El documento clasifica y describe los principales tipos de materiales, incluyendo materiales metálicos, cerámicos, polímeros, compuestos y semiconductores. Explica las propiedades características de cada tipo de material, como su estructura, resistencia mecánica, conductividad térmica y eléctrica, y su comportamiento ante factores como la temperatura y carga aplicada. Además, detalla las pruebas y propiedades mecánicas comúnmente usadas para evaluar la resistencia y comportamiento de los materiales.

1. 1. Materiales Metálicos: Son sustancias inorgánicas que están compuestas de uno o más elementos metálicos
(hierro, cobre, níquel, titanio y aluminio), pudiendo contener también algunos elementos no metálicos (carbono,
nitrógeno y oxígeno). Los metales se dividen en dos clases: metales férreos: son aquellos que contienen un
alto porcentaje de hierro. Los metales no férreos: son aquellos que carecen de hierro o sólo contienen
cantidades relativamente pequeñas. Entre los metales no férreos tenemos: Aluminio (Al), cobre (Cu), cinc (Zn),
titanio (Ti), níquel (Ni).
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIEMENTAL
FRANCISCO DE MIRANDA
ÁREA DE TECNOLOGÍA
DEPARTAMENTO
MECÁNICA Y TECNOLOGÍA DE LA PRODUCCIÓN
MATERIA CS. DE LOS MATERIALES
Ciencias de los Materiales: Se dedica principalmente al estudio de los materiales, su estructura interna,
propiedades y procesado de los mismos.
Materiales: Es una sustancia, elemento o compuesto químico que posee alguna propiedad útil. Estas pueden ser
mecánicas, eléctricas, ópticas, térmicas o magnéticas.
Clasificación de los materiales: Los materiales más comunes usados en la ingeniería están divididos de la
siguiente forma: materiales metálicos, materiales poliméricos (plásticos), materiales cerámicos, materiales
compuestos, materiales semiconductores (electrónicos).
LOS MATERIALES Y SU CLASIFICACIÓN

2. Características:
• Buena conductividad térmica y eléctrica.
• Resistencia mecánica, alta rigidez, ductilidad y resistencia al impacto (tenacidad).
Materiales Cerámicos: son materiales inorgánicos no metálicos, constituidos por elementos metálicos y no
metálicos.
Características:
• Son duros y frágiles.
• Baja tenacidad y ductilidad.
• Se comportan como buenos aislantes eléctricos y térmicos debido a la ausencia de electrones conductores.
• Normalmente poseen temperatura de fusión relativamente alta.
Los materiales cerámicos utilizados en ingeniería se dividen en dos grupos:
• Materiales cerámicos tradicionales: son compuestos básicos tales como arcilla, sílice (Pedernal) SiO2 y
feldespato. Materiales fabricados: tejas, ladrillos, porcelana, etc.
• Materiales cerámicos de uso específico en ingeniería: están constituidos típicamente por compuestos puros o
casi puros. Entre ellos tenemos: Al2O3 Oxido de aluminio o Alúmina, SiC Carburo de silicio, Si3N4 Nitruro de silicio,
ZrO2 Circona.
Materiales Polímeros: a menudo son llamados plásticos, se elaboran mediante un proceso conocido como
Polimerización, proceso mediante el cual se unen moléculas orgánicas formando moléculas gigantes, es decir
polímeros.

3. Características:
• Baja resistencia
• Baja temperatura de fusión.
• Pobre conductividad eléctrica.
• Son relativamente económicos.
Materiales Compuestos: Se obtienen al unir dos materiales para conseguir una combinación de propiedades que no
es posible obtener en los materiales originales. Estos compuestos pueden seleccionarse para lograr combinaciones
poco usuales tales como: rigidez, resistencia, peso, rendimiento a altas temperaturas, resistencia, a la corrosión,
dureza o conductividad.
Ejemplo: el concreto es grava más cemento, la fibra de vidrio contiene fibra de vidrio incrustada en un polímero, la
madera contraenchapada, la fibra de carbono.

4. Materiales semiconductores: Este tipo de material no es buen conductor ni buen aislante eléctrico, es decir, su
capacidad para conducir electricidad es intermedia. La conductividad eléctrica de estos materiales puede ser
controlada para su uso en dispositivos eléctricos como: transistores, computadoras, calculadoras, microprocesador,
etc. Los materiales utilizados comúnmente son el silicio y el germanio.
Propiedades de los materiales: son aquellas propiedades que describen características o
comportamientos eléctrico, térmico, químico y mecánico.
• Propiedades térmicas: son las propiedades que demuestra un material cuando es sometido a la acción
del calor y entre ellas tenemos: la expansión térmica, la conductividad térmica y el calor específico.
• Expansión térmica: Aumento de tamaño que ocurre en un material cuando éste es calentado. Los metales
y las cerámicas con alto punto de fusión tienen una expansión térmica baja, mientras que los metales con bajo
punto de fusión y los polímeros tienen una expansión térmica alta.
• Conductividad térmica: Medida de la velocidad a la cual se transfiere calor a través de n material. Es
mayor en metales que en cerámicos o polímeros. La conductividad térmica está determinada por la cantidad de
calor que fluye a través de un cuerpo de una zona más caliente a la más caliente.
A
tTAt
Q




5. Donde Q= conductividad térmica, λ= coeficiente de conductividad térmica en KCal/mt*hr*°C, At= área
transversal en mt2, T= tiempo en hr, ∆t= diferencia de temperatura en °C.
• Calor Específico: Es la energía requerida para elevar en un grado la temperatura de un gramo de material.
Ejemplo: calor específico de un metal Cu 0, 092 cal/g*K, para un cerámico Al2O3 0,20 cal/g* K.
• Propiedades Eléctricas: Son las que demuestra un material cuando es sometido a un campo eléctrico,
entre ellas tenemos: conductividad eléctrica, la resistividad eléctrica y la superconductividad.
• Conductividad Eléctrica: es la facilidad con que un cuerpo deja pasar la corriente a través de su masa.
También definirse como la capacidad que tiene un conductor para transportar carga eléctrica (corriente). Es mayor
en metales que en cerámicos o polímeros (con excepción de algunos casos).
• Resistividad Eléctrica: Es la magnitud característica que mide la capacidad de un material para oponerse al
flujo de una corriente eléctrica. También recibe el nombre de resistencia específica. Esta propiedad es constante
para un material y una temperatura dad. La unidades típicas de la resistividad se expresan en Ω-cm ó µΩ-cm.
ρ= Resistividad eléctrica, R= resistencia, A= área transversal, L= longitud
Según la ley Ohm:
; donde V= Voltaje, I= Intensidad
; donde C = Conductividad
L
AR

I
V
R 
C
1


6. •Superconductividad: Es la capacidad que tiene un material para permitir el flujo de corriente a través de él, sin
oponer resistencia; ocurre a temperaturas muy bajas.
Ej.: tungsteno, estaño, aluminio a temperaturas aproximadamente 20 K (-253 °C).
•Propiedades Químicas: se refiere al comportamiento de un material con otro, existiendo algunos materiales que
reaccionan fácilmente con otros, mientras que otros materiales no reaccionan entre sí en condiciones ordinarias.
Ejemplo: El aluminio reacciona con el oxígeno para formar óxido de aluminio.
4Al + 3O2-->Al2O3, mientras que el sodio no reacciona en absoluto con el helio.
•Propiedades Mecánicas: son las exhibe un material cuando es sometido a la acción de una carga; muchas
propiedades mecánicas pueden obtenerse a través de una prueba de tensión.
– Ensayo de tensión: es aquel que mide la resistencia de un material a una fuerza estática o gradualmente
aplicada. El ensayo de tensión describe la resistencia de un material a un esfuerzo lentamente aplicado hasta su
fractura, luego se grafica la curva esfuerzo-deformación.

7. •Deformación: cantidad que se deforma un material por unidad de longitud en un ensayo de tensión.
l
ll 0

•Límite de Proporcionalidad: es el esfuerzo más alto para el cual la relación esfuerzo-deformación es lineal.
Punto “A” de la curva.
•Límite Elástico: es el esfuerzo más alto que se le puede aplicar al material sin que este sea deformado
permanentemente cuando se remueve la carga. Punto “B” de la curva.
•Resistencia a la Fluencia: es el esfuerzo al cual se produce una deformación plástica pequeña y específica. Por
lo general del 0,2%. Punto “C” de la curva.
•Resistencia última de Tensión: esfuerzo máximo alcanzado en la prueba. Punto “D” de la curva.
•Resistencia a la Fractura: es el esfuerzo al cual se produce la fractura de la probeta. Punto “E” de la curva.
– Ensayo de tensión: es aquel que mide la resistencia de un material a una fuerza estática o gradualmente
aplicada. El ensayo de tensión describe la resistencia de un material a un esfuerzo lentamente aplicado hasta su
fractura, luego se grafica la curva esfuerzo-deformación.
– Esfuerzo: Es la carga aplicada dividida entre el área de la sección transversal original del material.
A
F

Las unidades de los esfuerzos son las mismas que para la presión, las más utilizadas son; Mpa, Psi, Kpsi, Kg/mm2,
Kg/cm2.

8. •Elongación: incremento porcentual en la longitud de una probeta durante el ensayo de tensión.
100%
0
0



l
ll
Elongación l
•Fragilidad: propiedad que expresa la falta de plasticidad y por lo tanto la tenacidad.
•Plasticidad: Capacidad que tiene un material de permanecer permanentemente deformado y se clasifica de la
siguiente manera;
Maleabilidad: facilidad de deformarse en láminas
Ductilidad: capacidad de un material para ser estirado o encogido sin producir ruptura.
•Dureza: resistencia que opone un material a ser penetrado por otro.
•Tenacidad: medida de la cantidad de energía que un material puede absorber antes de la fractura.



•Módulo de elasticidad o Módulo de Young: es una medida de la rigidez del material. Es la relación entre el
esfuerzo y la deformación en la porción elástica de la curva.
•Estricción: Disminución total porcentual del área de la sección transversal de una probeta durante el ensayo de
tensión.