Propiedades De Los Materiales

Tema 11 Propiedades de los materiales

1.- Tipos de materiales

Los materiales son sustancias que, a causa de sus propiedades, resultan de utilidad para la fabricación de estructuras, maquinaria y otros productos.

Existen materiales de muy diversos tipos que, de forma muy regular, se pueden clasificar en cuatro grandes grupos:

• Metales y aleaciones: hierro y acero, aluminio, cobre, níquel, titán, etc., y sus aleaciones.

• Polímeros: gran desarrollo potencial. Comúnmente llamados plásticos.

• Cerámicos y vidrios: vidrios, cementos, hormigones, etc.

• Materiales compuestos: mezcla de materiales: madera, fibra de vidrio, fibra de carbono, polímeros rellenos.

2.- Propiedades de los materiales

Las propiedades de un material determinado se pueden clasificar en cinco grupos diferentes:

• Propiedades químicas.

• Propiedades físicas. Principales

• Propiedades mecánicas

• Propiedades estéticas y económicas

• Propiedades de fabricación

Salvo las estéticas y económicas, las demás propiedades de un material dependen de su estructura interna y condicionan su comportamiento durante el proceso de fabricación, a la vez que le confieren utilidad para unas determinadas aplicaciones.

Ya que la estructura interna de un material define sus propiedades, si queremos modificar éstas habrá que variar de alguna manera su estructura interna; esto se consigue, en el caso de los metales, al alearlos entre sí o al someterlos a tratamientos térmicos, como se analiza más adelante.

3.- Propiedades químicas

Uno de los factores que limitan de forma notable la vida de un material es la alteración química que puede experimentar en procesos de oxidación o corrosión.

3.1.- Oxidación

Consiste en la cesión de electrones.

Cuando un material se combina con el oxígeno, transformándose en óxidos más o menos complejos, se dice que experimenta una reacción de oxidación. De esta forma esquemática se puede representar el proceso de oxidación de la siguiente manera:

Cuando un material se encuentra situado en una atmósfera oxidante, su superficie se oxida más o menos rápidamente; el óxido que se transforma se deposita en la parte exterior del material recubriéndolo por completo. Para que el proceso de oxidación continúe en esa situación, el material o el oxígeno deben atravesar, por difusión, la capa de óxido, que se comporta oponiéndose tanto al movimiento de los átomos de oxígeno como a los del material. Existen capas de óxidos que presentan mayor oposición a este movimiento que otras.

Cuanto mayor sea la temperatura a la que se encuentra sometido un material, mayor será la velocidad a la que se produce su oxidación, pues un aumento de temperatura activa el proceso de difusión de los átomos del material y del oxígeno en la capa del óxido.

Para aumentar su resistencia a la oxidación, el acero dulce se alea con otro material que tenga una energía de oxidación mayor y una velocidad de oxidación menor que la suya.

En ese caso, el material añadido se oxida primero debido a su mayor energía de oxidación; pero al formarse una capa de óxido el proceso de oxidación se frena, transcurriendo a partir de entonces a una velocidad muy lenta.

3.2.- Corrosión

Cuando la oxidación de un material concreto se produce en un ambiente húmedo o en presencia de otras sustancias agresivas, se denomina corrosión. Ésta es mucho más peligrosa para la vida de los materiales que la oxidación simple, pues en un medio húmedo la capa de óxido no se deposita sobre el material, sino que se disuelve y acaba por desprenderse.

La corrosión no se verifica de una manera uniforme, sino que existen determinados puntos del material donde el ataque es mayor. Esto da lugar a la formación de importantes fisuras, que pueden llegar a producir una rotura por fatiga o una fractura frágil.

4.- Propiedades físicas

4.1.- Densidad y peso específico (según autores es una propiedad mecánica)

Se denomina densidad (d) a la relación existente entre la masa de un determinado material y el volumen que ocupa. Su unidad en el S.I. es

...