TEMA 5 MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES TEMA

TEMA 5: MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES

TEMA 5: MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 1. EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LOS MATERIALES Ø EDAD DE PIEDRA, (4. 000 a. C. - 4. 000 a. C. ) MATERIALES PIEDRA, MADERA, BARRO, HUESOS. Ø EDAD DE BRONCE, elaboración de bronce 4. 000 a. C. en Armenia, y en Egipto y Mesopotamia en 3. 500 a. C. La aleación de estaño y cobre se funde con facilidad y es más resistente que los metales por separado, es más fácil de forjar (filo cortante). Ø EDAD DE HIERRO, aparecen productos que combinan hierro con carbono en distintas proporciones. La fundición de hierro surge en 1. 500 a. C. en Anatolia (Asia Menor). Ø DURANTE MUCHOS AÑOS, progreso lento y demanda baja: se utilizan otros materiales. En s. XVII con la Revolución Industrial crece la demanda de hierro colado y acero. Ø ERA ESPACIAL Y DEL SILICIO, la etapa en la que vivimos dominada por la microelectrónica, y el uso de nuevos materiales de uso en ingeniería espacial, más ligeros y resistentes.

TEMA 5: MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 2. CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES INDUSTRIALES METÁLICOS FERROSOS NO METÁLICOS NO FERROSOS HIERRO PESADOS: LIGEROS: ULTRALIGEROS: ACERO COBRE ALUMINIO MAGNESIO FUNDICIONES BRONCE TITANIO BERILIO FERROALEACIONES LATÓN CONGLOMERADOS FÉRREOS ESTAÑO PLOMO CINC CROMO NIQUEL PLÁSTICOS MADERA TEXTILES PÉTREOS Y CERÁMICOS

TEMA 5: MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 3. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES Se puede definir como: “un conjunto de características diferentes para cada cuerpo o grupo de cuerpos, que ponen de manifiesto cualidades intrínsecas de los mismos o su forma de responder a determinados agentes exteriores. ” TIPOS DE PROPIEDADES: ü PROPIEDADES MECÁNICAS, la resistencia que ofrecen los materiales al ser sometidos a determinados esfuerzos exteriores. ü PROPIEDADES TECNOLÓGICAS, indican la mayor o menor disposición de un material para poder ser trabajado de determinada forma. ü PROPIEDADES QUÍMICAS, oxidación y corrosión. ü PROPIEDADES FÍSICAS, aquellas que no afectan a la estructura y composición de los cuerpos.

TEMA 5: MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 3. 1. PROPIEDADES MECÁNICAS q COHESIÓN, fuerza de atracción entre los átomos de un material. q ELASTICIDAD, capacidad que presentan ciertos materiales de deformarse por acción de fuerzas externas y recobrar su forma primitiva al cesar estas fuerzas. q PLASTICIDAD, capacidad de los materiales para adquirir deformaciones permanentes sin llegar a la rotura, según los esfuerzos se llama ductilidad o maleabilidad. q DUREZA, resistencia que oponen los cuerpos a dejarse rayar o penetrar por otros. Es directamente proporcional a la cohesión atómica. Es el resultado de un ensayo: § Dureza al rayado, resistencia a dejarse rayar por otros. Escala de Mohs. § Dureza de penetración, ensayos Brinell, Vickers y Rockwell. § Dureza al rebote, ensayo Shore.

TEMA 5: MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 3. 1. PROPIEDADES MECÁNICAS (II) q RESISTENCIA A LA ROTURA, resultado de un ensayo: carga específica (por unidad de sección) que es necesario aplicar a un material para producir su rotura. Según el esfuerzo puede ser: tracción, compresión, flexión, torsión y cortadura. q TENACIDAD, propiedad que tienen los materiales de soportar, sin deformarse ni romperse, la acción de fuerzas externas. q FRAGILIDAD, cuando se rompe fácilmente una vez alcanzado el límite elástico, sin adquirir deformaciones plásticas. q RESILIENCIA, resultado de un ensayo que consiste en romper una probeta del material de un esfuerzo instantáneo. Energía absorbida por el material al ser roto de un solo golpe.

TEMA 5: MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 3. 1. PROPIEDADES MECÁNICAS (III) q FLUENCIA, fenómeno por el cual los cuerpos que se cargan por encima de su límite elástico adquieren deformaciones plásticas en las que influye el transcurso del tiempo. q FATIGA, al someter un material a esfuerzos variables y repetidos con una determinada frecuencia, se rompe al transcurrir un cierto número de ciclos aunque el valor máximo de los esfuerzos sea inferior a su límite elástico.

TEMA 5: MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 3. 2. PROPIEDADES TECNOLÓGICAS (I) q MALEABILIDAD, capacidad que presenta un cuerpo de ser deformado mediante esfuerzos de compresión, transformándose en láminas pudiéndose realizar en frío o en caliente. maleabilidad tenacidad resistencia y dureza Más maleables: oro, plata, estaño, cobre, cinc, plomo, aluminio, latón. q DUCTILIDAD, capacidad que presenta un material para ser deformado mediante esfuerzos de tracción, transformándose en hilos. ductilidad tenacidad resistencia y dureza Más dúctiles: plata, cobre, hierro, plomo y alumnio. q ACRITUD, deformación plástica en frío acompañada de un cambio de otras propiedades. Aumenta la dureza, la fragilidad y la resistencia de ciertos materiales al ser deformados en frío.

TEMA 5: MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 3. 2. PROPIEDADES TECNOLÓGICAS (II) q FUSIBILIDAD, propiedad que permite transformar un material en un objeto determinado por medio de la fusión. Todos son fusibles, pero con pocos se pueden hacer piezas sanas (sin sopladuras o inclusiones de ácidos). Mejor fusibilidad: bronce, latón, fundición y aleaciones ligeras q COLABILIDAD, facultad de un material fundido de producir objetos completos y sanos cuando se cuela en un molde. Debe tener gran fluidez o fusibilidad: bronce, latón, fundición. q FORJABILIDAD, propiedad de deformación mediante golpes cuando el material se encuentra a una temperatura relativamente elevada. q SOLDABILIDAD, propiedad de poderse unir unos a otros por una sección o superficie determinada, llevando las secciones a la temperatura de fusión o a una temperatura próxima a ella, o bien con otro material intermedio. Poseen esta propiedad los materiales férricos de bajo contenido en carbono (aceros) por presentar un amplio periodo plástico. Los metales y aleaciones que pasan bruscamente de sólido a líquido y carecen de periodo plástico no son soldables (fundición y bronce).

TEMA 5: MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 3. 2. PROPIEDADES TECNOLÓGICAS (III) q TEMPLABILIDAD, propiedad que tiene un material metálico de sufrir transformaciones en su estructura cristalina como consecuencia de calentamientos y enfriamientos bruscos. Aumenta la dureza, alargamiento, resiliencia, resistencia a la tracción y la resistencia a la fatiga. q MAQUINABILIDAD o facilidad de mecanizado, es la propiedad que indica la facilidad o dificultad que presenta éste para ser trabajado con herramientas cortantes arrancando pequeñas porciones (virutas).

TEMA 5: MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 3. 3. PROPIEDADES QUÍMICAS q OXIDACIÓN, fenómeno producido en la superficie de un material por el oxígeno, como consecuencia de la elevación de la temperatura o humedad. q CORROSIÓN METÁLICA, ligada a la oxidación, acción destructora que tiene su origen en las superficies metálicas, a expensas del oxígeno del aire y en presencia de agentes electroquímicos.

TEMA 5: MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 3. 4. PROPIEDADES FÍSICAS (I) q PESO ESPECÍFICO ABSOLUTO, el peso de la unidad de volumen de un cuerpo. Para cuerpos homogéneos, relación entre peso y volumen del cuerpo (kg/dm 3) q PESO ESPECÍFICO RELATIVO, es la relación entre el peso de un cuerpo y el peso de igual volumen de una sustancia tomada como referencia (para sólidos y líquidos agua destilada a 4 ºC). q CALOR ESPECÍFICO (Ce), cantidad de calor necesaria para elevar 1 ºC la temperatura de 1 kg de determinada sustancia.

TEMA 5: MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 3. 4. PROPIEDADES FÍSICAS (II) q CONDUCTIVIDAD CALORÍFICA, expresa la mayor o menor dificultad con los cuerpos transmiten la energía calorífica. q COEFICIENTE DE DILATACIÓN LINEAL, es la propiedad de los cuerpos de aumentar su volumen al elevar la temperatura q TEMPERATURA O PUNTO DE FUSIÓN, temperatura a la que un material pasa del estado sólido al líquido. q PUNTO DE SOLIDIFICACIÓN, temperatura a la que un material pasa del estado líquido al sólido. En general coinciden los puntos de fusión y solidificación.

TEMA 5: MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 3. 4. PROPIEDADES FÍSICAS (III) q CALOR DE FUSIÓN, la cantidad de calor (Q) necesaria para pasar 1 kg de material de sólido a líquido viene dado por: Donde Tf es la temperatura final, Ti la temperatura inicial, y q el calor latente de fusión. q CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA, representa la mayor o menor facilidad que tienen los cuerpos para transportar la energía eléctrica.