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, (4.000.000 a.C.- 4.000 a.C.) MATERIALES PIEDRA, MADERA, BARRO, HUESOS.  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).  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).  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.