TEMA 1:TEMA 1:

MATERIALES MATERIALES METÁLICOS.METÁLICOS.PROPIEDADES DE LOS PROPIEDADES DE LOS MATERIALES.MATERIALES.TECNOLOGÍATECNOLOGÍA 3º ESO 3º ESOPresentación realizada por Juan Antonio Pulido.Presentación realizada por Juan Antonio Pulido.Dpto. de Tecnología. I.E.S. luís de Morales. Arroyo de la luz. Dpto. de Tecnología. I.E.S. luís de Morales. Arroyo de la luz. Cáceres.Cáceres.

ÍNDICE DEL TEMA 1:

1.1. Definición de: Materia, material, elemento, sustancia. 1.2. Los materiales: Clasificación.

1.3. Materiales férricos: Definición.

Tipos. El descubrimiento del hierro. Minerales de hierro. Obtención del mineral. Obtención del metal. Altos hornos. Hierro, acero y fundición: propiedades y Aplicaciones.

1.4. Metales no férricos: Definición.

Clasificación. Cobre y aleaciones. Aluminio y aleaciones. Magnesio.

1.5. Propiedades de los materiales: Clasificación.

Algunas propiedades. Ensayos de materiales.

1.1. 1.1. DefinicionesDefiniciones

1.1. Definiciones.

• Buscar en el diccionario las siguientes definiciones:

Materia. Material. Elemento. Sustancia. Metal. No metal. Aleación.

1.1. Definiciones.

Materia:

Es todo aquello que tiene localización espacial, posee

una cierta cantidad de energía, y está sujeto a

cambios en el tiempo y a interacciones con aparatos de

medida.

1.1. Definiciones.

Material:

Es un elemento que puede transformarse y agruparse en un conjunto. Los elementos del conjunto pueden tener naturaleza real (tangibles), naturaleza virtual o ser totalmente abstractos. Por ejemplo, el conjunto formado por cuaderno, temperas, plastilinas, etc. se le puede denominar materiales escolares. El conjunto de cemento, acero, grava, arena, etc. se le puede llamar materiales de construcción.

1.1. Definiciones.

Elemento:

Un elemento químico es un tipo de materia constituida por átomos de la misma clase. En teoría de conjuntos, un elemento o miembro de un conjunto (o familia de conjuntos) es un objeto atómico que forma parte de ese conjunto (o familia). Elemento arquitectónico es cada una de las partes funcionales, estructurales o decorativas de una obra arquitectónica, de modo que cada uno de ellos funcionaría como una palabra del lenguaje arquitectónico del que la arquitectura sería el texto.

1.1. Definiciones.

1.1. Definiciones.

Sustancia:

En el ámbito de las ciencias químicas, sustancia o substancia es toda porción de materia que comparte determinadas propiedades intensivas.

Se emplea también el término para referirse a la clase de materia de la que están formados los cuerpos.

1.1. Definiciones.

Metal:

Los elementos químicos caracterizados por ser buenos conductores del calor y la electricidad. Poseen alta densidad y son sólidos en temperaturas normales (excepto el mercurio).

1.1. Definiciones.

No metal:

Se denomina no metales, a los elementos químicos opuestos a los metales pues sus características son totalmente diferentes.

1.1. Definiciones.

Aleación:

Una aleación es una combinación, de propiedades metálicas, que está compuesta de dos o más elementos, de los cuales, al menos uno es un metal.

1.2. Los 1.2. Los MaterialesMateriales

1.2. los materiales.

Clasificación:

a) Atendiendo a su origenb) Atendiendo a su estructura interna y

constitución

1.2. los materiales.

Atendiendo a su origen:

1.2. los materiales.

Atendiendo a su origen:

Materiales naturales: aquellos que se encuentran y se utilizan tal como están en la naturaleza.

Ejemplos: madera, carbón, petróleo, materiales pétreos.

1.2. los materiales.

Atendiendo a su origen:

Materiales naturales: aquellos que se encuentran y se utilizan tal como están en la naturaleza.

Ejemplos: madera, carbón, petróleo, materiales pétreos.

Materiales transformados o artificiales: aquellos que se obtienen a partir de los materiales naturales, que actúan como materia prima.

Ejemplos: la cerámica, el vidrio, aleaciones metálicas, el papel, la gasolina.

1.2. los materiales.

Atendiendo a su origen:

Materiales naturales: aquellos que se encuentran y se utilizan tal como están en la naturaleza.

Materiales transformados o artificiales: aquellos que se obtienen a partir de los materiales naturales, que actúan como materia prima.

Materiales sintéticos: aquellos que se obtienen mediante procedimientos artificiales de transformación. No existen en la naturaleza.

Ejemplos: plásticos, caucho sintético.

1.2. los materiales.

Atendiendo a su origen (ejemplo):

Materiales naturales

Materiales artificiales o

transformados

Materiales sintéticos

1.2. los materiales.

Atendiendo a su estructura interna y constitución:

1.2. los materiales.

Atendiendo a su estructura interna y constitución:

Metales

Y

No metales

1.2. los materiales.

Atendiendo a su estructura interna y constitución:

hierro ferrosos acero fundiciones metales pesados no ferrosos ligeros ultraligeros

1.2. los materiales.

Atendiendo a su estructura interna y constitución:

plásticos madera y derivados papel y derivados no metales: cerámica y porcelana vidrio materiales textiles materiales pétreos orgánicos

1.2. Clasificación de los materiales

Clasificación de los

materiales

Según su origenSegún su

estructura interna yconstitución

NaturalesArtificialessintéticos

metales No metales

Ferrosos(metal base hierro)

Madera papel cerámicaVidrio plástico textiles

Porcelana pétreos orgánicos

No ferrosos(metal base otro metal)

Hierro puroAcero

fundición

PesadosLigeros

ultraligeros

1.3. Materiales 1.3. Materiales Férricos o Férricos o FerrososFerrosos

1.3. Materiales férricos

Definición: son aquellos materiales cuya base fundamental está constituida por el metal hierro

Pero también vamos a definir dos conceptos muy importantes en la obtención de los metales:

Metalurgia: es el conjunto de procesos de obtención de los metales a partir de sus minerales.

Siderurgia: es la metalurgia del hierro y sus aleaciones (aceros y fundiciones)

El descubrimiento del hierro

•El primer objeto de hierro que se fabricó, mediante el proceso de forja, se hizo tal vez partiendo del hierro procedente de los meteoritos. La técnica de darle forma fue la misma que la usada para el trabajo de la piedra, se forjaba en frío a base de darle porrazos al meteorito, que era prácticamente todo hierro.

Meteorito en Namibia

Meteorito

El forjado es una operación que consiste en someter a un metal en caliente a un golpeteo continuado, hasta obtener la forma y dimensiones deseadas. Se realiza en caliente, muy caliente, para que el metal disminuya su resistencia a la cohesión y sea mas fácil deformarlo.

En las pirámides de Egipto se han sacado objetos hechos de hierro con una antigüedad de 9000 años.

También de la misma época En Mesopotamia se han encontrado objetos de hierro, anillos y amuletos.

La Edad de Hierro 

es el período en el cual se descubre y populariza el uso del hierro como material para fabricar armas y herramientas.

En algunas sociedades antiguas, las tecnologías metalúrgicas necesarias para poder trabajar el hierro aparecieron en forma simultánea con otros cambios tecnológicos y culturales, incluyendo muchas veces cambios en

la agricultura, las creencias religiosas y los estilos artísticos, aunque este no ha sido siempre el caso.

La Edad de Hierro es el último de los tres principales períodos en el sistema de las tres edades (cobre, bronce y hierro), utilizado para clasificar las sociedades prehistóricas, y está precedido por la Edad de Bronce.

La fecha de su aparición, duración y contexto varía según la región estudiada. La primera aparición conocida de sociedades con el nivel cultural y tecnológico correspondiente a la Edad de Hierro se da en el siglo XII a. C. en varios lugares a la vez.

Proceso de extracción de los minerales de hierro.

El hierro que utilizamos en la vida diaria en forma de metal lo sacamos de los minerales que contienen hierro, y estos minerales los sacamos de las minas, que pueden ser a cielo abierto o subterráneas.

Los minerales que contienen hierro son:

• Hematites (Fe2 O3)

• Magnetita (Fe3 O4) piedra magnética

• Limonita (FeO(OH)) limón, es amarilla

• Siderita (Fe CO3)

• Pirita (Fe S2) “el oro de los tontos”

• Etc.

Fotos de algunos minerales:

Hematites roja y negra. Fe2 o3

Magnetita. Fe2 o4 piedra magnética

Limonita feo (oh) color limón

siderita fe co3

pirita fe s2 ¡¡¡el oro de los tontos!!!

Minas de hierro en España

Minas de hierro en el mundo

Obtención del mineral de hierro desde la mina.

En la mina el mineral de hierro se encuentra mezclado con otras impurezas (tierra, arena, etc.)

Todo este primer producto se llama “ todouno ” formado por bloques de diferentes tamaños.

Se sacan de la mina en vagonetas o cintas transportadoras, si la mina es subterránea, o en camiones gigantes o “dumpers”, si la mina es a cielo abierto.

El todouno está formado por el propio mineral, mena, y el resto de elementos que no son mineral, llamado ganga o estériles.

Todo el mineral se transporta a la planta de cribado, en donde se separa la mena de la ganga. Se fragmenta y se tritura hasta transformarlo en una arena de unos 2 mm de diámetro.

El “todouno” molido se pasa por unos concentradores que separan la mena de los estériles.

Esta mena ya concentrada de mineral de hierro se transporta a los altos hornos

(industria siderúrgica) donde se fundirá para obtener el primer hierro fundido o arrabio.

El transporte se realiza normalmente en trenes especiales muy largos o en barcos. En

camiones no es normal ya que saldría bastante caro.

Vídeo sobre minas de hierro.

http://www.youtube.com/watch?v=disHYvtp-Ig

La industria siderúrgica. Los altos hornos.

El mineral de hierro se transporta a los altos hornos para fundirlo y así obtener el primer metal de hierro, llamado arrabio.

¿qué es un alto horno?

El dispositivo habitual para obtener hierro a partir de sus minerales es el denominado horno alto. Se trata de una instalación compleja cuyo principal objetivo es la obtención de arrabio, es decir, hierro con un contenido en carbono que oscila entre el 2,6 % Y el 6,7 % que contiene otras cantidades de silicio, manganeso, azufre y fósforo que oscilan en torno al 0,05 %.

El cuerpo central de la instalación denominada horno alto está formado por dos troncos de cono colocados uno sobre otro y unidos por su base más ancha.

Su altura oscila entre los 30 y los 80 m y su diámetro máximo está comprendido entre los 10 y los 14 m.

La pared interior está construida de ladrillo refractario y la exterior es de acero. Entre ambas pasan los canales de refrigeración.

La parte superior del horno alto se denomina tragante.

Se compone de dos tolvas en forma de campana, provistas de un dispositivo de

apertura y cierre que evita que se escapen los gases en el momento de la carga del material.

El alto horno se carga por la parte superior, tragante, con mineral de hierro, carbón de coque y fundente (piedra caliza), en una proporción de 2000kg – 1000kg – 500kg.

El carbón de coque hace de combustible necesario para la fusión del hierro y el fundente se encarga de arrastrar la ganga del mineral y las cenizas. Por la parte inferior se inyecta aire comprimido para que se realice la combustión del carbón y así se funda el mineral, separándose por un lado el metal de hierro y por otro la escoria.

Los gases de la combustión salen por la parte superior y se hacen pasar por unos filtros que lo limpian de sustancias sólidas y gases nocivos.

Cuando se funde el mineral el hierro se “chorrea” hacia el fondo del alto horno, por ser de mayor peso, y el resto de los materiales quedan “flotando” encima del hierro fundido. La extracción de la escoria y el hierro fundido se lleva a cabo a través de dos orificios situados en la parte inferior, denominados bigotera y piquera. Por la bigotera se extrae la escoria que sobrenada. Ésta suele emplearse como subproducto para la obtención de abonos y cementos especiales, llamados de clinquerización. Por la piquera sale el hierro fundido, que se denomina arrabio, hierro colado ofundición de primera fusión.

Piquera de arrabio

Piquera de escoria

Las escorias son los deshechos de los altos hornos. Se producen muchísimas, por lo que hay que darles una utilidad. Al ser un material poroso y de poco peso, se parece a la lava de los volcanes, se utiliza para aislamiento, fabricación de carreteras, suelos porosos, macetas, fabricación de cemento, etc.

El arrabio fundido se vierte directamente en

torpedos (un vagón) y se transporta a las lingoteras (moldes) para obtener “tochos” y almacenarlos, o a los convertidores (otro tipo de horno) donde se transformará en acero.

Una vez iniciado el proceso, los hornos altos funcionan de manera continua y sólo se apagarán cuando sea necesario efectuar reparaciones, como consecuencia del desgaste del material refractario del recubrimiento de sus paredes.

Torpedo

Torpedo

El hierro de primera fusión, o “arrabio”, no tiene a penas utilidad, es un hierro quebradizo y blando, con mucho carbono y de poca resistencia. Hay que afinarlo para darle calidad y resistencia.

Al disminuir la cantidad de carbono que lleva el hierro se consiguen los aceros y las fundiciones (hierro de fundición). Esto se consigue mediante los hornos convertidores.

Se considera hierro puro al que tiene menos del 0,03% de carbono.

El acero tiene una proporción de carbono entre este 0,03% hasta el 1,76%.

Y el hierro de fundición, o simplemente fundición, va entre el 1,76% y el 6,67% de carbono.

Diagrama hierro - carbono

Vídeo sobre el funcionamiento de un alto horno

http://youtu.be/-tYQ_qd4Lt4

Obtención de las aleaciones de hierro: aceros y fundiciones.

Aleación: Una aleación es una combinación de dos o más elementos, de los cuales, al menos uno es un metal. Las aleaciones están constituidas por elementos metálicos como Fe (hierro), Al (aluminio), Cu (cobre), Pb (plomo), y no metales como: P (fósforo), C (carbono), Si (silicio), S (azufre), As (arsénico).

La finalidad de una aleación es mejorar las propiedades del metal base (el de mas proporción). Hacerle mas resistente (vigas), inoxidable, mas duro (herramientas de corte), mas elástico (muelles), mas tenaz, etc.

Obtención de los aceros.

El acero es una aleación de hierro con una proporción de carbono que va desde un 0,03% hasta un 1,76%.

Es blanco grisáceo, de brillo metálico, muy resistente a los esfuerzos, dúctil y maleable, muy tenaz, se puede mecanizar, soldar y forjar.

Por sus buenas propiedades es el metal mas utilizado en la tierra por el ser humano, especialmente en las construcciones de estructuras, máquinas y mecanismos.

Existe una enorme variedad de aceros en función de su utilidad y de los metales aleados con el hierro y el carbono.

Diagrama hierro – carbono para el acero

Para obtener el acero hay que ajustar la proporción de carbono que lleva el arrabio entre los niveles del 0,03% y el 1,76%. Para ello hay que mezclar el carbono con oxígeno en una combustión a 1400ºC y obtener co2, que se expulsa como gas. Así vamos eliminando el carbono hasta la proporción determinada del acero que queremos obtener.

C + 2 O = CO2

Todo este proceso de obtención de los aceros se hace en las “acerías”.

El horno donde se realiza esta combustión se llama horno convertidor, porque convierte el arrabio en acero y lo “afina”.

Horno convertidor

Sección de un horno convertidor

Horno convertidor eléctrico

Electrodos de un horno eléctrico

Descarga de acero de un horno eléctrico

Cuando el acero ya está líquido en el horno convertidor, se echa a una cuchara gigante para transportarlo a la zona de colada continua donde se solidificará en perfiles comerciales (vigas, barras, alambres, chapas, etc.) o en lingotes grandes para su almacenamiento.

Cuchara de transporte

Fabricación de lingotes para el almacenamiento

Lingoteras (moldes)

Colada continua para fabricar chapa

Colada continua para fabricar alambre

Trenes de laminación en caliente para perfiles

Trenes de laminación en caliente para planchas

Clasificación de los aceros

Hay centenares de tipos de aceros. Cada uno con unas propiedades y aplicaciones diferentes. Inoxidables, elásticos, duros, tenaces, para herramientas, etc.

Cada acería puede clasificar sus aceros de forma diferente a los demás. Incluso cada país tiene su clasificación específica.

En Estados Unidos se clasifican con tres normas:

A.I.S.I. (american iron and steel institute)S.A.E. (society of automotive engineers)A.M.S. (aeronautical material

specifications)En ItaliaU.N.I. (ente nazionale italiano di

unificazione)

En Francia N.F. (association francaise de normalization) En Alemania D.I.N. (deutscher normenausschuss) Y en España también I.H.A. (instituto del hierro y el acero) U.N.E. (una norma española) I.N.T.A. (instituto español de técnica aeroespacial)

Como son demasiadas instituciones y demasiados países, se ha desarrollado una norma internacional para clasificar los aceros y así no romperse la cabeza con las equivalencias entre todas y cada una. En España Esta norma es la UNE-EN 10020:2001 y la UNE 36010. Internacionalmente se utiliza la ISO-3506.

Clasificación de los aceros según NORMA UNE 36010:

Serie 

Grupo 

Propiedades /Aplicaciones 

Finos para construcción.

1. Finos al carbono.2 y 3. Aleados de gran resistencia.4. Aleados de gran elasticidad.5 y 6. De cementación.7. De nitruración.

Propiedades: No aleados, más duros cuanto más carbono, pero resisten mejor los choques.Aplicaciones: en construcción

Para usos especiales.

1. De fácil mecanización.2. De fácil soldadura.3. Con propiedades magnéticas.4. Con dilatación térmica especial.5. Resistentes a la fluencia.

Propiedades: Son aceros aleados o tratados térmicamente.Aplicaciones: 1 y 2. Tortillería, tubos y perfiles.3. Núcleos de transformadores y motores eléctricos.4. Uniones entre materiales distintos sometidos a elevadas temperaturas.5. Instalaciones químicas y refinerías.

Resistentes a la oxidación y la corrosión.

1. Inoxidables.2 y 3. Resistentes al calor.

Propiedades: Las debidas a la adición de cromo y níquel.Aplicaciones: 1. Cuchillería, máquinas hidráulicas, instalaciones sanitarias, piezas en ambientes corrosivos.2 y 3. Hornos, piezas de motores de explosión, en general piezas sometidas a corrosión y temperatura.

Para herramientas.

1. Al carbono.2,3 y 4. Aleados para herramientas.5. Rápidos.

Propiedades: Aceros aleados y sometidos a tratamientos térmicos, dureza, tenacidad, resistencia al desgaste y a la deformación por calor.Aplicaciones: 1. Maquinaría de trabajos ligeros, carpintería y agrícola.2, 3 y 4. Para maquinaría de trabajos más pesados.5 Para trabajos de desbaste y mecanización rápida.

De moldeo.

1. De usos generales.2. de baja radiación.3. De moldeo inoxidables.

Propiedades: Maleables, para poder ser vertidos en moldes de arena.Aplicaciones: Piezas de forma geométrica tortuosa, solo se distinguen de los demás aceros por su moldeabilidad

Vídeo sobre la fabricación del acero.http://youtu.be/riQQtxhCzWs

Acería. Convertidores al oxígeno.http://youtu.be/P36_JaUoJlg

Así se hace el acero.http://www.youtube.com/watch?v=XNq-xpkbPv8

Obtención de las fundiciones

Como ya hemos dicho la fundición es una aleación de hierro y carbono con una cantidad de carbono entre el 1,76% y el 6,67%

Se obtienen a partir del hierro de primera fusión o arrabio, realizando otra fusión o afino en un horno llamado de cubilote.

El horno de cubilote es un horno vertical, cilíndrico, recubierto interiormente con ladrillo refractario y un forro exterior de acero. es parecido a un alto horno pero de dimensiones mas pequeñas. Puede tener una altura de hasta 10m y un diámetro de 1 a 3m.

Se carga por la parte vertical, como los altos hornos, con hierro, carbón de coque y fundente, de forma alternada. Una vez lleno se inyecta aire por las toberas inferiores avivando la combustión.

Cuando el metal se ha fundido y depositado en el fondo, se retira la escoria por su canal de descarga y la fundición (hierro de fundición) por el otro canal de descarga. Este hierro de fundición se recoge en una cuchara de colada (recipiente parecido a una maceta), se transporta y se vierte en el molde para obtener las piezas fundidas.

Horno

Cuchara

Molde de fundición

Horno de cubilote

Vídeo sobre el horno de cubilotehttp://youtu.be/6b78uYuNmlM

Fundición en horno cubilote.http://youtu.be/CzImVZSUEl8

Propiedades de las fundiciones

• Tienen un contenido de carbono entre el 1,76% y el 6,67%.

• Tienen muy baja resistencia al choque y son muy quebradizas.

• Son poco dúctiles y maleables.• No son forjables ni soldables.• Resisten a la corrosión mejor que los

aceros, se oxidan menos.• Su principal característica es la colabilidad,

osea, la facilidad para obtener con ellas piezas fundidas y obtenidas en moldes. De ahí el nombre de “hierro de fundición”.

Aplicaciones de las fundiciones

• Su principal aplicación la realización de piezas por fundición en moldes, con formas complicadas y difíciles.

• Para fabricar bancadas de máquinas y motores ya que se oxida poco y absorbe muy bien las vibraciones.

• Para fabricar farolas, bancos de parques, alcantarillas, tuberías, turbinas para embalses, etc.

Aplicaciones de las fundiciones

Aplicaciones de las fundiciones

Aplicaciones de las fundiciones

1.4. metales no 1.4. metales no férricos.férricos.

1.4. metales no férricos.

Definición: son aquellos metales y sus aleaciones cuyo elemento principal no sea el hierro. Por lo tanto comprende todos los metales a excepción del hierro.

Por sus buenas cualidades mecánicas, facilidad de obtención y economía, el hierro y sus aleaciones son los metales más utilizados en la industria y en la vida diaria.

Su producción mundial es veinte veces superior a la de todos los metales y aleaciones restantes.

Pero hay una gran multitud de necesidades en las que se utilizan otros metales, ya que el hierro y sus aleaciones tienen también defectos, el más grave es que se oxida y se corroe con facilidad.

Por el contrario, los metales no ferrosos resisten mucho mejor a la oxidación y corrosión atmosférica.

Pero no es ésta la única cualidad frente al hierro. Se moldean y se mecanizan muy bien, su elevada resistencia mecánica en relación al peso ( aluminio ), su resistencia a la oxidación t corrosión, la gran conductividad térmica y eléctrica de algunos de ellos ( cobre ), así como su bello aspecto exterior ( oro, plata, latones y bronces ) hacen de los metales no férricos tan necesarios como el hierro.

Clasificación de los metales no férricos.

cobre plata

pesados plomo oro

estaño etc.

m. No férricos aluminio ligeros titanio

ultraligeros magnesio

Ejercicio para realizar en casa.

buscar información en el diccionario de los siguientes metales y aleaciones no férricos:

aluminio, plomo, estaño, cobre, cinc, níquel, magnesio, titanio, oro, wolframio, cromo mercurio. Aleaciones ligeras y ultraligeras, bronce y latón.

Buscar de ellos lo siguiente:

* símbolo en la tabla periódica. * mineral y fórmula. * yacimientos. * obtención. * características y propiedades. * aplicaciones.

Cobre.

Uno de los primeros metales empleados por el hombre. Define la Edad del cobre.

minerales: calcopirita S2CuFe

calcosina Scu2 cuprita Cu2O

malaquita CO3Cu-Cu(OH)2

Obtención del cobre.

Se obtiene por dos métodos principales: vía seca y vía húmeda. En ambos se parte de la calcopirita (S2CuFe) de la cual se elimina el hierro en una primera fase, obteniéndose sulfuro de cobre (Cu2S) llamado “mata de cobre”. Por vía seca la mata de cobre se funde con óxido de cobre (CuO) y se obtiene el cobre libre. Por vía húmeda la mata de cobre se echa en un horno convertidor y se le inyecta aire. se le separa el azufre y el oxígeno, quedando el cobre libre.

Características.

Es de color rojo. Su densidad es de 8,96kg/dm3. funde a 1.083ºc. Después de la plata es el mejor conductor del calor y la electricidad.

Propiedades y aplicaciones.

Es muy dúctil y maleable (se pueden hacer hojas e hilos muy finos). Trabajado en frío se convierte en muy resistente a la deformación. Se mecaniza con gran dificultad, las virutas salen con mucha dificultad. El agua pura no le ataca, por lo que se utiliza para fabricar calderas.

El oxígeno del aire lo oxida superficialmente, formando una película de óxido verde, llamado “cardenillo” que le protege de posteriores oxidaciones. Debido a su elevada conductividad eléctrica Su principal aplicación es para la fabricación de cables eléctricos

las aleaciones del cobre son el bronce (cobre con estaño) y el latón (cobre con cinc).

Vídeo sobre la obtención del cobre.http://youtu.be/IptwsKre3iQ

Bronce.

El bronce es una aleación de cobre y estaño en la cual el metal base es cobre. el color depende de la cantidad de cobre y puede ser blanco, gris, amarillo, dorado, rosado y rojo. Propiedades: tienen una buena resistencia mecánica, se pueden hacer piezas por moldeo muy detalladas, se trabajan más fácilmente, tienen muy buena resistencia a la corrosión y a los carburantes, su brillo es agradable y se pulen con facilidad. Aplicaciones: se utilizan para hacer medallas, piezas de orfebrería, figuras decorativas, estatuas, bisutería, casquillos antifricción, grifos, válvulas, campanas, turbinas, hélices de barcos, piezas de relojería, tornillería, ruedas dentadas, hilos de antenas.

titanic

Latón.

El latón es una aleación de cobre y cinc en la cual el cobre es el metal base (más del 50% de la aleación es cobre). El color es parecido al de los bronces, entre blanco plateado, gris, amarillo, amarillo rojizo y rojo amarillento. Propiedades: tienen buen aspecto y brillan mucho, son dúctiles, resisten muy bien a la corrosión, son más baratos que los bronces. Aplicaciones: se emplean en joyería y bisutería, en adornos, imitación del oro, para fabricar piezas de embutición, cartuchos, piezas para barcos, en maquinaria pesada.

Aluminio.

Es uno de los principales componentes de la corteza terrestre de la que forma parte en un 12%. Su símbolo es Al. Se encuentra en la naturaleza en forma de mineral, el más importante es la bauxita AlO3(OH)

La obtención del aluminio metal se realiza en dos fases:

1º se obtiene primero óxido de aluminio (alúmina) por medio de procesos químicos. 2º se reduce la alúmina, eliminación del oxígeno, por medio de electrolisis, esto es, haciendo pasar una corriente eléctrica a través de la masa fundida con electrodos de carbón.

Propiedades y Aplicaciones.

Su gran resistencia a la oxidación y corrosión lo hacen imprescindible en la fabricación de depósitos para líquidos. Como se mecaniza y trabaja muy bien se utiliza en la carpintería metálica: ventanas y puertas de aluminio. También se fabrican, con polvo de aluminio, pinturas resistentes a la oxidación y purpurinas. Es muy dúctil y maleable, por lo que se fabrican hojas muy finas de aluminio (papel albal) e hilos muy finos.

Por su bajo peso específico en relación a su resistencia mecánica, se usa en la fabricación de aleaciones ligeras, normalmente empleadas en la industria aeronáutica, naval, en la fabricación de remolques y en cualquier situación donde se necesite un metal ligero y muy resistente.

Como conduce muy bien la electricidad se fabrican cables eléctricos, especialmente para el transporte de electricidad en tendidos de alta tensión.

También se emplea en la fabricación de utensilios de cocina.

Industria de la automoción

Fabricación de cables de alta tensión

Industria naval

Industria aeronáutica

Depósitos para líquidos corrosivos

Carrocerías ligeras y resistentes

Vídeo sobre la obtención del aluminio.http://youtu.be/hyjsxvr0vdo

Magnesio.

El magnesio es un elemento metálico con el número 12 en la tabla periódica y su símbolo es Mg. Se encuentra en la Naturaleza en el agua del mar y en la corteza terrestre en una proporción del 2%. No se encuentra en la naturaleza como metal puro, siendo sus minerales la magnesita (Mg CO3), la dolomita (Ca Mg (CO3)2) y el olivino.

Obtención: El metal se obtiene principalmente por electrólisis del cloruro de magnesio, obtenido de salmueras y agua de mar.

Características:

Tiene un peso específico de 1,8kg/dm3, más ligero que el aluminio. Tiene muy buenas propiedades mecánicas y es bastante resistente en relación a su peso. Tiene color blanco-plateado. Reacciona con el agua a temperatura ambiente desprendiendo hidrógeno. Es extremadamente inflamable, utilizándose antiguamente como “flas” en las cámaras de fotos de madera.

Aplicaciones:

Al ser un metal muy ligero se usa en las aleaciones ultraligeras aleado con el aluminio para fabricar llantas de vehículos, en componentes de automoción, para fabricar chasis y carrocerías ligeras y en construcciones aeronáuticas. Las aleaciones de magnesio se llaman comercialmente “metal electron”.También se usa en la producción de vitaminas, bebidas energéticas y en medicina. Se usa también para la fabricación de material pirotécnico (petardos, cohetes, etc.) y bombas incendiarias.

Magnesita (mg co3) Dolomita (ca mg (co3)2)

Aplicaciones

Vídeos sobre el magnesio

http://youtu.be/DFNQH78dxzw

http://youtu.be/y0jrqUSO1y8

1.5. 1.5. Propiedades de Propiedades de

los los materialesmateriales

1.5. Propiedades de los materiales.

La elección de un material depende del uso y las solicitaciones a las que esté sometido ese material. Por lo tanto debemos conocer perfectamente los materiales para utilizarlos según sus características. El hierro, que se oxida mucho, no lo utilizaría en un depósito de ácido. Utilizaría un depósito de vidrio, plástico o algún material al que no le ataque el ácido.

Cada material, cada metal, tiene unas propiedades, características y, por tanto, unas aplicaciones. Por ello es muy importante conocerlos para usarlos de la mejor manera posible. Todos los materiales tienen unas propiedades y la forma de conocerlas y medirlas es a base de someterlos a los ensayos de propiedades.

Clasificación de las propiedades.

físicas

químicas propiedades de los materiales

mecánicas

metalográficas

otras propiedades: sensoriales, estéticas, económicas.

Propiedades físicas.

Son las inherentes de la naturaleza del material. Determinan la forma y tamaño del material.densidad, peso específico, conductividad térmica, conductividad eléctrica, dilatación, viscosidad, reflexión y refracción, magnetismo, temperaturas de fusión, solidificación y cambios de estado, etc.

Propiedades químicas.

Cómo se comporta el material a la acción de los agentes exteriores, como el oxígeno, los ácidos, etc. qué actitud tiene a la oxidación y la corrosión.

oxidación y corrosión.

Propiedades mecánicas.

Cómo se comporta el material a los esfuerzos exteriores. Está relacionada con la estructura cristalina del material y su resistencia mecánica. las propiedades mecánicas son las más importantes y las más estudiadas ya que normalmente los materiales los utilizamos para aguantar esfuerzos y fuerzas exteriores. tracción, compresión, flexión, torsión, elasticidad, dureza, cohesión, fatiga, doblado, cortadura, embutición, plasticidad, fragilidad, colabilidad, resiliencia, templabilidad, etc.

Propiedades metalográficas.

Son aquellas relacionadas con su estructura cristalina microscópica y se estudian mediante el microscopio. estructura cristalina, tamaño de grano, constituyentes de la estructura.

Como hay una enorme cantidad de propiedades de los materiales, vamos a estudiar sólo algunas de las propiedades mecánicas, al ser éstas las más importantes.

Cohesión: La cohesión de un material es la capacidad que tienen los átomos de mantenerse unidos en virtud de fuerzas internas de atracción y repulsión, las fuerzas entre los átomos de su estructura se denominan fuerzas de cohesión. Resistencia que presentan los átomos de un material a ser separados.

Elasticidad: capacidad que tienen algunos materiales de deformarse por la acción de fuerzas exteriores y volver a su posición primitiva al desaparecer esa fuerza. Los materiales son elásticos dentro de unos límites (límite de elasticidad). Si se supera este límite el material se deforma permanentemente.

Plasticidad: capacidad que tienen algunos materiales de deformarse permanentemente bajo la acción de fuerzas exteriores sin llegar a la rotura. Si el material se puede deformar en láminas muy delgadas, se dice que es maleable (papel albal). Y si se puede deformar en hilos muy finos se dice que es dúctil (hilos de cobre).

Dureza: capacidad de los materiales a rayar y/o ser rayados. oposición que ofrecen los materiales a alteraciones como la penetración, la abrasión, el rayado, la cortadura, las deformaciones permanentes; entre otras. También puede definirse como la cantidad de energía que absorbe un material ante un esfuerzo antes de romperse o deformarse.

Escala de Mohs Durómetro

Tenacidad: la tenacidad es la energía (resistencia) total que absorbe un material antes de alcanzar la rotura, por acumulación de dislocaciones. Se debe principalmente al grado de cohesión entre moléculas. En mineralogía la tenacidad es la resistencia que opone un material a ser roto, molido, doblado, desgarrado o suprimido. Cuanto más tenaz, más resistente. Cuanto más duro, menos tenaz.

Fragilidad: la cualidad de los materiales de romperse con facilidad. Aunque técnicamente la fragilidad se define más propiamente como la capacidad de un material de fracturarse con escasa deformación. La fragilidad es lo contrario de la tenacidad y tiene la peculiaridad de absorber relativamente poca energía, a diferencia de la rotura dúctil.

Fatiga: resistencia que presenta un material para aguantar deformaciones sucesivas de distinto sentido y magnitud.

Cuando un material va acumulando esfuerzos de fatiga puede romperse con una fuerza muy por debajo de su resistencia máxima. La rotura se produce sin avisar.

Resiliencia: resistencia que opone un material a la rotura por choque o impacto. Es la energía que absorbe un material por unidad de sección para provocar su rotura.

Colabilidad: capacidad de un material en estado líquido (fundido) de llenar y adaptarse a un molde ocupando todos sus huecos. Molde de arena

Molde para colada

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Realizado por Juan Antonio Pulido (Dpto. Tecnología)

I.E.S. Luis de Morales. Arroyo de la luz. Cáceres