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TEMA 5: MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES.

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1 TEMA 5: MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES

2 TEMA 5: MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 1. EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LOS MATERIALES EDAD DE PIEDRA, ( a.C a.C.) MATERIALES PIEDRA, MADERA, BARRO, HUESOS. EDAD DE BRONCE, elaboración de bronce a.C. en Armenia, y en Egipto y Mesopotamia en 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). EDAD DE HIERRO, aparecen productos que combinan hierro con carbono en distintas proporciones. La fundición de hierro surge en a. C. en Anatolia (Asia Menor). 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. 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.

3 TEMA 5: MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 2. CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES INDUSTRIALES METÁLICOSNO METÁLICOS FERROSOSNO FERROSOS HIERRO ACERO FUNDICIONES FERROALEACIONES CONGLOMERADOS FÉRREOS PESADOS: COBRE BRONCE LATÓN ESTAÑO PLOMO CINC CROMO NIQUEL LIGEROS: ALUMINIO TITANIO ULTRALIGEROS: MAGNESIO BERILIO PLÁSTICOS MADERA TEXTILES PÉTREOS Y CERÁMICOS

4 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. PROPIEDADES MECÁNICAS, la resistencia que ofrecen los materiales al ser sometidos a determinados esfuerzos exteriores. PROPIEDADES TECNOLÓGICAS, indican la mayor o menor disposición de un material para poder ser trabajado de determinada forma. PROPIEDADES QUÍMICAS, oxidación y corrosión. PROPIEDADES FÍSICAS, aquellas que no afectan a la estructura y composición de los cuerpos. TIPOS DE PROPIEDADES:

5 TEMA 5: MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 3.1. PROPIEDADES MECÁNICAS COHESIÓN, fuerza de atracción entre los átomos de un material. ELASTICIDAD, capacidad que presentan ciertos materiales de deformarse por acción de fuerzas externas y recobrar su forma primitiva al cesar estas fuerzas. PLASTICIDAD, capacidad de los materiales para adquirir deformaciones permanentes sin llegar a la rotura, según los esfuerzos se llama ductilidad o maleabilidad. 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.

6 TEMA 5: MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 3.1. PROPIEDADES MECÁNICAS (II) 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. TENACIDAD, propiedad que tienen los materiales de soportar, sin deformarse ni romperse, la acción de fuerzas externas. FRAGILIDAD, cuando se rompe fácilmente una vez alcanzado el límite elástico, sin adquirir deformaciones plásticas. 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.

7 TEMA 5: MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 3.1. PROPIEDADES MECÁNICAS (III) 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. 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.

8 TEMA 5: MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 3.2. PROPIEDADES TECNOLÓGICAS (I) 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. 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. 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.

9 TEMA 5: MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 3.2. PROPIEDADES TECNOLÓGICAS (II) 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 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. FORJABILIDAD, propiedad de deformación mediante golpes cuando el material se encuentra a una temperatura relativamente elevada. 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).

10 TEMA 5: MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 3.2. PROPIEDADES TECNOLÓGICAS (III) 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. 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).

11 TEMA 5: MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 3.3. PROPIEDADES QUÍMICAS OXIDACIÓN, fenómeno producido en la superficie de un material por el oxígeno, como consecuencia de la elevación de la temperatura o humedad. 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.

12 TEMA 5: MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 3.4. PROPIEDADES FÍSICAS (I) 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 ) 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). CALOR ESPECÍFICO (C e ), cantidad de calor necesaria para elevar 1 ºC la temperatura de 1 kg de determinada sustancia.

13 TEMA 5: MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 3.4. PROPIEDADES FÍSICAS (II) CONDUCTIVIDAD CALORÍFICA, expresa la mayor o menor dificultad con los cuerpos transmiten la energía calorífica. COEFICIENTE DE DILATACIÓN LINEAL, es la propiedad de los cuerpos de aumentar su volumen al elevar la temperatura TEMPERATURA O PUNTO DE FUSIÓN, temperatura a la que un material pasa del estado sólido al líquido. PUNTO DE SOLIDIFICACIÓN, temperatura a la que un material pasa del estado líquido al sólido. En general coinciden los puntos de fusión y solidificación.

14 TEMA 5: MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 3.4. PROPIEDADES FÍSICAS (III) CALOR DE FUSIÓN, la cantidad de calor (Q) necesaria para pasar 1kg de material de sólido a líquido viene dado por: Donde T f es la temperatura final, T i la temperatura inicial, y q el calor latente de fusión. CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA, representa la mayor o menor facilidad que tienen los cuerpos para transportar la energía eléctrica.


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