

4. PROPIEDADES DE LOS METALES:
• Buena conductividad térmica y eléctrica
• Molécula monoatómica
• Brillo característico llamado metálico
• Muy poco reactivo con el hidrógeno
• Se combina con el oxígeno para formar los
óxidos
• Son dúctiles o deformables
• Son sólidos a temperatura normal excepto el
mercurio que es líquido.
De acuerdo con su peso específico (Pe):
pueden ser pesados (Pe >4) o ligeros ( Pe <
4). ovarelal

5. La mayor parte de los metales se obtienen por
extracción de los minerales que los contienen como
óxidos, sulfuros, carbonatos y silicatos.
Están constituidos por un agregado compacto de
cristales (estructura cristalina) que se forma durante
la solidificación.
En la estructura cristalina de los metales, los átomos
toman posiciones regulares recurrentes en tres
dimensiones, determinadas por el número de átomos
y su posición en la retícula cristalina, visualizadas
como celdas unitarias que constituyen el
agrupamiento geométrico básico de los átomos que
se repiten indefinidamente.
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6. ESTRUCTURA CÚBICA CENTRADA
Los metales que
cristalizan en esta
estructura son: hierro α
(ferrita), titanio, tungsteno,
molibdeno, niobio,
vanadio, cromo, circonio,
talio, sodio y potasio.
Cada átomo de la estructura,
está rodeado por ocho átomos
adyacentes y los átomos de
los vértices están en contacto
según las diagonales del cubo
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7. ESTRUCTURA CÚBICA CENTRADA EN LAS CARAS
Los metales que
cristalizan en esta
estructura son: hierro
ϒ (austenita), cobre,
plata, platino, oro,
plomo y níquel.
Cada átomo está rodeado
por doce átomos
adyacentes y los átomos
de las caras están en
contacto.
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8. ESTRUCTURA HEXAGONAL COMPACTA
Los metales que
cristalizan en esta forma
de estructura son:
titanio, magnesio, cinc,
berilio, cobalto, circonio
y cadmio.
Cada átomo está rodeado
por doce átomos y estos
están en contacto según los
lados de los hexágonos
bases del prisma hexagonal.
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9. PROPIEDADES DE LOS METALES
 FISICAS : Peso específico, Calor específico.
Dilatación térmica, Punto de fusión, Calor latente
de fusión, Conductividad térmica y eléctrica,
Resistencia al ataque químico, Resistencia a la
corrosión.
 MECANICAS : Son aquellas que expresan el
comportamiento de los metales frente a esfuerzos o
cargas que tienden a alterar su forma: Resistencia,
Dureza, Elasticidad, Plasticidad, Tenacidad
Fragilidad, Resiliencia, Fluencia, Fatiga.
 TECNOLOGICAS: Determina la capacidad de un
metal a ser conformado en piezas o partes útiles :
Ductilidad, Colabilidad Soldabilidad,
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10. +Resistencia: Capacidad del metal de soportar una carga externa sin
romperse. Se denomina carga de rotura y puede producirse por tracción,
compresión, torsión o cizallamiento.
+Maleabilidad: Es la capacidad de un metal para transformarse en lámina, sin
rotura, por la acción de presiones.
+Ductilidad: Es la propiedad que tiene un metal de dejarse estirar en hilos.
+Tenacidad: Es la resistencia a la rotura por tensión que presenta los metales.
+Fragilidad: Es la facultad de un metal de romperse por la acción del choque o
por cambios bruscos de temperatura. Muchas veces se confunde la fragilidad
con debilidad, siendo propiedades independientes. Un material es frágil cuando
su deformación es casi nula antes de romperse.
+Forjabilidad: Es la propiedad mediante la cual puede modificarse la forma de
un metal por medio de calor
+Soldabilidad: Es la propiedad que tienen algunos metales, por medio de la
cual dos piezas de los mismos se pueden unir formando un solo cuerpo.
+Temple: Es la dureza extraordinaria que adquiere el acero al calentarlo a 600
°C y enfriándolo bruscamente en agua.
+Dureza: Propiedad de mayor o menor resistencia que presenta un material a
dejarse rayar o penetrar. Los métodos más utilizados para medir la dureza son
:Brinell, Rockwell y Vickers.
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11. +Fatiga: Capacidad que presenta un material para resistir
deformaciones sucesivas de distinto sentido y magnitud
+Resiliencia: Resistencia que ofrece un material a la rotura por
choque o impacto
+Colabilidad: capacidad de una material de llenar todos los
huecos de un molde, cuando se encuentra en estado liquido
(fundido)
+Plasticidad: Capacidad de un metal de deformarse
permanentemente sin romperse
+Elasticidad: Capacidad de un metal de volver a su forma
original después de cesar la carga que lo ha deformado.
+Fluencia: Propiedad de algunos metales de deformarse lenta y
espontáneamente bajo la acción de su propio peso o de cargas
muy pequeñas
+Oxidación: Los metales se oxidan por acción del oxígeno del
aire. Hay metales impermeables en los cuales la pequeña capa
de óxido o carbonato que se le forma en la superficie, protege al
resto de metal, como es el caso del cobre, aluminio, plomo,
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12. EL USO DE METALES PUROS ES LIMITADO, SON
BLANDOS O TIENDEN A CORROERSE.
 La mayor parte de los elementos
metálicos comunes son mezclas de dos
o más metales elementales que se
obtienen por la unión de ellos arriba de
su punto de fusión.
 Esa mezcla sólida de metales o
metaloides se denomina aleación.

13. EN COMPARACIÓN CON LOS METALES
PUROS, LAS ALEACIONES PRESENTAN
ALGUNAS VENTAJAS:
* Mayor dureza y resistencia a la tracción.
* Menor temperatura de fusión por lo menos de
uno de sus componentes.
* Pero son menores la ductilidad, la tenacidad y la
conductividad térmica y eléctrica.
Para la preparación de las aleaciones se emplean
diferentes tipos de hornos:
- de crisol
- eléctricos de arco o inducción
- de reverbero
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14. Los metales y aleaciones
son procesados en
diferentes formas mediante
diversos métodos de
manufactura.
Algunos de los procesos
industriales más
importantes son la
fundición, la laminación,
extrusión, trefilado,
embutido y forja,
maquinado y troquelado.
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15. Cuando se aplica un esfuerzo de tensión uniaxial sobre una barra de metal, el metal
se deforma elásticamente y luego plásticamente, produciendo una deformación
permanente. Para muchos diseños se toma un límite elástico al 0.2% ( esfuerzo de
fluencia convencional al 0.2%), la máxima resistencia a la tensión y la elongación o
ductilidad del metal o aleación.
La dureza de un metal también es importante en el diseño de piezas.
La deformación plástica de los metales tiene lugar principalmente por el proceso de
deslizamiento, que involucra un movimiento de las dislocaciones. Los metales con un
alto número de sistemas de deslizamiento (Cu, Ag, Pt, Ni, Pb, Al) son más dúctiles
que aquellos con sólo unos pocos sistemas de deslizamiento (Fe, Cr, V, Mo, W).
Los límites de grano a bajas temperaturas, usualmente endurecen los metales por
proporcionar barreras al movimiento de las dislocaciones, sin embargo, bajo algunas
condiciones de deformación a alta temperatura, los límites de grano se vuelven
regiones de debilidad debido al deslizamiento del límite de grano.
Cuando un metal se deforma plásticamente por trabajo en frío, el metal se endurece
por deformación produciendo un aumento en la resistencia y una disminución de la
ductilidad. El endurecimiento por deformación puede eliminarse proporcionando al
metal un tratamiento térmico de recocido.
Mediante la combinación de endurecimiento por deformación y recocido, pueden
conseguirse grandes reducciones en la sección de un metal sin fractura.
Un metal también puede fracturarse debido a la fatiga, si está sometido a una tensión
cíclica y por compresión de suficiente magnitud
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16. ALEACIONES METALICAS
 Las aleaciones metálicas están formadas por un agregado cristalino de dos o más
metales o de metales con metaloides.
 . La estructura queda conformada por diferentes micro constituyentes o fases como
son:
 -Cristales simples o de componentes puros, cristalizados separadamente donde
cada cristal contiene un solo componente. En este caso la aleación llamada
eutéctica es una mezcla íntima de cristales formada cada uno de ellos de un solo
componente puro. Estas aleaciones son de poca aplicación práctica debido a sus
bajas propiedades mecánicas.
 Por su baja temperatura de fusión, se emplean casi exclusivamente para la
soldadura dulce. El ejemplo típico lo constituye la aleación plomo-estaño empleada
en la soldadura de láminas de cinc, cobre y latón.
 -Cristales de elementos compuestos. Estos cristales están formados por
compuestos químicos de los componentes donde no es posible distinguir
separadamente los componentes originales como en el carburo de hierro que le
aporta dureza a los aceros que lo contienen.
 -Cristales de solución sólida. Llamada así por semejanza con las soluciones
líquidas. Están formados por una solución sólida de los componentes puros o por
uno de ellos y un compuesto químico de ambos. Se forman debido a la solubilidad
de los componentes en el estado sólido. Cuando los cristales de solución sólida se
forman con enfriamiento muy lento, tienen estructuras muy homogéneas y de
buenas propiedades mecánicas para emplearlos en la construcción de partes de
máquinas.
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17. METALES Y ALEACIONES
Ferrosos (Aceros y Fundiciones)
No-Ferrosos (Bronces, Latones, etc..)
Puntos de fusión:
Hierro: 1535ºC
Acero : entre 1375ºC y 1650ºC
Aluminio 660ºC,
Cobre 1085ºC,
Níquel,1455ºC
Titanio 1668ºC
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18. HIERRO FUNDIDO
El alto contenido de C lo tiende a hacer muy frágil, la mayoría
contiene entre 2,5 y 4% de C.
- La ductilidad es baja
- No siempre puede trabajarse ni en frío ni en caliente
- Relativamente sencillo de fundir y colar sobre moldes de
formas complejas.
- Frágiles
- Propiedades mecánicas inferiores al acero
- Bajo costo,
- Uno de los productos de mayor tonelaje de producción en el
mundo
Las principales aplicaciones de los hierros fundidos son:
Carcasas para bombas y transmisiones-Bases y marcos para
máquinas herramientas - Engranes - Flecha -Partes
automotrices, etc.
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Ferrita: Feα ≤768ºC -Austenita: 900 ≥ Feϒ ≤1400ºC. -Cementita
Fundición blanca carbono se encuentra combinado en forma de carburo de hierro.
- Excepcional dureza y resistencia a la abrasión
- Gran rigidez y fragilidad
- Pobre resistencia al choque
- Dificultad para lograr uniformidad de estructura metalográfica según el espesor
Fundición gris –carbono se encuentra sin combinar en forma de hojuelas de
grafito. La más utilizada en la industria por sus características :
- Excelente colabilidad
- Buena resistencia al desgaste
- Excelente respuesta a los tratamientos térmicos de endurecimiento superficial
- Poca resistencia mecánica.
Fundición maleable - Carbono sin combinar en forma de nódulos irregulares o
carbono revenido
- Excelente resistencia a la tracción
- Ductilidad y resistencia al choque
- Buena colabilidad
Fundición nodular Mediante aleantes especiales, como: Cr, Ni, Cu, Mo y V, el
grafito forma esferoides compactos y se modifican las propiedades de las otras
fundiciones de hierro.

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21. ACEROS SIMPLES O AL CARBONO
0.02<%C >2 con pequeñas impurezas deP, S, Mn, Cu, Si,
Aceros de bajo carbono (0.02<%C<0.3) :Dúctiles, - Soldables, - No
se pueden tratar térmicamente, - resistencia mecánica moderada
Aceros de medio carbono (0.3<%C<0.65) : templables (Se pueden
someter a temple y revenido),- buena resistencia mecánica
Ductilidad moderada - Baratos
Aceros de alto carbono (%C>0.8) :Templables - Duros y resistentes
al desgaste -Difíciles de soldar - Poco tenaces - Baratos
Se emplean en: Estructuras, Elementos de máquinas (Ejes,
resortes, engranes, etc.), Tornillos , Herramientas de mano.
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22. ACEROS ALEADOS
Son aceros simples a los que se les agrega de manera intencional
elementos de aleación: cromo, molibdeno, níquel, tungsteno, vanadio,
silicio, manganeso, etc., debiendo ser la suma de todos los elementos
antes mencionados menor o igual al 5 %. Con el objetivos de
Aumentar la resistencia mecánica -Mejorar su templabilidad- Aumentar
su resistencia a la corrosión y a la oxidación
Aceros en los que tiene una gran importancia la templabilidad: -
Acero de alta resistencia - Acero de gran segmentación - Acero de
muelle - Acero indeformable
Aceros de construcción: - Aceros de alta resistencia - Aceros de gran
segmentación - Aceros de muelle - Aceros de nitruración - Aceros de
resistencia al desgaste - Aceros para imanes
Aceros de herramientas: - Aceros rápido - Aceros de corte no rápido -
Aceros para trabajo de choque - Aceros resistente - Aceros inoxidables
y resistentes al calor
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23. ACEROS INOXIDABLES
Buena resistencia a la corrosión y a la oxidación conferida por una capa de óxido de Cr que se forma sobre su superficie
Aceros Inoxidables Martensíticos: - Cr entre el 12 y 14 %. C<0.4%
 - magnético
 - tratables térmicamente (Temple y revenido)
 - regular resistencia a la corrosión y a la oxidación.
 - económicos dentro de los aceros inoxidables
 - Según AISI-NOM se identifican:. 4XX
Aceros Inoxidables Ferríticos: : Cr entre el 15 y 25 %. C<0.1%
 - buena resistencia a la corrosión y a la oxidación.
 - No son tratables térmicamente
 - Endurecibles mediante trabajo en frío
 - magnéticos.
Aceros Inoxidables Austeníticos:. Cr entre el 15 y 25 %, Ni entre 7 y 15%, C<0.08%
 - no magnéticos
 - No tratables térmicamente
 - Son endurecibles mediante trabajo en frío
 - Son caros
 - Se identifican: 3 XX, y los que contienen manganeso: 2 XX
Las principales aplicaciones : Tuberías, recipientes de proceso, válvulas, cubiertos, resortes , decoración, industria
química, farmacéuticas, aeronáutica, naval, en arquitectura, alimenticia, y de transporte y en un sin número de aplicaciones
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24. ACEROS PARA LAS HERRAMIENTAS
- alta dureza y resistencia al desgaste.
- excelente templabilidad
- deformación mínima durante el tratamiento térmico.
- retener su dureza a altas temperaturas (dureza al rojo)
Aceros al carbono: Para herramientas que deban tener gran tenacidad como martillos y picas: C= 0.50 a
0.70%. Para herramientas de corte como brocas, cuchillas, y limas; C = 0.70 a 1%. Para conseguir en cada
caso la máxima dureza, deben ser templados en agua.
Aceros rápidos: conservan su filo en caliente, pudiéndose trabajar casi al rojo (600º) sin disminuir su
rendimiento. Algunas composiciones típicas son: C = 0.75%, W = 18%, Cr = 4% y V = 1%; otra C = 0.75%,
W = 18%, Co = 4% y V = 1.25%.
Aceros indeformables: en el temple no sufren casi deformaciones y con frecuencia después del temple y
revenido quedan con dimensiones prácticamente idénticas a las que tenían antes del tratamiento. Esto se
consigue empleando principalmente el cromo y el manganeso. Templan con un simple enfriamiento al aire
o en aceite. Composiciones típicas: C = 2% y Cr = 12%; C = 1% y Cr = 5% y otra C = 1% y Mn = 1%.
Aceros al corte no rápidos: principalmente con cromo y wolframio, muy empleados para la fabricación de
herramientas de corte que no deben trabajar en condiciones muy forzadas.
Pueden considerarse como unas calidades intermedias entre los aceros rápidos y los aceros al carbono, y
la mayoría de herramientas fabricadas con ellos suelen quedar con durezas comprendidas entre 60 y 66
Rockwell-C.
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25. . ALEACIONES NO FERROSAS
El más usado en la actualidad es el Al y las aleaciones que forma con los
siguientes elementos: Cu, Mg, Ni, Si, Zn, Li, etc.
- Buena resistencia a la corrosión debida a la formación de una capa
protectora - Ligero con una densidad de 2.7 g/cm3 - Fácil de reciclar
(principalmente el aluminio puro). - Buena relación resistencia/peso
Aplicaciones : - Conductores eléctricos - Componentes para avión - Envases
para alimentos – perfileria para construcción- componentes automotrices
El Cu es otro importante metal de uso corriente en ingeniería, sus principales
elementos de aleación son:
- Estaño, para constituir al bronce
- Zinc, formando el latón
- Níquel constituyendo los cuproníqueles
-Es buen conductor eléctrico - Posee buena resistencia a la corrosión - Es
dúctil y fácil de soldar - Posee una resistencia mecánica moderada.
Aplicaciones: - Conductores eléctricos - Resorte - Tubería - Artesanías -
Engranes - Cerraduras
Otro metal con cada día mayor número de aplicaciones es el Zn, el cual es
muy abundante en nuestro país; sus principales elementos de aleación son:
aluminio, magnesio y el cobre. Sus principales características son: - Buena
resistencia a la corrosión - Económico - Funde a bajas temperaturas aleado
con otros elementos
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26. ovarelalAleaciones base Cu. Son buenas conductoras y en algunos
casos, tienen propiedades mecánicas especiales que las hacen
muy útiles en la fabricación de muelles, diafragmas y piezas que
forman parte de aparatos de medida eléctrica y barométrica.
Ejemplos son el bronce y las aleaciones Cu-Be.
Aleaciones base Al. Son materiales ligeros y muy flexibles, lo
que permite maquinarlos en formas muy diversas y son de baja
corrosión. Se usan en el enlatado de alimentos y manufactura de
todo tipo de piezas, incluyendo las de automóviles y aviones.
Aleaciones base Ti. Son aleaciones menos densas que el acero
pero con propiedades mecánicas muy similares, por lo que se
usan en la industria aeronáutica y aeroespacial. Además también
son materiales de bajo porcentaje de corrosión por lo que son
muy útiles en la industria química donde se trabajan muchas
sustancias corrosivas. En la actualidad tienen
además aplicación en el área de biomateriales como prótesis de
huesos de alta carga mecánica (cadera, rodilla, fémur, etc.).

27. DIBUJO
 La utilidad de un dibujo se demuestra
cuando el objeto se puede producir
satisfactoriamente con la información
proporcionada: Forma, tamaño material,
acabados y si es posible procedimientos y
operaciones de taller para producir el
objeto.
 En el taller se modifican las materias
primas hasta que concuerden con los
dibujos de detalle de la pieza que se
requiere construir.
 Cada método de manufactura requiere
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28. EL CAMBIO DE FORMA Y TAMAÑO PARA CONSTRUIR
UNA PIEZA REQUIERE DE UNO O VARIOS
PROCEDIMIENTOS
 Eliminación de parte del material original
 ( corte, perforaciones)
 Agregar más material
 (soldadura, aplicación de material
pulverizado, recubrimiento electroquímico
con metales)
 Redistribución del material original
 (forja, prensado, estiramiento o laminación,
extrusión, movimiento de rotación)
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