Este documento describe los principales tipos de materiales, incluyendo sus propiedades, estructuras y aplicaciones. Explica que los materiales son sustancias que componen cualquier objeto y pueden clasificarse como metales, cerámicos, polímeros, semiconductores y materiales compuestos. Luego se enfoca en los metales y aceros, describiendo sus estructuras cristalinas, aleaciones y cómo varían sus propiedades de acuerdo a su composición.

1. TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES
 Es todo lo que nos rodea, incluidos nosotros
mismos, está formado por un componente común:
la materia. Normalmente, para referimos a los
objetos usamos términos como materia, masa,
peso, volumen.
 Materia es todo lo que tiene masa y ocupa un
lugar en el espacio.
 Masa es la cantidad de materia que tiene un
cuerpo;
 Volumen es el espacio ocupado por la masa
 Cuerpo es una porción limitada de materia

3. ESTADOS DE LA MATERIA

6. MATERIALES
 Son sustancias que componen cualquier cosa
o producto.
 En ciencia, un material es cualquier
conglomerado de materia o masa. En
ingenieria, un material es una sustancia
(elemento o comunmente compuesto quimico)
con alguna propiedad util, sea mecanica,
optica, termica o magnetica.
 Las propiedades de los materiales son
consecuencia de su estructura. Desde el punto
de vista estructural hay dos tipos de materiales,
los cristalinos y los no cristalinos.

7. MATERIALES
 Cualquier desarrollo en materiales
requiere un estudio de tres factores que
se encuentran íntimamente relacionados
uno con otro. Ellos son:
 las propiedades
 la estructura cristalina y
 las interacciones.

8. PROPIEDADES
1. P. FISICAS
– Extensión
– Impenetrabilidad
– Peso específico
– Calor específico
– Calor latente de fusión
– Conductividad Calorífica ó Térmica
– Punto de fusión
– Punto de solidificación
– Dilatación Térmica
– Conductividad Eléctrica

9. PROPIEDADES
2. P. QUIMICAS
Oxidación
Corrosión

10. PROPIEDADES
2. P. MECANICAS
Resistencia
Dureza
Elasticidad
Plasticidad
Tenacidad
Fragilidad
Resiliencia
Fluencia
Fatiga

11. Propiedades
Dureza
La dureza es la propiedad
que expresa el grado de
deformación permanente que
sufre un metal bajo la acción
directa de una carga
determinada.
Es una importante, porque al
cambiar la dureza del acero
se afectan todas las otras
propiedades, especialmente
la resistencia a la indentación
y al desgaste.

12. Propiedades
Medición de Dureza
Rockwell
Rc
Brinell
65 739
60 654
55 560
50 481
45 421
40 371
35 327
30 286
25 253

13. Propiedades
Fragilidad
En términos metalúrgicos,
fragilidad significa que un metal
se rompe o quiebra fácilmente.
La fragilidad ocurre cuando una
pieza de metal es muy dura. A
medida que incrementa la
dureza lo hace también la
fragilidad. Hay una fina línea
entre obtener máxima dureza sin
hacer las piezas frágiles.

14. Propiedades
Tenacidad
Propiedad que expresa la
resistencia a la rotura por
esfuerzos de impacto que
deforman el metal. La
tenacidad requiere la
existencia de resistencia y
plasticidad.
Una pieza que es muy
blanda no se considera
tenaz por que se deforma
fácilmente.

15. Propiedades
Ductilidad
Es la capacidad del metal
para dejarse deformar o
trabajar en frío. Un metal
dúctil puede tolerar
considerable estiramiento o
retorcimiento sin romperse.

16. Propiedades
Ductilidad

17. Propiedades
Resistencia Elástica

18. Propiedades
Resistencia a la Tensión

19. Propiedades
Resistencia a la Fatiga
Resistencia a la fatiga es la
capacidad de un metal para
soportar repetidas cargas
cíclicas sin romperse.

20. PROPIEDADES
2. P. TECNOLOGICAS
Maquinabilidad
Ductilidad
Maleabilidad
Templabilidad
Fusibilidad
Colabilidad
Forjabilidad
Soldabilidad
Acritud

21. MATERIALES
 Clasificación:
1. METALES
2. CERÁMICOS
3. POLÍMEROS
4. LOS SEMICONDUCTORES
5. MATERIALES COMPUESTOS

22. MATERIALES CERAMICOS
 Son materiales inorgánicos constituidos por
elementos metálicos y no metálicos
cohesionados químicamente
 Los materiales cerámicos pueden ser
cristalinos, no cristalinos o mezcla de ambos.
Algunas de sus propiedades características
son: Tienen baja conductividad eléctrica y
térmica y son usados a menudo como
aislantes. Generalmente son materiales ligeros,
extremadamente duros y rígidos, poseen
buena resistencia al calor y a los agentes
corrosivos. Su defecto principal es su débil
resistencia mecánica y su fragilidad

23. MATERIALES POLIMEROS
 El término polímero se deriva del griego “poli”
Muchos y “Mero” Unidad. Los polímeros son
sustancias orgánicas que se componen de
numerosas unidades denominadas monómeros
que forman grandes cadenas moleculares
(macromoléculas). La mayor parte de los
polímeros usados en ingeniería se basan en los
hidrocarburos, que son moléculas formadas
fundamentalmente a partir de átomos de
hidrógeno y carbono dispuestos en formas
estructurales.

24. MATERIALES POLIMEROS
Algunas características de los polímeros son:
 Menos densos que los metales o los cerámicos
 Resistentes a las condiciones atmosféricas y
otras muchas formas de corrosión
 Algunos muestran buena compatibilidad con el
tejido humano y esto unido a la buena
resistencia a la corrosión los hace buenos
candidatos para implantes
 Exhiben excelente resistencia a la conducción
de la corriente eléctrica. Esto los hace
importantes alternativas en la fabricación de
dispositivos eléctricos y electrónicos.

25. NATERIALES SEMICONDUCTORES
Son muy frágiles.
 El silicio y el germanio son los únicos
elementos que tienen aplicaciones
prácticas como semiconductores.
Sin embargo, gran variedad de
compuestos cerámicos e intermetálicos
presentan este mismo efecto.

26. MATERIALES METALICOS
 Son aquellos que están compuestos
básicamente por uno o más metales, aunque
pueden contener otros componentes.
METALES: Son sustancias inorgánicas,
formadas por una misma clase de átomos, y
que además tienen la propiedad de mezclarse o
disolverse unos con otros en estado sólido y de
este modo, se obtienen aleaciones metálicas
entre las que sobresalen los aceros.

27. METALES
Los metales se dividen en:
 Metales y aleaciones férreas: Contienen
un alto contenido de Fierro. Ej: acero
 Metales y aleaciones no férreas:
Carecen de Fierro o solo contienen
cantidades muy pequeñas. Ej:
Aluminio, Cobre, Cinc, Titanio, Níquel,
latón

28. METALES
Los metales poseen un conjunto de
propiedades llamadas metálicas. Los metales
poseen las siguientes propiedades:
 Buena conductividad térmica y eléctrica
 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.

29. METALES
 Metales nativos: Aquellos que pueden
encontrarse libres, sin combinar, en la naturaleza.
Ejemplo: Oro, Plata, Platino, Mercurio, Cobre y el
Hierro.
Obtención de los materiales metálicos
 1. La minería se encarga de la extracción de los
minerales metálicos o menas.
 2. Luego es necesario una serie de procesos
físicos y químicos para poder obtener metales en
forma libre.
 3. La metalurgia es la ciencia que se ocupa del
estudio de las propiedades, las aplicaciones y los
procesos de obtención y elaboración de los

30. METALES

31. ESTRUCTURA DE METALES
 ESTRUCTURA DE LOS METALES
Los metales son sustancias cristalinas
cuando se encuentran en forma de sólido.
Los cristales en estos materiales (metales) se
conocen por lo general como granos.

32. ESTRUCTURA CRISTALINA
Estos se clasifican
 1. CRISTALINOS

33. La Estructura Cristalina
 2. AMORFOS:

34. SISTEMAS CRISTALINOS (Redes de
Bravais)

35. SISTEMAS CRISTALINOS (Redes de
Bravais)

36. ESTRUCTURA CRISTALINA DE METALES
1. Cúbica Simple (CS):

37. ESTRUCTURA CRISTALINA DE METALES
2. Cúbica de Cuerpo Centrado (CC,
BCC)

38. ESTRUCTURA CRISTALINA DE METALES
3. Cúbicas Centrado en las Caras
(CCC o FCC)

39. ESTRUCTURA CRISTALINA DE METALES
4. Hexagonal Compacta (HCP)

40. TAMAÑO DE GRANO

41. EXAMEN MICROSCÓPICO DE LOS METALES

42. ALEACIONES
Es una sustancia que tiene propiedades
metálicas y esta constituido por dos o mas
elementos químicos, de las cuales por los
menos uno es metal.
Las aleaciones de ingeniería pueden dividirse en
dos tipos:
 Aleaciones ferrosas tienen al hierro o fierro
como su principal metal de aleación.
 Aleaciones no ferrosas contienen un metal
distinto del hierro o fierro.

43. O
B
T
E
N
C
I
O
N
D
E
L
A
C
E
R
O

44. ACEROS Y FUNDICIONES

45. SEMEJANZA
El acero y el hierro fundido
tienen varios ingredientes
comunes, pero el principal es
el hierro. El carbono es el
elemento que mas afecta la
dureza y fortaleza. Otros
elementos que afectan las
propiedades del hierro fundido
y del acero son manganeso,
molibdeno, cromo, níquel,
boro, etc. El fósforo, silicio y
azufre son impurezas
frecuentemente encontradas en
el acero y el hierro fundido.

46. Estructura y Composición
El acero y el hierro fundido
comparten una estructura
común, consistente de granos
que se forman cuando el
metal se solidifica durante el
proceso de refinado.
Los granos son cristales
formados al azar que forman
límites donde ellos tocan los
granos circundantes.
Cualquier impureza que sea
insoluble y permanezca
después del refinado, será
atrapada en los límites de los
granos.

47. ACERO

48. Estructura de la Celda Cristalina
BCC

52. Estructura y Composición
Clasificación según %C
% de Carbón Clasificación
0,008% Hierro Puro
0,008% a 0,8% Acero de Bajo Carbono
0,8% Acero de Medio Carbono
0,8% a 2% Acero de Alto Carbono
2% a 6,67% Hierro Fundido o Fundición

53. SAE : Society for Automotive Engineers
AISI : American Iron Steel Institute
Tipo de Acero Número (y digito)
A. Aceros al Carbono -------------------------------------- 1XXX
Carbono básico - ----------------------------------------- 10XX
Carbono básico: S: alta y P: bajo ---------------------- 11XX
Fosforizado y Sulfurizado -------------------------------- 12XX
B. Aceros al Manganeso: Mn: 1,75% -------------------- 13XX
C. Aceros al Níquel ----------------------------------------- 2XXX
D. Aceros al Níquel - Cromo ------------------------------- 3XXX
E. Aceros al Molibdeno ------------------------------------- 4XXX
F. Aceros al Cromo ------------------------------------------ 5XXX
G. Aceros Cromo – Vanadio -------------------------------- 6XXX
H. Aceros al Silicio – Manganeso -------------------------- 9XXX

54. Composición y Estructura
Acero bajo % C: Ferrita

55. Composición y Estructura
Acero Medio % C: Perlita

56. Composición y Estructura
Acero Alto % C

58. ACEROS ALEADOS
Los elementos o agentes aleables (Al, Cr, Co, Mn, Mo, Ni, P, Si,,
Ti, W, V, etc) se añaden a los aceros para muchos propósitos, entre
los cuales los más importantes son:
•Aumentar la templabilidad
•Mejorar la resistencia a temperaturas comunes
•Mejorar las propiedades mecánicas tanto a altas como a bajas
temperaturas
•Mejorar la tenacidad a cualquier dureza o resistencia mínima
•Aumentar la resistencia al desgaste
•Aumentar la resistencia a la corrosión
•Mejorar las propiedades magnéticas

59. HIERRO FUNDIDO O FUNDICION

60. BCC o CC

62. CLASIFICACION
El hierro fundido esta
clasificado en cuatro
categorías basadas en la
estructura del grafito.
1. Hierro Gris.
2. Hierro Nodular
3. Hierro Blanco
4. Hierro Maleable.

63. Composición y Estructura
Hierro Gris

64. Composición y Estructura
Hierro Nodular

65. Composición y Estructura
Hierro Blanco

66. Composición y Estructura
Hierro Maleable

67. APLICACIONES
Hierro Fundido Acero Fundido
Propiedades
 Usado ampliamente y de
bajo costo.
 Reduce vibración y ruido.
 Es de fácil maquinado.
 Resistente al desgaste.
 Resistente a cargas de
choque.
 Más fácil de soldar que los
productos de hierro fundido.
 Más fuerte que el hierro
fundido.
Aplicaciones
 Bloques de Motor  Cajas de ejes