BREBE HISTORIA Alrededor del año 3,500 a. C. ya existía una primitiva

metalurgia del hierro esponjoso; el hierro colado no se descubrió hasta el año 1600 a. C. Algunas técnicas usadas en la antigüedad fueron el moldeo a la cera perdida, la soldadura o el templado del acero. Las primeras fundiciones conocidas empezaron en China en el siglo I a. C., pero no llegaron a Europa hasta el siglo XIII, cuando aparecieron los primeros altos hornos.

En la Edad Media la metalurgia estaba muy ligada a la alquimia y a las técnicas de purificación de metales preciosos y la acuñación de moneda.

El empleo de los metales, característico de la Edad de los metales, es explicable gracias a que el hombre motivado, por sus nuevas actividades necesitó sustituir las herramientas de piedra, hueso y madera, por otras muchos más resistentes.

El cobre fue el primer metal descubierto por encontrarse en estado casi puro en la naturaleza y fue trabajado al final del periodo Neolítico. Al principio, se le golpeaba hasta dejarlo plano como una hoja. Después se aprendió a fundirlo con fuego y vaciarlo en moldes, lo que permitió fabricar mejores herramientas y en mayor cantidad.

Hierro esponja Término genérico aplicado al producto de cualquiera de los procesos industriales de Reducción Directa y se refiere a aquel producto de bajo contenido metálico obtenido de la reducción del mineral de hierro a temperaturas inferiores a la de fusión del hierro.

Mineral de hierro (mena) Término empleado al trozo de piedra de hierro, como se extrae

del yacimiento. Una mena es una formación rocosa que contiene minerales en una concentración suficiente como para hacerla apta para la minería.

HIERRO COLADO.- Al mismo tiempo que se introducían los primeros Altos Hornos, a finales del siglo XVI, se generalizó en Francia la técnica del hierro colado. El hierro líquido se vertía directamente en moldes, obteniéndose como producto definitivo el hierro colado, esta técnica hacia posible hacer piezas más parecidas y de mejor calidad.

ALQUIMIA (del árabe الخيمياء al-khimia) es una antigua práctica protocientífica y disciplina filosófica que tenía por objeto ensalzar la naturaleza inmunda librándola de sus impurezas por el arte del fuego.

El moldeo a la cera perdida es un procedimiento escultórico de tradición muy antigua que sirve para obtener figuras de metal (generalmente bronce) por medio de un molde. El cual se elabora a partir de un prototipo tradicionalmente modelado en cera de abeja

Se calcula que hacia el tercer milenio antes de Cristo, después de un difícil proceso de extracción , se empezó a trabajar con el hierro.Este requiere, como se sabe, altas temperaturas para su fundición y moldeado por que así es más maleable y resistente.

Los utensilios elaborados con metales fueron; armas, herramientas, vasijas, adornos personales, domésticos y religiosos. El uso de los metales significó un gran avance técnico que repercutió de diversas formas en la conformación de la civilización humana:

. El hombre ejerció un mejor dominio sobre la naturaleza.

. Se sustituyó el trabajo de la piedra y el hueso. . Se fabricaron azadas y arados de metal para la

agricultura. . El trabajo se especializó y diversificó

Operaciones básicas de obtención de metales:

Operaciones físicas: triturado, molido, filtrado (a presión o al vacío), centrifugado, decantado, flotación, disolución, destilación, secado, precipitación física.

Operaciones químicas: tostación, oxidación, reducción, hidrometalurgia, electrólisis, hidrólisis, lixiviación mediante reacciones ácido-base, precipitación química, electro deposición, cianuración.

PROPIEDADES DE LOS METALESPROPIEDADES Mecánicas

Son aquellas que expresan el comportamiento de los metales frente a esfuerzos o cargas que tienden a alterar su forma. Dentro de ello tenemos:

Resistencia: Capacidad de soportar una carga externa si el metal debe soportarla sin romperse se denomina carga de rotura y puede producirse por tracción, por compresión, por torsión o por cizallamiento, habrá una resistencia a la rotura (kg/mm²) para cada uno de estos esfuerzos.

Dureza: Propiedad que expresa el grado de deformación permanente que sufre un metal bajo la acción directa de una carga determinada.

Elasticidad: Capacidad de un material elástico para recobrar su forma al

cesar la carga que lo ha deformado. Se llama límite elástico a la carga máxima que puede soportar un metal sin sufrir una deformación permanente. Su determinación tiene gran importancia en el diseño de toda clase de elementos mecánicos, ya que se debe tener en cuenta que las piezas deben trabajar siempre por debajo del límite elástico, se expresa en Kg/mm².

Plasticidad: Capacidad de deformación permanente de un metal sin que llegue

a romperse. Tenacidad: Resistencia a la rotura por esfuerzos de impacto que deforman el

metal. La tenacidad requiere la existencia de resistencia y plasticidad.

Fragilidad: Propiedad que expresa falta de plasticidad, y por tanto, de

tenacidad. Los materiales frágiles se rompen en el límite elástico, es decir su rotura se produce espontáneamente al rebasar la carga correspondiente al límite elástico.

Resiliencia: Resistencia de un metal a su rotura por choque, se determina en el

ensayo Charpy. Fluencia:

Propiedad de algunos metales de deformarse lenta y espontáneamente bajo la acción de su propio peso o de cargas muy pequeñas. Esta deformación lenta, se denomina también creep.

Fatiga: Si se somete una pieza a la acción de cargas periódicas

(alternativas o intermitentes), se puede llegar a producir su rotura con cargas menores a las que producirían deformaciones.

ESTRUCTURA CRISTALINA ENLACE IONICO .-el enlace iónico es la unión que resulta de la

presencia de fuerzas de atracción electrostática entre los iones de distinto signo. Se da cuando uno de los átomos capta electrones del otro.

El metal dona uno o más electrones formando iones con carga positiva o cationes con una configuración electrónica estable. Estos electrones luego ingresan en el no metal, originando un ión cargado negativamente o anión, que también tiene configuración electrónica estable. La atracción electrostática entre los iones de carga opuesta causa que se unan y formen un enlace.

NOTA :Tipo de enlace atómico que ocurre cuando dos átomos comparten electrones.

El sodio y el cloro uniéndose iónicamente para formar cloruro de sodio

ENLACE COVALENTE En química, las reacciones entre dos átomos

no metales producen enlaces covalentes. Este tipo de enlace se produce cuando existe una electronegatividad polar, se forma cuando la diferencia de electronegatividad no es suficientemente grande como para que se efectúe transferencia de electrones, entonces los átomos comparten uno o más pares electrónicos en un nuevo tipo de orbital denominado orbital molecular.

A diferencia de lo que pasa en un enlace iónico, en donde se produce la transferencia de electrones de un átomo a otro, en el enlace químico covalente, los electrones de enlace son compartidos por ambos átomos.

ejemplo En el agua, H2O, el hidrógeno tiene un electrón de valencia, y el

oxígeno, seis electrones. Al unirse para adquirir una estructura estable, cada hidrógeno comparte un electrón con el oxígeno, y así adquieren una estructura estable con dos electrones

El oxígeno adquiere una estructura estable de ocho electrones, con los dos electrones que comparte con los hidrógenos. Los electrones compartidos son atraídos con más fuerza por el oxígeno que por el hidrógeno, por ser el oxígeno más electronegativo y, como consecuencia, los electrones se concentran en torno al oxígeno

nota:Tipo de enlace atómico que ocurre cuando un átomo “pide prestado” uno o más electrones a otro átomo.

EL ENLACE METALICO

El enlace metálico es característico de los elementos metálicos, es un enlace fuerte, primario, que se forma entre elementos de la misma especie. Los átomos, al estar tan cercanos uno de otro, interaccionan los núcleos junto con sus nubes electrónicas empaquetándose en las tres dimensiones, por lo que quedan rodeados de tales nubes. Estos electrones libres son los responsables que los metales presenten una elevada conductividad eléctrica y térmica, ya que estos se pueden mover con facilidad si se ponen en contacto con una fuente eléctrica. Presentan brillo y son maleables.

Tipo de enlace atómico que ocurre cuando los átomos “comparten” electrones que flotan cerca

en una nube general de electrones.

                           

  

Diamante, con estructura muy compacta

Grafito, con estructura atómica en láminas

ARREGLOS ATOMICOS En los materiales en estado liquido , los átomos se encuentran en

movimiento aleatorio , no guardan posicione fijas. Cuando los materiales solidifican al ser enfriados , el movimineto atómico cesa. En estado solidó los átomos pueden adquirir un ordenamiento definido tridimensional , en tal caso se dice que tienen estructura cristalina . Forman cristales .algunos materiales no presentan ordenamiento al solidificar , su estructura es desordenada se dice que son amorfos . Todos los metales forman cristales en estado solidó. De los materiales amorfos el vidrio es el ejemplo clásico. Algunos materiales pueden ser amorfos o cristalinos , según como son enfriados , es el caso por ejemplo el SiO2 (dióxido de silicio) que cuando es cristalino forma el cuarzo y cuando es amorfo forma el vidrio

DEFECTOS CRISTALINOS

Vacantes: Estas son un tipo de imperfecciones cristalinas en las que existe una ausencia de

átomos aislados, en ciertas posiciones cristalinas. Se producen al solidificarse, cuando aparecen

determinadas perturbaciones locales:

Dislocación: Es la ausencia conjunta de un grupo de átomos que podríamos alinear en subplanos. En la imagen vemos que el hueco dejado por los átomos desaparecidos

produce que los demás componentes de la estructura cambien su posición de igual manera que se alteran las uniones entre ellos. Con esta imperfección los metales

poseen una plasticidad y fluencia enorme.

Junta de grano: Si bien la estructura de un material cristalino es una red tridimensional homogéneamente

ordenada, la de un metal o aleación está compuesta por múltiples zonas ordenadas, dispuestas de tal forma que

sus ejes no coinciden entre sí. A estas zonas se les denomina cristales o granos, y a la zona límite entre dos

de ellos se la conoce como junta de grano.

Sólidos cristalinos y amorfos

Según la distribución espacial de los átomos, moléculas o iones, los materiales sólidos pueden ser clasificados en:

Cristalinos: compuestos por átomos, moléculas o iones organizados de una forma periódica entres dimensiones .Las posiciones ocupadas siguen una ordenación que se repite para grandes distancias atómicas (de largo alcance).

Amorfos: compuestos por átomos, moléculas o iones que no presentan una ordenación de largo alcance. Pueden presentar ordenación de corto alcance.

Sólidos cristalinos y amorfos

Cristalino Amorfo

Sistemas cristalinos (Redes de Bravais)

Aunque existen 14 posibles celdas cristalinas, Existen siete combinaciones diferentes en las cuales están agrupadas en dependencia de los parámetros de red. Cada una de esas

combinaciones constituye un sistema cristalino.

TIPOS DE ESTRUCTURAS

Son comunes tres estructuras de redes cristalinas en los metales:

Estructura cúbica centrada en el cuerpo (CC)

Estructura cúbica centrada en las caras (CCC)

Estructura hexagonal compacta (HC)

Sistema Cúbico

Cúbico de caras centrada (14)

Cúbico de cuerpo centrado(9)

Cúbico Simple (8)

Gracias por su atención

…dedicado a ARTURO(7018)…