Clasificacion De Materiales Para Ingenieria Y Conceptos

Categoría de los materiales para ingeniería

Metales

Los metales son materiales, en general, bastante densos, insolubles en agua y en muchos disolventes, y opacos con un espesor adecuado.

Los metales suelen ser duros y resistentes. Aunque existen ciertas variaciones de uno a otro, en general los metales tienen las siguientes propiedades: dureza o resistencia a ser rayados; resistencia longitudinal o resistencia a la rotura; elasticidad o capacidad de volver a su forma original después de sufrir deformación; maleabilidad o posibilidad de cambiar de forma por la acción del martillo; resistencia a la fatiga o capacidad de soportar una fuerza o presión continuadas, y ductilidad o posibilidad de deformarse sin sufrir roturas.

Propiedades Físicas

Los metales muestran un amplio margen en sus propiedades físicas. La mayoría de ellos son de color grisáceo, pero algunos presentan colores distintos; el bismuto (Bi) es rosáceo, el cobre (Cu) rojizo y el oro (Au) amarillo. En otros metales aparece más de un color, y este fenómeno se denomina pleocroísmo.

Otras propiedades serían:

Densidad: relación entre la masa del volumen de un cuerpo y la masa del mismo volumen de agua.

Estado físico: todos son sólidos a temperatura ambiente, excepto el Hg.

Brillo: reflejan la luz.

Maleabilidad: capacidad de los metales de hacerse láminas.

Ductilidad: propiedad de los metales de moldearse en alambre e hilos.

Tenacidad: resistencia que presentan los metales a romperse por tracción.

Conductividad: son buenos conductores de electricidad y calor.

Conductividad Eléctrica y Calorífica

La más baja conductividad eléctrica la tiene el bismuto, y la más alta a temperatura ordinaria la plata. La conductividad en los metales puede reducirse mediante aleaciones. Todos los metales se expanden con el calor y se contraen al enfriarse.

Los materiales como el oro, la plata o el cobre tienen conductividades térmicas elevadas y conducen bien el calor. Se piensa que el libre movimiento de los electrones es la causa de su alta conductividad eléctrica y térmica. La principal objeción a esta teoría es que en tal caso los metales deben tener un calor específico superior al que realmente tienen.

El punto de fusión de los metales varía entre los -39 °C del mercurio y los 3.410 °C del volframio. El iridio, con una densidad relativa de 22,4, es el más denso de los metales. Por el contrario, el litio es el menos denso, con una densidad relativa de 0,53.

Propiedades mecánicas:

• La forja crea en el metal una estructura fibrosa que nunca es completamente destruida y mejora las propiedades de las piezas, aumentando su compacidad de su textura. Según los metales el trabajo de forja se efectúa en frío o caliente dado que a cada metal corresponden una o varias zonas de temperatura que resultan idóneas.

• El Trefilado Permite obtener alambres de gran longitud con relación al diámetro, y de perfil constante. El material de partida es el alambre laminado. Se efectúa forzando el paso de este alambre a través de los agujeros de una hilera, de perfil determinado. El alambre laminado se recoge en rollos que, para estirarlos, se disponen en una devanadera, y el extremo del alambre se pasa por la hilera, montada sobre el banco, y se tira del mismo hasta engancharlo en el tambor tractor. El diámetro definitivo se obtiene tras sucesivas pasadas a través de hileras de orificios decrecientes.

Clasificación

• Ferrosos o férricos: Son los derivados de Hierro. El Hierro es muy abundante en la naturaleza (forma parte del núcleo de la corteza terrestre) y es el metal más utilizado. Estos a su vez los podemos clasificar en aceros y fundiciones.

• Aceros: Aleación de Hierro y Carbono, en la que el Carbono se encuentra presente en un porcentaje inferior al 2,1%.

• Fundición: se llama fundición a aquellas aleaciones de Hierro y Carbono, en la que el porcentaje de Carbono se encuentra entre el 2,1% y el 6,67%.

• Los metales no ferrosos: Son aquellos metales en los que su porcentaje de Hierro es muy bajo, generalmente menos del 1%, y se pueden clasificar en metales pesados y metales ligeros.

• Metales pesados: Son aquellos metales en los cuales su peso específico es mayor a 2,67 gr/cm³, por ejemplo: Cobre, Plomo, Níquel, entre otros.

• Metales ligeros: Son aquellos metales en los cuales su peso específico es menor a 2,67 gr/cm³, ejemplo: Aluminio, Magnesio, Titanio.

Aleaciones

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.

Las aleaciones están constituidas por elementos metálicos como Fe (hierro), Al (aluminio), Cu (cobre), Pb (plomo), ejemplos concretos de una amplia gama de metales que se pueden alear. El elemento aleante puede ser no metálico, como: P (fósforo), C (carbono), Si (silicio), S (azufre), As (arsénico).

Se clasifican teniendo en cuenta el elemento que se halla en mayor proporción (aleaciones férricas, aleaciones base cobre, etc.).

Dentro de las características de las aleaciones se pueden encontrar:

• Presentan brillo metálico.

• Cuentan con alta conductividad eléctrica y térmica.

• Presentan propiedades mecánicas tales como dureza, ductilidad, tenacidad.

• Las aleaciones no tienen una temperatura de fusión única.

Las aleaciones más comunes utilizadas en la industria son:

Acero: Es aleación de hierro con una cantidad de carbono variable entre el 0,008 y el 1,7% en peso de su composición, sobrepasando el 1.7% (hasta 6.67%) pasa a ser una fundición.

Acero inoxidable: El acero inoxidable se define como una aleación de acero con un mínimo del 10 % al 12 % de cromo contenido en masa

Alnico: Formada principalmente de cobalto (5.24%), aluminio (8-12%) y níquel (15-26%), aunque también puede contener cobre (6%), en ocasiones titanio (1%) y el resto de hierro.

Alpaca: Es una aleación ternaria compuesta por zinc (8-45%), cobre (45-70%) y níquel (8-20%)

Bronce: Es toda aleación metálica de cobre y estaño en la que el primero constituye su base y el segundo aparece en una proporción del 3 al 20 %.

Constatan: Es una aleación, generalmente formada por un 55% de cobre y un 45% de níquel.

Cuproníquel: Es una aleación de cobre, níquel y las impurezas de la consolidación, tales como hierro y manganeso.

Cuproaluminio: Es una aleación de cobre con aluminio.

Latón: Es una aleación de cobre con zinc.

Magal: Es una aleación de magnesio, al que se añade aluminio (8 o 9%), zinc (1%) y manganeso (0.2%).

Magnam: Es una aleación de Manganeso que se le añade Aluminio y Zinc.

Nicrom: Es una aleación compuesta de un 80% de níquel y un 20% de cromo.

Nitinol: titanio y níquel.

Oro blanco (electro): Es una aleación de oro y algún otro metal blanco, como la plata, paladio, o níquel.

Peltre: Es una aleación compuesta por estaño, cobre, antimonio y plomo.

Plata de ley

Zamak: Es una aleación de zinc con aluminio, magnesio y cobre.

Cerámicos y vidrios

Los materiales cerámicos y vidrios son compuestos químicos inorgánicos o soluciones complejas, constituidos por elementos metálicos y no metálicos unidos entre sí principalmente mediante enlaces iónicos y/o covalentes; con gran aplicación en alfarería, construcción, utensilios de cocina, dispositivos eléctricos, etc.

Esta gran versatilidad de aplicaciones se debe a que poseen propiedades muy características que no pueden ser obtenidas con ningún otro material.

Tipo de sustancia

Son compuestos inorgánicos constituidos por elementos metálicos y no metálicos. Su enlace puede ser iónico o covalente, presenta estructura cristalina.

Propiedades mecánicas

Son duros y frágiles a temperatura ambiente debido a su enlace iónico/covalente (al aplicarles una fuerza los iones de igual carga quedan enfrentados provocando la rotura del enlace), este hecho supone una gran limitación en su número de aplicaciones. Esta fragilidad se intensifica por la presencia de imperfecciones.

Son deformables a elevadas temperaturas ya que a esas temperaturas se permite el deslizamiento de bordes de grano.

Propiedades eléctricas

Son en su mayoría aislantes eléctricos debido a que tienen una alta resistencia dieléctrica y baja constate dieléctrica.Algunos de ellos presentan otras propiedades dieléctricas como es la facilidad de polarizarse.

No suelen presentar propiedades magnéticas, sin embargo podemos encontrar cerámicas con propiedades magnéticas de gran importancia como ferritas y granates. Éstas son las llamadas cerámicas ferromagnéticas. En estas cerámicas los diferentes iones tienen momentos magnéticos distintos, esto conduce a que al aplicar un campo magnético se produzca como resultado una imantación neta.

Propiedades térmicas

La mayoría de los materiales cerámicos tienen bajas conductividades térmicas debido a sus fuertes enlaces iónico/covalentes. La diferencia de energía entre la banda de covalencia y la banda de conducción en estos materiales es demasiado grande como para que se exciten muchos electrones hacia la banda de conducción, por este hecho son buenos aislantes térmicos. Debido a su alta resistencia al calor son usados como refractarios, y estos refractarios son utilizados en las industrias metalúrgicas, químicas cerámicas y del vidrio.

Clasificación

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