Ciencia de Materiales P1

1.
UNIVERSIDAD
DE
LA
RIOJA
ESCUELA
TÉCNICA
SUPERIOR
DE
INGENIERÍA
INDUSTRIAL
ITI
ELECTRÓNICA
INDUSTRIAL
Y
AUTOMÁTICA
CURSO
2015/2016
CIENCIA
DE
MATERIALES
PRÁCTICA
DE
LABORATORIO
1
GRUPO
A3
SAMUEL
IBÁÑEZ
IBÁÑEZ

2.
UNIVERSIDAD
DE
LA
RIOJA
ESCUELA
TÉCNICA
SUPERIOR
DE
INGENIERÍA
Práctica
1
PRÁCTICAS
DE
CIENCIA
DE
MATERIALES
CURSO
2015/2016
Grupo
A2:
Samuel
Ibáñez
Ibáñez
2
Índice
1.
OBJETO
METÁLICO:
ACERO
INOXIDABLE
..........................................................................
3
1.1.
Cambio
de
material
para
una
aplicación
.....................................................................
4
2.
OBJETO
PLÁSTICO:
PVC
..............................................................................................................
5
2.1.
Cambio
de
material
para
una
aplicación
.....................................................................
6
3.
OBJETO
CERÁMICO:
PORCELANA
..........................................................................................
7
3.1.
Cambio
de
material
para
una
aplicación
.....................................................................
7
4.
TABLA
COMPARATIVA
................................................................................................................
8

3.
UNIVERSIDAD
DE
LA
RIOJA
ESCUELA
TÉCNICA
SUPERIOR
DE
INGENIERÍA
Práctica
1
PRÁCTICAS
DE
CIENCIA
DE
MATERIALES
CURSO
2015/2016
Grupo
A2:
Samuel
Ibáñez
Ibáñez
3
1. OBJETO
METÁLICO:
ACERO
INOXIDABLE
El
primer
objeto
escogido
es
un
tornillo
metálico
de
acero
inoxidable
de
8
mm
de
diámetro
y
45’6
mm
de
largo
tal
y
como
muestra
la
imagen.
El
acero
inoxidable
es
una
aleación
de
acero
con
un
mínimo
del
10
%
al
12
%
de
cromo
contenido
en
masa.
Otros
metales
que
puede
contener
por
ejemplo
son
el
molibdeno
y
el
níquel.
El
molibdeno
logra
mejorar
su
resistencia
a
la
corrosión
por
cloruros
y
otras
propiedades.
El
acero
inoxidable
es
un
acero
de
elevada
resistencia
a
la
corrosión,
dado
que
el
cromo,
u
otros
metales
aleantes
que
contiene,
poseen
gran
afinidad
por
el
oxígeno
y
reacciona
con
él
formando
una
capa
pasivadora,
evitando
así
la
corrosión
del
hierro
(los
metales
puramente
inoxidables,
que
no
reaccionan
con
oxígeno
son
oro
y
platino,
y
de
menor
pureza
se
llaman
resistentes
a
la
corrosión,
como
los
que
contienen
fósforo).
Sin
embargo,
esta
capa
puede
ser
afectada
por
algunos
ácidos,
dando
lugar
a
que
el
hierro
sea
atacado
y
oxidado
por
mecanismos
intergranulares
o
picaduras
generalizadas.
Algunos
tipos
de
acero
inoxidable
contienen
además
otros
elementos
aleantes;
los
principales
son
el
níquel
y
el
molibdeno.
Dependiendo
del
porcentaje
de
níquel
y
cromo
que
contengan,
así
como
el
de
carbono,
existen
diferentes
tipos
de
aceros
inoxidables.
Los
aceros
inoxidables
que
contienen
cromo
y
Ni
equivalente
inferior
al
8
%
se
llaman
ferríticos.
Los
aceros
ferríticos
son
magnéticos.
Aceros
entre
0,1%
y
1
%
en
carbono
se
llaman
aceros
inoxidables
“martensíticos”
y
son
templables.
Por
último,
Los
aceros
inoxidables
que
contienen
más
de
un
12
%
de
Ni
equivalente
al
17
%
de
Cr
equivalente,
más
de
un
25
%
de
Ni
equivalente
a
0
%
de
Cr
equivalente,
y
menos
de
un
34
%
de
Cr
equivalente
a
30
%
de
Ni
equivalente,
se
llaman
Aceros
austeníticos.
Además
también
están
los
aceros
dúplex
y
de
precipitación
y
de
enfriamiento.
Los
tornillos
se
utilizan
en
el
mercado
con
diversos
materiales
según
la
aplicación.
Existen
los
tornillos
de
plástico,
comúnmente
utilizados
para
labores
de
fontanería
porque
no
se
oxidan.
También
se
utilizan
tornillos
de
latón
para
trabajos
sobre
madera
y
montajes
decorativos,
al
igual
que
para
madera
también
se
usan
tornillos
de
cobre,
bronce
o
aluminio.
Por
último
citaré
los
tornillos
de
titanio
que
se
usan
en
la
industria
aeronáutica
ya
que
requieren
gran
calidad
y
alta
resistencia
mecánica;
también
se
utilizan
para
motocicletas,
bicicletas
y
artículos
de
hobby
ya
que
dichos
tornillos

4.
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RIOJA
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TÉCNICA
SUPERIOR
DE
INGENIERÍA
Práctica
1
PRÁCTICAS
DE
CIENCIA
DE
MATERIALES
CURSO
2015/2016
Grupo
A2:
Samuel
Ibáñez
Ibáñez
4
mejoran
el
aspecto
y
las
prestaciones
de
los
de
acero;
y
por
último
para
usos
industriales
ya
que
en
este
caso
la
propiedad
que
se
busca
en
el
tornillo
o
pieza
solicitada
es
principalmente
su
resistencia
al
ataque
de
todo
tipo
de
ácidos.
1.1. Cambio
de
material
para
una
aplicación
Un
tornillo
de
acero
inoxidable
para
madera
se
podría
cambiar
por
uno
de
aluminio
ya
que
abarataría
el
coste
y
serían
mucho
más
ligeros.

5.
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SUPERIOR
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INGENIERÍA
Práctica
1
PRÁCTICAS
DE
CIENCIA
DE
MATERIALES
CURSO
2015/2016
Grupo
A2:
Samuel
Ibáñez
Ibáñez
5
2. OBJETO
PLÁSTICO:
PVC
El
objeto
elegido
ha
sido
un
trozo
circular
de
un
tubo
de
PVC
de
93,9
mm
de
diámetro
interior
y
de
96,25
mm
de
diámetro
exterior
con
un
ancho
de
32’4
mm.
Las
medidas
han
sido
realizadas
con
un
calibre.
La
imagen
muestra
el
trozo
de
PVC
escogido.
El
policloruro
de
vinilo
(PVC)
es
el
producto
de
la
polimerización
del
monómero
de
cloruro
de
vinilo.
Es
el
derivado
del
plástico
más
versátil.
Este
se
puede
producir
mediante
cuatro
procesos
diferentes:
Suspensión,
emulsión,
masa
y
solución.
Se
presenta
como
un
material
blanco
que
comienza
a
reblandecer
alrededor
de
los
80
°C
y
se
descompone
sobre
140
°C.
Es
un
polímero
por
adición
y
además
una
resina
que
resulta
de
la
polimerización
del
cloruro
de
vinilo
o
cloroeteno.
Tiene
una
muy
buena
resistencia
eléctrica
y
a
la
llama.
En
la
industria
existen
dos
tipos:
1. Rígido:
para
envases,
ventanas,
tuberías,
las
cuales
han
reemplazado
en
gran
medida
al
hierro
(que
se
oxida
más
fácilmente),
muñecas
antiguas.
2. Flexible:
cables,
juguetes
y
muñecas
actuales,
calzados,
pavimentos,
recubrimientos,
techos
tensados...
El
PVC
se
caracteriza
por
ser
dúctil
y
tenaz;
presenta
estabilidad
dimensional
y
resistencia
ambiental.
Tiene
un
amplio
rango
de
durezas.
Además,
es
reciclable
por
varios
métodos.
Los
tubos
de
PVC
se
utilizan
en
canaletas
y
plomería
en
general.
Pero
también
se
usan
en
el
mercado
otros
materiales
para
realizar
el
objeto
para
aplicaciones
variadas
y
distintas.
Por
ejemplo
un
tubo
de
acero
inoxidable
puede
constituir
un
tubo
de
escape.
También
existen
tubos
de
aluminio
cuya
función
es
indispensable
en
el
sector
aeroespacial
ya
que
forma
parte
importante
en
la
construcción
de
aviones,
además
de
que
en
el
sector
automovilístico
también
han
cobrado
especial
importancia
en
la
actualidad
con
la
fabricación
de
piezas
fundidas,
radiadores,
estructuras
y
carrocerías.
Además
investigando
he
encontrado
otra
utilidad
a
los
tubos
de
aluminio
que
no
me

6.
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TÉCNICA
SUPERIOR
DE
INGENIERÍA
Práctica
1
PRÁCTICAS
DE
CIENCIA
DE
MATERIALES
CURSO
2015/2016
Grupo
A2:
Samuel
Ibáñez
Ibáñez
6
imaginaba;
un
mueble
hecho
con
tubos
de
aluminio,
he
aquí
un
enlace
que
muestra
un
vídeo
de
su
fabricación:
https://www.youtube.com/watch?v=ex4NZ0SCnFs
.
Otro
ejemplo
sería
un
tubo
de
vidrio
que
tiene
multitud
de
aplicaciones,
una
de
ellas
muy
conocida
en
nuestras
casas
como
los
tubos
de
fluorescente
que
iluminan
nuestras
casas,
o
cualquier
recinto,
ya
sean
empresas,
fábricas
o
cualquier
otro
tipo
de
lugar.
Otra
aplicación
de
los
tubos
de
vidrio
podrían
ser
los
tubos
de
ensayo
utilizados
en
cualquier
laboratorio
de
química
para
contener
pequeñas
muestras
líquidas
o
sólidas.
Por
último
otro
caso
sería
tubos
de
porcelana
para
resistencias
eléctricas.
Como
se
ve
se
puede
fabricar
el
mismo
objeto
(en
este
caso
un
tubo)
con
muchísimos
materiales
diferentes
los
cuales
darán
a
aplicaciones
totalmente
distintas.
2.1. Cambio
de
material
para
una
aplicación
Los
tubos
de
PVC
son
muy
comunes
en
tuberías,
un
cambio
de
material
que
se
podría
hacer
sería
al
cobre.
Las
tuberías
de
PVC
no
se
utilizan
si
se
necesita
transportar
agua
caliente
ya
que
el
calor
puede
deformar
la
tubería
e
incluso
hacer
que
se
derrita
totalmente.
Sin
embargo
el
cobre
es
un
metal
con
una
alta
resistencia
a
la
corrosión
y
puede
soportar
sin
ningún
problema
temperaturas
muy
altas.
Además
el
cobre
aguanta
mejor
los
ciclos
de
dilatación.
Con
ello
se
lograría
que
pudiera
circular
temperatura
más
alta
por
el
interior
de
las
tuberías
sin
riesgo
de
que
se
dañara
la
tubería,
además
de
que
se
evitarían
riesgos
para
la
salud
como
se
cree
que
puede
entrañar
el
PVC.
En
cuanto
a
propiedades
el
cobre
además
es
más
elástico
y
dúctil.

7.
UNIVERSIDAD
DE
LA
RIOJA
ESCUELA
TÉCNICA
SUPERIOR
DE
INGENIERÍA
Práctica
1
PRÁCTICAS
DE
CIENCIA
DE
MATERIALES
CURSO
2015/2016
Grupo
A2:
Samuel
Ibáñez
Ibáñez
7
3. OBJETO
CERÁMICO:
PORCELANA
El
tercer
elemento
elegido
es
un
cuchillo
de
porcelana
de
12,5
cm
de
largo.
La
porcelana
es
un
material
cerámico
producido
de
forma
artesanal
o
industrial
y
tradicionalmente
blanco,
compacto,
duro,
translúcido,
impermeable,
resonante,
de
baja
elasticidad
y
altamente
resistente
al
ataque
químico
y
al
choque
térmico,
utilizado
para
fabricar
los
diversos
componentes
de
las
vajillas
y
para
jarrones,
lámparas,
esculturas
y
elementos
ornamentales
y
decorativos.
Por
regla
general
se
compone
de
los
siguientes
materiales
en
polvo:
caolín
entre
un
50
%
y
un
55
%,
cuarzo
entre
un
22,5
%
y
un
25
%,
feldespato
entre
un
22,5
%
y
un
25
%,
cuarzo
y
feldespato
molidos,
para
la
cubierta,
óxidos
metálicos
para
los
colores
y
oro
de
amalgama
en
el
caso
en
que
se
quiera
dorar
algunas
partes.
Los
cuchillos
de
cerámica
están
cada
día
más
en
boga,
sumándose
al
catálogo
de
opciones
para
quienes
están
en
proceso
de
compra
o
renovación
de
su
set
de
cuchillos.
Tienen
muchas
ventajas
como
que
son
ligeros,
el
afilado
de
la
hoja
cerámica
permite
hacer
cortes
con
gran
facilidad,
es
muy
resistente
al
desgaste…
Sin
embargo
no
suelen
ser
todavía
muy
usuales
así
que
en
el
mercado
también
se
realizan
cuchillos
con
otros
materiales.
El
material
más
usado
es
el
acero
inoxidable
y
son
los
cuchillos
que
nosotros
solemos
usar
cotidianamente.
También
se
utilizan
cuchillos
de
plástico,
que
son
idóneos
para
manipular
frutas
y
verduras
ya
que
con
este
tipo
de
utensilios
el
alimento
no
se
oxida.
Por
último,
también
existen
cuchillos
de
titanio
(
y
no
me
refiero
de
acero
con
un
recubrimiento
de
titanio)
que
los
convierte
en
mucho
más
ligeros
y
tiene
gran
uso
para
cortar
verduras,
frutas,
carne
y
pescado
con
cortes
precisos
o
para
lonchear,
aunque
para
trocear
partes
duras
de
carnes
y
pescados
no
sirve.
3.1. Cambio
de
material
para
una
aplicación
Para
mi
cuchillo
cerámico
el
cambio
de
material
que
propondría
sería
cambiarlo
a
acero
inoxidable
ya
que
el
precio
de
los
cuchillos
cerámicos
es
bastante
superior
a
los
convencionales,
no
pueden
cortar
cosas
duras
si
se
quiere
mantener
en
buen
estado
el
filo
y
lo
más
importante
porque
son
muy
frágiles
haciendo
que
cualquier
golpe
seco,
por
ejemplo
el
que
se
nos
caiga
al
suelo,
haga
que
se
rompa,
cosa
que
no
pasa
con
los
de
acero
inoxidable.

8.
UNIVERSIDAD
DE
LA
RIOJA
ESCUELA
TÉCNICA
SUPERIOR
DE
INGENIERÍA
Práctica
1
PRÁCTICAS
DE
CIENCIA
DE
MATERIALES
CURSO
2015/2016
Grupo
A2:
Samuel
Ibáñez
Ibáñez
8
4. TABLA
COMPARATIVA
Objeto
y
material
Propiedad
mecánica
Tornillo
de
acero
inoxidable
Tubo
de
PVC
Cuchillo
de
porcelana
METAL
PLÁSTICO
CERÁMICO
DUREZA
1
3
2
RIGIDEZ
2
3
1
FRAGILIDAD
2
3
1
DUCTILIDAD
2
1
3
TENACIDAD
Kic
1
2
3
Para
ordenar
de
este
modo
sus
propiedades
me
he
fijado
principalmente
en
tablas
y
gráficos,
alguno
de
los
cuales
han
sido
proporcionados
por
la
profesora,
los
cuales
muestro
a
continuación:

9.
UNIVERSIDAD
DE
LA
RIOJA
ESCUELA
TÉCNICA
SUPERIOR
DE
INGENIERÍA
Práctica
1
PRÁCTICAS
DE
CIENCIA
DE
MATERIALES
CURSO
2015/2016
Grupo
A2:
Samuel
Ibáñez
Ibáñez
9

10.
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Práctica
1
PRÁCTICAS
DE
CIENCIA
DE
MATERIALES
CURSO
2015/2016
Grupo
A2:
Samuel
Ibáñez
Ibáñez
10
Gracias
a
esto,
he
podido
observar
cuales
tenían
más
o
menos
dureza,
tenacidad
y
ductilidad
(
y
con
esta
última
fragilidad).
El
PVC
es
un
termoplástico
por
lo
que
se
puede
apreciar
en
la
tabla
anterior
que
es
el
más
dúctil
de
los
tres
elementos
viendo
en
la
tabla
que
su
ductilidad
expresada
como
elongación
porcentual
es
de
100
siendo
la
mayor
de
todos
los
elementos
disponibles,
mientras
que
la
de
los
cerámicos
es
0
siendo
la
menor
y
no
siendo
nada
dúctil;
el
acero
inoxidable
presenta
una
posición
intermedia
con
un
55
si
es
el
acero
inoxidable
es
austenítico.
A
su
vez
se
considera
entonces
que
el
PVC
es
el
menos
frágil
y
la
cerámica
la
más
frágil
ya
que
cuanto
más
dúctil
es
menos
frágil.
A
continuación
con
estas
tablas
que
presento,
y
un
dato
encontrado
que
es
que
el
módulo
de
elasticidad
de
la
porcelana
es
de
69
GPa,
compararé
el
módulo
de
elasticidad
de
los
tres
elementos
y
con
ello
comparo
la
dureza
de
cada
uno:
Propiedades
mecánicas
del
PVC
Propiedades
mecánicas
del
acero
inoxidable
En
el
PVC
pasándolo
a
GPa
compruebo
un
módulo
de
elasticidad
de
3
GPa
siendo
el
menor
de
los
tres,
y
el
mayor
el
del
acero
inoxidable
con
un
módulo
de
elasticidad
de
entre
190
y
210
GPa.
Entonces
el
material
más
duro
es
el
acero
inoxidable
y
el
que
menos
el
PVC.
En
las
tablas
proporcionadas
al
principio
se
podía
observar
claramente
que
el
PVC
era
el
de
menor
módulo
de
Young
pero
no
se
podía
aclarar
cual
era
mayor

11.
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DE
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RIOJA
ESCUELA
TÉCNICA
SUPERIOR
DE
INGENIERÍA
Práctica
1
PRÁCTICAS
DE
CIENCIA
DE
MATERIALES
CURSO
2015/2016
Grupo
A2:
Samuel
Ibáñez
Ibáñez
11
entre
el
acero
inoxidable
y
la
porcelana.
Además
en
estas
tablas
también
se
pueden
encontrar
la
dureza
del
acero
inoxidable
y
del
PVC
viendo
la
comparación
ya
comentada,
sin
embargo
no
he
encontrado
datos
de
dureza
acerca
del
PVC
pero
se
ve
gracias
a
su
módulo
elástico
que
el
que
presenta
un
dureza
intermedia
entre
los
tres.
Para
la
tenacidad
en
las
tablas
iniciales
se
puede
ver
que
el
acero
es
bastante
más
tenaz
que
los
otros
dos
elementos,
y
que
el
menos
tenaz
es
la
porcelana,
dado
que
encima
el
PVC
se
caracteriza
por
su
ductilidad
y
tenacidad.
Para
la
rigidez
me
he
basado
en
las
propiedades
de
cada
material
y
he
buscado
información
acerca
de
su
resistencia
a
la
deformación
elástica.
Dicha
información
me
ha
conducido
a
compararlos
del
modo
que
he
hecho.