El documento describe los diferentes tipos de materiales utilizados a lo largo de la historia humana, incluyendo la Edad de Piedra, la Edad de Bronce y la Edad de Hierro. También explica las propiedades de los materiales naturales, artificiales y sintéticos, y proporciona detalles sobre las propiedades mecánicas, térmicas y químicas que son importantes para los metales. Por último, introduce algunos ensayos comunes utilizados para probar las propiedades de los materiales, como los ensayos de tra

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.