Tecnología de los Materiales

Introducción

Los materiales que se utilizan en construcción deben tener una serie de propiedades, que justifiquen su uso. A partir de los ensayos, se conoce el valor de cada una de las propiedades físicas, químicas y mecánicas que interesa determinar. Para su realización, se deben obtener muestras representativas, a partir de las cuales elaborar las correspondientes probetas a ensayar. Hay muchas formas de clasificar los materiales, según su composición, por su origen, de acuerdo con sus propiedades físico – químicas, desde el punto de vista de la fabricación, etc.; según su origen, los materiales se pueden clasificar en materiales naturales y materiales artificiales, dependiendo de que se encuentren directamente en el medio natural o sean el resultado de algún proceso de fabricación, como el granito, que es un material natural, mientras que el acero es un material artificial; según su composición, los materiales se pueden clasificar en elementos y compuestos, homogéneos y heterogéneos, metálicos y no metálicos, inorgánicos y orgánicos, etc.; según sus propiedades, los materiales se pueden clasificar en rígidos y flexibles, tenaces y frágiles, conductores y aislantes, reciclables y no reciclables, etc.

En el presente trabajo vamos a ver a grandes rasgos algunos conceptos que integran la materia de Tecnología de los Materiales, los cuales nos servirán para poder tener en claro algunas ideas que nos servirán para tener una comprensión más clara de dicha materia, así mismo nos permitirá familiarizarnos con la industria del acero sus tratamientos y aplicaciones a la industria y a la vida diaria, algunos de los conceptos que trataremos será: Historia de los materiales y su evolución a través de loa años, veremos que esto ha ejercido cierta influencia en las sociedades de todo el mundo, veremos la clasificación de los materiales como son los metales, cerámicos y los plásticos, así también veremos las propiedades físicas y químicas de dichos materiales y el cómo conocerlas nos permite trabajar de una manera más eficiente con ellos también veremos las estructuras cristalinas, el cómo conocer la estructura interna de los materiales nos permite darles un mejor uso y que puedan se dé mejor aprovechamiento, así tambien los tratamientos térmicos que dichos materiales pueden recibir con el objeto de darles una mayor durabilidad y mejor aplicaciones a la industria, otro aspecto que trataremos será los aceros y como su uso y aplicaciones a lo largo del tiempo ha evolucionado y mejorado, algo que no podría faltar son los enlaces químicos y como conocerlos nos da ideas sobre el uso y aplicación de los materiales, anexaremos tambien un pequeño laboratorio de máquinas que su uso es las famosas pruebas de tensión, dureza, fatiga e impacto.

Por lo anterior definimos los materiales como las sustancias que componen cualquier cosa o producto. Desde el comienzo de la civilización, los materiales junto con la energía han sido utilizados por el hombre para mejorar su nivel de vida. Como los productos se fabrican a base de materiales, estos se encuentran en cualquier parte alrededor nuestro. Lo más comúnmente encontrados son la madera, el ladrillo, el acero, el plástico, el caucho, el cobre y el papel.

3.1 Materiales Ferrosos y No Ferrosos.

La mayoría de los objetos metálicos no son sólo de metal si no que entran dentro las varias subdivisiones de diferentes metales. La mayor de estas subdivisiones es la que existe entre los metales ferrosos y no ferrosos. Dado que la composición química de estos metales y compuestos metálicos son diferentes, presentan diferentes propiedades y tienen usos en diversos tipos de aplicaciones.

3.1.1 Historia

No se conoce con exactitud la fecha en que se descubrió la técnica de fundir mineral de hierro para producir un metal susceptible de ser utilizado. Los primeros utensilios de hierro descubiertos por los arqueólogos en Egipto datan del año 3000 a.C., y se sabe que antes de esa época se empleaban adornos de hierro. Los griegos ya conocían hacia el 1000 a.C. la técnica, de cierta complejidad, para endurecer armas de hierro mediante tratamiento térmico.

Las aleaciones producidas por los primeros artesanos del hierro (y, de hecho, todas las aleaciones de hierro fabricadas hasta el siglo XIV d.C.) se clasificarían en la actualidad como hierro forjado. Para producir esas aleaciones se calentaba una masa de mineral de hierro y carbón vegetal en un horno o forja con tiro forzado. Ese tratamiento reducía el mineral a una masa esponjosa de hierro metálico llena de una escoria formada por impurezas metálicas y cenizas de carbón vegetal. Esta esponja de hierro se retiraba mientras permanecía incandescente y se golpeaba con pesados martillos para expulsar la escoria y soldar y consolidar el hierro. El hierro producido en esas condiciones solía contener un 3% de partículas de escoria y un 0,1% de otras impurezas. En ocasiones esta técnica de fabricación producía accidentalmente auténtico acero en lugar de hierro forjado. Los artesanos del hierro aprendieron a fabricar acero calentando hierro forjado y carbón vegetal en recipientes de arcilla durante varios días, con lo que el hierro absorbía suficiente carbono para convertirse en acero auténtico.

Después del siglo XIV se aumentó el tamaño de los hornos utilizados para la fundición y se incrementó el tiro para forzar el paso de los gases de combustión por la carga o mezcla de materias primas. En estos hornos de mayor tamaño el mineral de hierro de la parte superior del horno se reducía a hierro metálico y a continuación absorbía más carbono como resultado de los gases que lo atravesaban. El producto de estos hornos era el llamado arrabio, una aleación que funde a una temperatura menor que el acero o el hierro forjado. El arrabio se refinaba después para fabricar acero.

La producción moderna de acero emplea altos hornos que son modelos perfeccionados de los usados antiguamente. El proceso de refinado del arrabio mediante chorros de aire se debe al inventor británico Henry Bessemer, que en 1855 desarrolló el horno o convertidor que lleva su nombre. Desde la década de 1960 funcionan varios minihornos que emplean electricidad para producir acero a partir de material de chatarra. Sin embargo, las grandes instalaciones de altos hornos continúan siendo esenciales para producir acero a partir de mineral de hierro.

3.1.2 Características, Aplicaciones, Propiedades Físicas y Químicas.

Metales ferrosos

Acero Inoxidable.

El acero inoxidable es una aleación de hierro con cromo y otros elementos, se caracteriza principalmente por su alta resistencia

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