Este documento describe las propiedades y la estructura interna de los metales. Explica que las propiedades de los metales como su alta conductividad térmica y eléctrica derivan del enlace metálico, el cual forma una nube electrónica que permite la gran movilidad de los electrones. También describe las diferentes estructuras cristalinas de los metales como la CFC y BCC, y cómo defectos en la red como dislocaciones y granos afectan sus propiedades. Finalmente, analiza tratamientos térmicos y de aleación que modific

1. MODIFICACIÓN DE LAS
PROPIEDADES DE LOS METALES

2. CARACTERÍSTICAS
METALES
DERIVADAS DEL ENLACE METÁLICO
1. CONDUCCIÓN TÉRMICA Y
ELÉCTRICA ELEVADA
2. RESISTENCIA MECÁNICA ALTA
3. GRAN PLASTICIDAD,
DUCTILIDAD Y TENACIDAD
4. MALEABILIDAD ELEVADA
5. CARÁCTER RECICLABLE

3. • REDES TRIDIMENSIONALES:
ESTADO CRISTALINO
• ENLACE METÁLICO:
1. FORMACIÓN DE UNA NUBE ELECTRÓNICA
2. PERTENENCIA INCONCRETA DE LOS e- A LOS ÁTOMOS
3. GRAN MOVILIDAD ELECTRÓNICA
4. ESTO JUSTIFICA LA ELEVADA CONDUCTIVIDAD
METÁLICA.
ESTRUCTURA INTERNA METALES

4. ENLACE METÁLICO

5. ESTADO CRISTALIN0: redes
tridimensionales compactas con
máximo aprovechamiento espacial.
MISMA VECINDAD: CELDA UNIDAD: ejes y
distancia permanente entre puntos ángulos cristalográfico

6. REDES CRISTALINAS SIMPLES:
◦ Representan todas las posibles redes puntuales
de átomos situados en vértices.
◦ Sus celdas unidad son ‘CELDAS PRIMITIVAS’
ESTRUCTURA CRISTALINA

7. REDES CRISTALINAS DE
BRAVAIS: 14 celdas unidad
CARACTERÍSTICAS:
• Redes puntuales más complejas
• Cumplen la propiedad de misma vecindad.
• Sus celdas unidad:‘CELDAS NO PRIMITIVAS’
• La posición atómica en ‘no vértice’ da lugar:
• Redes SENCILLAS
• Redes CENTRADAS EN EL CUERPO
• Redes CENTRADAS EN LAS CARAS.
• Redes CENTRADAS EN LA BASE.

8. REDES DE BRAVAIS

9. Sistemas cristalinos y redes de
Bravais

10. LOS METALES CRISTALIZAN EN LAS SIGUIENTES
ESTRUCTURAS:
•RELACIONADO CON EL ESTADO DE MÍNIMA ENERGÍA
•HIPÓTESIS DE LAS ESFERAS RÍGIDAS
REDES CRISTALINAS
METÁLICAS

12. ESTRUCTURA BCC
• INDICE DE COORDINACIÓN : 8
• NÚMERO DE ÁTOMOS POR CELDA: 2
• MÁXIMO EMPAQUETAMIENTO EN LA DIAGONAL CUBO
• FACTOR DE EMPAQUETAMIENTO: (FEA) 0,68
• NO ES UNA ESTRUCTURA TOTALMENTE COMPACTA

13. ESTRUCTURA FCC
• INDICE DE COORDINACIÓN: 12
• NÚMERO DE ÁTOMOS POR CELDA: 4
• MÁXIMO EMPAQUETAMIENTO EN LA DIAGONAL DE CARA
•FACTOR DE EMPAQUETAMIENTO (FAE): 0,74
• ES UNA ESTRUCTURA COMPACTA: NO HAY MAYOR
POSIBILIDAD DE EMPAQUETAMIENTO.

14. ESTRUCTURA HCP
• INDICE DE COORDINACION: 12
• NÚMERO DE ÁTOMOS POR CELDA: 6
• MÁXIMO EMPAQUETAMIENTO:
• FACTOR DE EMPAQUETAMIENTO: 0,74

15. INTERSTICIOS O
HUECOS
JFJLFLKAJDDDDD

16. POLIMORFISMO Y
ALOTROPÍA
• ALOTROPRÍA: Estructura cristalina en función de P y T.
• POLIMORFISMO: Alotropía en los compuestos químicos.

17. DEFECTOS DE LA
ESTRUCTURA
CRISTALINA
• DEFECTOS TÉRMICOS: Dilatación térmica por vibración.
• DEFECTOS ELECTRÓNICOS: Impurezas atómicas.
•MATERIALES SEMICONDUCTORES
• DEFECTOS ATÓMICOS: Fallos en la estructura cristalina
• PUNTUALES, LINEALES O SUPERFICIALES

18. DEFECTOS ATÓMICOS
PUNTUALES
CAUSAN LOS EFECTOS DE
DIFUSIÓN.
• ATÓMOS INSTERSTICIALES: Átomo en un instersicio.
Espontáneo. La concentración sube con T.
• LUGARES VACANTES: En los que no hay átomos
•ÁTOMO EXTRAÑOS: Átomos diferentes que se sitúan en los
puntos reticulares o en los huecos. Espontáneo. La
concentración sube con T.

19. DIFUSIÓN
MOVIMIENTO ATÓMICO
DESDE LA POSICIÓN
DE EQUILIBRIO HASTA
OTRAS DEBIDO A LA
AGITACIÓN TÉRMICA
1. LA FUERZA IMPULSORA ES LA DIFERENCIA DE
CONCENTRACIONES.
2. LA DIFUSIÓN AUMENTA CON T
3. SE VE FAVORECIDA POR LA CANTIDAD DE VACANTES
4. LOS ÁTOMOS INTERSTICIALES TAMBIÉN SE DIFUNDEN SI SU
TAMAÑO ES ADEACUADO.

20. DEFECTOS ATÓMICOS
LINEALES
1. SU LONGITUD ES MUCHO MAYOR QUE SU ANCHURA
2. DISLOCACIÓN: DISTORSIÓN LINEAL DE LA RED.
3. TIPOS: EN CUÑA, EN HÉLICE.
4. CUÑA: SEMIPLANO EXTRA
5. HÉLICE: PLANOS PERPENDICULARES EN HÉLICE
6. ESTE DEFECTO NO TIENE EXPLICACIÓN ENERGÉTICA

21. DEFECTOS ATÓMICOS
• JUSTIFICACIÓN:
LINEALES
1. TENSIONES DE ORIGEN TÉRMICO
2. DEFORMACIONES EN FRÍO
3. EXISTENCIA DE ÁTOMOS EXTRAÑOS EN LA
RED
• CONSECUENCIAS:
1. FORMAN UNA ESTRUCTURA LINEAL 3D:
10¹²cm/cm³
2. DISMINUYE LA RESISTENCIA MECÁNICA.
3. LOS MOVIMIENTOS DE LAS DISLOCACIONES
CAUSAN LA DEFORMACIÓN PLÁSTICA EN LAS
ALEACIONES METÁLICAS.

22. DEFECTOS ATÓMICOS
SUPERFICIALES
• POCA PROFUNDIDAD FRENTA A LONGITUD Y ANCHURA
• TIPOS: DE APILAMIENTO Y LÍMITE DE GRANO

23. DEFECTOS ATÓMICOS
SUFPERFICIALES
• GRANO:ESTRUCTURA CRISTALINA DIRECCIONADA
FORMADA EN EL PROCESO DE SOLIDIFICACIÓN.
• JUNTA DE GRANO: ZONA LIMITROFE ENTRE GRANOS
• LOS GRANOS NO SE JUSTIFICAN ENERGETICAMENTE

24. GRANOS

25. INFLUENCIA DEL GRANO EN LA
MICROESTRUCTURA Y
PROPIEDADES DE ALEACIONES
METÁLICAS
•LA MICROESTRUCTURA DEPENDE DEL: TAMAÑO, FORMA Y
ORIENTACIÓN DEL GRANO
•A MENOR TAMAÑO DE GRANO MAYOR RESISTENCIA.
•FORMA EQUIAXICA A ALARGADA POR LAMINACIÓN EN FRÍO
•ORIENTACIÓN QUE DEPENDE DEL PROCESO Y PROVOCA ÉL
CAMBIO DE ISOTROPÍA A ANISOTROPÍA

26. SOLUCIONES SÓLIDAS:
ALEACIONES
• ALEACIÓN METÁLICA:
MEZCLA DE DOS O MAS METALES O DE UN
METAL Y UN NO METAL
• REQUISITOS:
1.ÁTOMOS MISCIBLES EN ESTADO LÍQUIDO
2.CARÁCTER METÁLICO DEL PRODUCTO
• TIPOS : 1. SUSTITUCIÓN 2. INSERCIÓN
• SOLUTO DE MISMA RED: ÁTOMOS DE MENOS
PROPORCIÓN
• DISOLVENTE EN DISTINTA RED: EL DE LA MISMA
ESTRUCTURA QUE LA ALEACIÓN FINAL.

27. SOLUCIONES SÓLIDAS
DE SUSTITUCIÓN
ÁTOMOS DE SOLUTO SUSTITUYEN AL DISOLVENTE EN
ALGUNOS NUDOS DE LA RED.
• CONDICIONES:
• A Y B = SISTEMA DE CRISTALIZACIÓN. SI
NO HAY LIMITE DE CRISTALIZACIÓN
• A Y B DEBEN TENER LA MISMA VALENCIA.
• ELECTRONEGATIVIDAD SEMEJANTE
• 15% DIFERENCIA MÁXIMA EN Ø ATOMICO

28. SOLUCIONES SÓLIDAS DE
INSERCIÓN
EL SOLUTO SE INSERTA EN LOS HUECOS DEL DISOLVENTE
• LA DIFERENCIA DE Ø PUEDE SER MUY GRANDE
• EL Ø DEL SOLUTO DEPENDE DE LA RED DEL DISOLVENTE
• SOLUTOS HABITUALES: H, O, C, N
• DISOLVENTES HABITUALES: Cr, Fe, Co, Ni.
• EJEMPLO: Hierro γ (FCC).

29. SOLUCIONES SÓLIDAS
TIPOS:

30. MECANISMOS DE
ENDURACIMIENTO DE
LOS METALES
DUREZA Y RESISTENCIA DEPENDEN DE LA MOVILIDAD DE LAS
DISLOCACIONES
• MECANISMOS DE ENDURECIMIENTO:
•POR DEFORMACIÓN EN FRÍO
• POR AFINO DE GRANO
• POR SOLUCIÓN SÓLIDA

31. ENDURECIMIENTO POR
DEFORMACIÓN EN FRÍO
1. LA DEFORMACIÓN PLÁSTICA AUMENTA LA DUREZA Y
FRAGILIDAD: ACRITUD
2. LA DEFORMACIÓN PLÁSTICA AUMENTA LA DENSIDAD DE
DISLOCACIONES.
3. ACRITUD: ALTA RESISTENCIA, BAJA DUCTILIDAD, ALTA
FRAGILIDAD
4. RECOCIDO: PARA DEVOLVER LA PLASTICIDAD

32. ENDURECIMIENTO POR
AFINO DE GRANO
• LAS JUNTAS DE GRANO IMPIDEN EL MOVIMIENTO Y
RECORRIDO DE DISLOCACIONES
• GRANOS MÁS PEQUEÑOS, MAYOR LONGITUD DE JUNTA.
• RELACIÓN ENTRE LIMITE ELÁSTICO Y DIÁMETRO DE
GRANO:

33. ENDURECIMIENTO POR
SOLUCIÓN SÓLIDA
1. AUMENTAN LA DUREZA
2. ESTO SE DEBE A LA DEFORMACIÓN MECÁNICA
3. ESTABILIZAN LAS DISLOCACIONES.

34. DEFECTOS RED CRISTALINA
1. IMPERFECCI0NES
PUNTUALES
2. IMPERFECCIONES
LINEALES:
DISLOCACIONES
3. IMPERFECCIONES
SUPERFICIALES:
GRANOS Y JUNTAS
DE GRANOS

35. MECANISMOS
TIPOS:
ENDURECIMIENTO
1. DEFORMACIÓN EN FRÍO: RECOCIDO
DEBIDO AL AUMENTO DE FRAGILIDAD
2. POR AFINO DE GRANO: A MENOR
TAMAÑO DE GRANO MAYOR LIMITE
ELÁSTICO: ơ= ơ + K/d
 3. POR SOLUCIÓN SÓLIDA

36. 1. TÉRMICOS: varia estructura no
composición química
2. TERMOQUÍMICOS: modifica la
composición de la superficie exterior
3. MECÁNICOS: deformación mecánica
con o sin calor
SUPERFICIALES: mejora la superficie sin
variar la composición quimica
TRATAMIENTOS METÁLICOS

37. CALENTAMIENTOS Y ENFRIAMIENTOS
QUE MODIFICAN EL TAMAÑO DE GRANO,
NO LA COMPOSICIÓN.
1. RECOCIDO: aumenta la plasticidad
TEMPLE: aumenta la dureza y resistencia
REVENIDO: como complemento del
temple. Mejora la tenacidad.
TRATAMIENTOS TÉRMICOS

38. TRATAMIENTOS
TERMOQUIMICOS
CALENTAMIENTOS Y ENFRIAMIENTOS CON
APORTACIÓN DE OTROS ELEMENTOS
SUPERFICIALES
1. CEMENTACIÓN: adición de C. Dureza
2. NITRURACIÓN: adición de N. Dureza y
resistencia a la corrosión.
3. CIANURACIÓN: C Y N en baños.
4. CARBONITRURACIÓN: C Y N en gases.
5. SULFINIZACIÓN: C, N Y S. resistencia al
desgaste y menor coeficiente
rozamiento.

39. METALES FERROSOS
CONTIENE Fe COMO ELEMENTO BASE
P.F.= 1535ºC DISMINUYE CON EL C
BUEN CONDUCTOR
QUIMICAMENTE ACTIVO: ORÍN
VARIEDADES ALOTRÓPICAS: αβϒδ
MUY USADO A NIVEL INDUSTRIAL

40. FeINDUSTRIAL: C<0.03%. Poco uso
ACERO: 0.03% < C < 1.67%. Mucho uso
FUNDICIÓN: 1.67% < C < 6.6.7%. Uso
TIPOS DE MATERIALES
FERROSOS

41. ACEROS
PROPIEDADES:
+ C hace+ Dureza, resistencia y
fragilidad
 Dúctiles y maleables
 Menor tenacidad y soldabilidad si más C
 Se oxida, excepto los inoxidables
 Aceros al carbono.
 Aceros aleados.

42. ACEROS Y OTROS ELEMENTOS
S: Confieren fragilidad
Co: + Dureza, resist. Corrosión y desgaste
Cr: + Dureza, resist. Corrosión, tenacidad.
Acero inoxidable.
Mn: + Dureza aceros templados
Mb: + Dureza, resist desgaste.
Ni: + Resist. Tracción. Acero inoxidable
Pb: + Mecanizado
Si: + Elasticidad y propiedades
magnéticas
Va: + Resistn fatiga y tracción
Wo: + Gran dureza. Aceros rápidos
herramientas.

43. 1.67% < C < 6.67% ¿? 2.5%<C<4.5%
FUSIBLES: piezas por moldeo
No son dúctiles ni maleables
Difíciles de soldar y forjar.
Su fabricación es más sencilla que el
acero
Mayor resistencia a la oxidación.
Más baratas que el acero
FUNDICIONES

44. TIPOS DE FUNDICIONES
Si,Mn,P,S
cementita
Ni,Cr,Al,Ti

45. OBTENCIÓN DEL MINERAL DE
Fe
Fe 4,7% corteza terrestre
Mena y ganga
Reducción de óxidos
Calcinación carbonatos
Tostación de sulfuros

46. CARBÓN DE COQUE
Coque combustible y
reductor de óxidos
Coquizado: hulla
(pasta de carbón) a
+1000ºC, no O y 16
horas en baterías de
hornos de coque.
Coque: > 90% C

47.  OBJETIVO:
material poroso
permeable a los
gases.
 SINTER: mezcla
de mineral de Fe
y fundentes
SINTERIZACIÓN Fe
(caliza)

48. OBTENCIÓN ARRABIO. HORNO
ALTO
Fe: sínter
Fuel: combustible
Coque: combustible y
reductor del Fe.
Fundentes
Aire caliente
Escoria
Gas alto horno
Arrabio:95%-3,5%,
Si, P, S Mn.
Torpedos: desulfurac.

49. PARTES DE UN ALTO HORNO

50. OBTENCIÓN DEL ACERO
CONVERTIDOR
CONVERTIDO
R
INPUT:
Chatarra,
fundente y
oxígeno.
OUTPUT:
Acero líquido,
Escoria, Gases

51. MODIFICACIÓN COMPOSICIÓN ACERO
METALURGIA SECUNDARIA

52. ACEROEN MOLDES O LINGOTERAS
TOCHOS Y PETACAS
COLADA CONVECCIONAL

53. ACERO EN PRODUCTOS MISMA SECCIÓN
COLADA CONTINUA

54. LAMINACIÓN ACERO EN
Desbastes a trenes
CALIENTE
de laminación.
Tren de alambrón
Tren de perfiles:
next
Tren de chapa
gruesa: calderería y
barcos
Tren de bandas
calientes: bobinas.

55. TREN DE PERFILES:
Raíles de ferrocarril y
perfiles en general.
LAMINACIÓN ACERO EN FRÍO

56. Para espesores pequeños y buen acabado
superficial.
LAMINACIÓN EN FRÍO

57. Se aplica a las bobinas laminadas en
caliente. Cascarilla.
DECAPADO

58. Posteriora la laminación en frío.
Recocido en campana y continuo.
Temperizado: más dureza.
RECOCIDO

59. RECUBRIMIENTO DE LOS
ACEROS
Mediante metales MÉTODOS
protectores.
Recubrimiento por
inmersión.
Recubrimiento por
electrólisis:
disolución de sal del
metal protector.