5 materiales y_propiedades

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5 materiales y_propiedades

  1. 1. MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES
  2. 2. MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES1. 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. 3. MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 2. CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES INDUSTRIALES METÁLICOS NO METÁLICOS FERROSOS NO FERROSOS PLÁSTICOSHIERRO PESADOS: LIGEROS: ULTRALIGEROS: MADERAACERO COBRE ALUMINIO MAGNESIOFUNDICIONES BRONCE TITANIO BERILIO TEXTILESFERROALEACIONES LATÓNCONGLOMERADOS ESTAÑO PÉTREOS YFÉRREOS CERÁMICOS PLOMO CINC CROMO NIQUEL
  4. 4. MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 3. PROPIEDADES DE LOS MATERIALESSe puede definir como: “un conjunto de características diferentespara cada cuerpo o grupo de cuerpos, que ponen de manifiestocualidades intrínsecas de los mismos o su forma de respondera determinados agentes exteriores.” TIPOS DE PROPIEDADES: PROPIEDADES MECÁNICAS, la resistencia que ofrecen los materiales alser sometidos a determinados esfuerzos exteriores. PROPIEDADES TECNOLÓGICAS, indican la mayor o menor disposiciónde un material para poder ser trabajado de determinada forma. PROPIEDADES QUÍMICAS, oxidación y corrosión. PROPIEDADES FÍSICAS, aquellas que no afectan a la estructura ycomposición de los cuerpos.
  5. 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 dedeformarse por acción de fuerzas externas y recobrar su forma primitiva alcesar estas fuerzas. PLASTICIDAD, capacidad de los materiales para adquirir deformacionespermanentes sin llegar a la rotura, según los esfuerzos se llama ductilidad omaleabilidad. DUREZA, resistencia que oponen los cuerpos a dejarse rayar o penetrarpor otros. Es directamente proporcional a la cohesión atómica. Es elresultado 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. 6. 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 producirsu rotura. Según el esfuerzo puede ser: tracción, compresión, flexión, torsióny cortadura. TENACIDAD, propiedad que tienen los materiales de soportar, sindeformarse ni romperse, la acción de fuerzas externas. FRAGILIDAD, cuando se rompe fácilmente una vez alcanzado el límiteelástico, sin adquirir deformaciones plásticas. RESILIENCIA, resultado de un ensayo que consiste en romper unaprobeta del material de un esfuerzo instantáneo. Energía absorbida por elmaterial al ser roto de un solo golpe.
  7. 7. MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 3.1. PROPIEDADES MECÁNICAS (III) FLUENCIA, fenómeno por el cual los cuerpos que se cargan por encimade su límite elástico adquieren deformaciones plásticas en las que influye eltranscurso del tiempo. ∆d = f (σ ⋅ T ⋅ t ) FATIGA, al someter un material a esfuerzos variables y repetidos con unadeterminada frecuencia, se rompe al transcurrir un cierto número de ciclosaunque el valor máximo de los esfuerzos sea inferior a su límite elástico.
  8. 8. MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 3.2. PROPIEDADES TECNOLÓGICAS (I) MALEABILIDAD, capacidad que presenta un cuerpo de ser deformadomediante esfuerzos de compresión, transformándose en láminas pudiéndoserealizar 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 deformadomediante 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 deotras propiedades. Aumenta la dureza, la fragilidad y la resistencia de ciertosmateriales al ser deformados en frío.
  9. 9. MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 3.2. PROPIEDADES TECNOLÓGICAS (II) FUSIBILIDAD, propiedad que permite transformar un material en unobjeto determinado por medio de la fusión. Todos son fusibles, pero conpocos se pueden hacer piezas sanas (sin sopladuras o inclusiones deácidos).Mejor fusibilidad: bronce, latón, fundición y aleaciones ligeras COLABILIDAD, facultad de un material fundido de producir objetoscompletos y sanos cuando se cuela en un molde. Debe tener gran fluidez ofusibilidad: bronce, latón, fundición. FORJABILIDAD, propiedad de deformación mediante golpes cuando elmaterial se encuentra a una temperatura relativamente elevada. SOLDABILIDAD, propiedad de poderse unir unos a otros por una seccióno superficie determinada, llevando las secciones a la temperatura de fusióno 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 aleacionesque pasan bruscamente de sólido a líquido y carecen de periodo plástico noson soldables (fundición y bronce).
  10. 10. MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 3.2. PROPIEDADES TECNOLÓGICAS (III) TEMPLABILIDAD, propiedad que tiene un material metálico de sufrirtransformaciones en su estructura cristalina como consecuencia decalentamientos 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 queindica la facilidad o dificultad que presenta éste para ser trabajado conherramientas cortantes arrancando pequeñas porciones (virutas).
  11. 11. MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 3.3. PROPIEDADES QUÍMICAS OXIDACIÓN, fenómeno producido en la superficie de un material por eloxígeno, como consecuencia de la elevación de la temperatura o humedad. CORROSIÓN METÁLICA, ligada a la oxidación, acción destructora quetiene su origen en las superficies metálicas, a expensas del oxígeno del airey en presencia de agentes electroquímicos.
  12. 12. MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 3.4. PROPIEDADES FÍSICAS (I) PESO ESPECÍFICO ABSOLUTO, el peso de la unidad de volumen de uncuerpo. Para cuerpos homogéneos, relación entre peso y volumen delcuerpo (kg/dm3) PESO ESPECÍFICO RELATIVO, es la relación entre el peso de un cuerpoy el peso de igual volumen de una sustancia tomada como referencia (parasólidos y líquidos agua destilada a 4 ºC). CALOR ESPECÍFICO (Ce), cantidad de calor necesaria para elevar 1 ºCla temperatura de 1 kg de determinada sustancia. Q = Ce ⋅ m ⋅ ∆T
  13. 13. MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 3.4. PROPIEDADES FÍSICAS (II) CONDUCTIVIDAD CALORÍFICA, expresa la mayor o menor dificultad conlos cuerpos transmiten la energía calorífica. COEFICIENTE DE DILATACIÓN LINEAL, es la propiedad de los cuerposde aumentar su volumen al elevar la temperatura ∆L = α ⋅ L0 ⋅ T TEMPERATURA O PUNTO DE FUSIÓN, temperatura a la que unmaterial pasa del estado sólido al líquido. PUNTO DE SOLIDIFICACIÓN, temperatura a la que un material pasa delestado líquido al sólido. En general coinciden los puntos de fusión ysolidificación.
  14. 14. MATERIALES INDUSTRIALES Y SUS PROPIEDADES 3.4. PROPIEDADES FÍSICAS (III) CALOR DE FUSIÓN, la cantidad de calor (Q) necesaria para pasar 1kgde material de sólido a líquido viene dado por: Q = Ce ⋅ (T f − Ti ) + qDonde Tf es la temperatura final, Ti la temperatura inicial, y q el calor latentede fusión. CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA, representa la mayor o menor facilidadque tienen los cuerpos para transportar la energía eléctrica.

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