Los materiales metálicos son aquellos que están compuestos principalmente por elementos metálicos, como hierro, aluminio, cobre, etc. Estos materiales se caracterizan por su alta conductividad eléctrica y térmica, su maleabilidad, ductilidad y resistencia a la tracción. Además, suelen ser duraderos y resistentes a la corrosión, lo que los hace útiles en una amplia gama de aplicaciones, desde la fabricación de estructuras y maquinaria hasta la industria automotriz y aeroespacial.

1. MATERIALES METALICOS
INTRODUCCION
Materiales Metálicos – 2do. Ingeniería Mecánica
Ing. Víctor Gómez
U. T. N
Facultad Regional Tucumán

2. •OBJETIVOS DE LA MATERIA
-1) Estudiar la Estructura interna y Cristalográfica de los materiales.
-2) Relación de la estructura interna con las propiedades de los materiales.
-3) Procesos para la obtención de los productos siderúrgicos, desde la materia prima
hasta obtención del producto final.
-4) Variaciones de la red cristalina y estructura granular por la aplicación de
tratamientos mecánicos, térmicos o químicos.
-5) Criterios para seleccionar y aplicar cada tratamiento en función de las
propiedades mecánicas y tecnológicas necesarias en cada aplicación.
-6) Conocer los procesos mas importantes de soldadura, los consumibles y la función
de sus componentes.
-7) Conocer las características y propiedades de las distintas aleaciones no ferrosas,
su variación con los tratamientos. Sus aplicaciones.
Metalurgia: Ciencia aplicada cuyo objeto es el estudio de las operaciones tendientes a la
preparación, tratamiento (físico/químico) y producción de metales y sus aleaciones.
Siderurgia: Tecnología relacionada con la producción del hierro y sus aleaciones, en especial
las que contienen un pequeño porcentaje de carbono, que constituyen los aceros.
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3. ► INTRODUCCION
- Importancia de los materiales en nuestra cultura.
- Aplicación de los materiales en el transporte, la vestimenta, la comunicación, la alimentación, etc. – El
hombre en sus orígenes y los materiales.
- El hombre y el descubrimiento de técnicas para producir materiales con propiedades superiores al de los
naturales.
- Mejoramiento de las propiedades de los metales por el uso del calor y de otras sustancias. Método de
prueba y error.
- Últimos 100 años. Direccionamiento hacia las propiedades tecnológicas útiles.
▶ Los materiales metálicos: Esta disciplina implica estudiar la relación entre la estructura interna y las
propiedades de los metales.
- Estructura: A nivel atómico, la estructura se refiere a la organización de átomos y moléculas entre si. El
siguiente gran dominio estructural, es el que contiene grandes grupos de átomos enlazados entre si y que se
denomina “Microscópico” o sea, que puede observarse con algún tipo de microscopio. Finalmente, los
elementos estructurales que pueden observarse a simple vista y que se denominan “Macroscópicos”.
- Propiedades: Las definiciones de las propiedades suelen ser independientes de la forma y tamaño del
material. Las propiedades importantes de los materiales sólidos se agrupan en las siguientes categorías,
mecánicas, eléctricas, térmicas, magnéticas, ópticas y químicas.
- Las propiedades mecánicas relacionan la deformación con la carga o fuerza aplicada, como por ejemplo el
módulo elástico y la resistencia.
- Las propiedades eléctricas, tales como la conductividad eléctrica y constante dieléctrica, el estimulo es un
campo eléctrico.
- El comportamiento térmico de los sólidos se representa en función de la capacidad calorífica y la
conductividad térmica.
- Las propiedades magnéticas se refieren a la respuestas de un material frente a la influencia de un campo
magnético.
- Las propiedades ópticas, el estímulo es la radiación electromagnética o lumínica; el índice de refracción y la
reflectividad son propiedades ópticas representativas.
- Las propiedades químicas indican la reactividad química de un material.

4. Por que estudiamos los materiales metálicos
Ingenieros y técnicos de las diferentes ramas se encontrarán con problemas de diseño o aplicación en
cualquier momento de su vida profesional. A menudo el problema que se presenta es el de la elección del
material mas adecuado de entre los miles de materiales disponibles. La decisión final dependerá de varios
factores, por ahora mencionamos dos.
Primero, una vez determinadas las condiciones de servicio, se caracterizarán las propiedades requeridas del
material a utilizar, claro casi nunca este material llenará todas las necesidades impuestas por la aplicación,
pero siempre se encontrará una solución de compromiso. El ejemplo clásico lo constituyen la resistencia y la
ductilidad, un material de alta resistencia tiene ductilidad limitada. Por lo que habrá que establecer un
compromiso razonable entre estas propiedades.
Segundo, esta consideración se refiere a la degradación que el material experimenta en servicio, ya sea por
elevadas temperaturas o por los ambientes corrosivos los cuales disminuyen considerablemente la
resistencia mecánica.
Relación Técnica / Económica: Finalmente, la consideración mas convincente es probablemente la económica.
Un material puede reunir todas las condiciones requeridas pero, puede resultar demasiado caro y en este
punto se debe analizar el compromiso técnico económico que requiere cualquier emprendimiento.
Un material en servicio está expuesto a estímulos externos que provocan algún tipo de respuestas. Por
ejemplo un material sometido a un esfuerzo manifiesta una deformación, un metal pulido, refleja la luz. Las
propiedades de un material se expresan en términos del tipo y magnitud de la respuesta a un estímulo
impuesto. Las definiciones de la propiedades suelen ser independientes de la forma y el tamaño del
material.
En la página siguiente se muestra algunos ejemplos de la mala elección del material o el no haber tenido en
cuenta estímulos externos como el viento. También el uso de una nueva técnica, como la soldadura, trajo
aparejado la necesidad de aplicar sobre el material soldado tratamientos térmicos que en lo años de 1.930
no eran muy conocidos.

5. Metales
Son aquellos que están compuestos básicamente por uno o más metales, aunque pueden contener otros componentes.
La mayoría de las propiedades de los metales se atribuyen a los electrones. Los metales conducen perfectamente el calor y la
electricidad y son opacos a luz visible. Los metales son resistentes y a su vez deformables.
- Materiales férricos Aquellos cuyo principal componente es el hierro.
- Materiales no férricos Los que se obtienen de otros metales que no sea el hierro.
Los metales
• Son sólidos a temperatura ambiente, excepto el mercurio, que es líquido.
• Todo metal tiene un punto de fusión, que es la temperatura a la cual el metal pasa de sólido a líquido.
• Son maleables y dúctiles: pueden deformarse para formar láminas y alambres sin sufrir roturas.
• Tienen una elevada conductividad térmica y eléctrica.
• Gran plasticidad, que es la capacidad de deformación antes de la rotura.
• Poseen altas densidades.
• Tienen una importante condición, son Reciclables.
• Oro, Plata y Bronce son los más dúctiles y maleables.
Ductilidad es la propiedad que presentan algunos metales y aleaciones cuando, bajo la acción de una fuerza, pueden estirarse
sin romperse permitiendo obtener alambres o hilos.
Maleabilidad: Propiedad que junto a la ductilidad presentan los cuerpos a ser labrados por deformación. Se diferencia de aquélla
en que mientras la ductilidad se refiere a la obtención de hilos, la maleabilidad permite la obtención de delgadas láminas de
material sin que éste se rompa, teniendo en común que no existe ningún método para cuantificarlas.
Aleaciones: Material metálico que se obtiene al fundir y dejar que se solidifique una mezcla de un metal con otros materiales
(normalmente otros metales).
• Ejemplo: Latón = Cobre (Cu) + Zinc (Zn) - Más dureza y resistencia eléctrica que cada metal por separado.
• El bronce = Cobre (Cu) + Estaño (Sn) – Buena resistencia al roce y a la corrosión
• El acero = Hierro (Fe) + Carbono (Depende del % de C)
• Fundición = Hierro (Fe) + Carbono (Depende del % de C)
Podemos apreciar los trabajos realizados durante el imperio romano (27 a. C.), aprovechando la ductilidad y maleabilidad de los metales.

6. La torre EIFFEL
Apreciamos en esta imagen una de las grandes obras del hombre, aprovechando las propiedades del acero, que para esa época
se lo obtenía aplicando procesos muy primarios. La torre construida utilizando la aleación hierro / carbono hoy tiene 131 años
(1889 a 2020).
- Ubicación: Campo de Marte, a orillas del río Sena. Paris – Francia.
- Altura: 300 m mas una antena actual, 325 m. Fue, la estructura mas alta del mundo durante 40 años.
- Peso: 7300 Tn mas 2.700 tn agregadas luego, por restaurante, tiendas, museos.
- Material: Esta construida en hierro pudelado con un contenido de C entre 0,05 a 0,25. Tiene 2.5 millones de remaches. Cada 5
años se aplican 50 tn de pintura. Tiene cimientos de mas de 30 m de profundidad y trabajaron mas de 200 obreros.
- Inauguración: 31 de Marzo de 1889.
- Autor: Ing. Gustave Eiffel.
- Otra obra: También construyo la estructura de la Estatua de la Libertad, en Nueva York
La torre es uno de los monumentos mas visitados del mundo con casi 7 millones de visitantes por año.
Otra de sus particularidades es que en esa época no se conocía la soldadura por lo que fue construida íntegramente utilizando
remaches.

7. • ALGUNOS EJEMPLOS DE FALLAS O MAL ELECCION DEL MATERIAL
Navíos Alemanes – 1.930 a 1.935 –
Luego de la primera guerra los barcos alemanes no podían superar las 50.000 TN
por ese motivo para que los mismos sean mas livianos se comenzó a utilizar la
soldadura en su construcción, pero las tensiones residuales y la alteración interna
de los metales provocaron su rotura al ser botados en las frías aguas del puerto
de Frankfurt. Pesaban unas 13.000 toneladas, fueron llamado acorazados de
bolsillo y estaban impulsados por motores Diesel.
En 1941 Roosevel mandó a
construir 4.694 barcos con
estructura soldada de los
cuales 1.289 sufrieron
problemas de fractura frágil,
de estos 233 sufrieron
pérdida completa y 19 se
partieron por la mitad.

8. Continuación
También, podemos ver otras estructuras que sufrieron problemas
como el puente de Tacoma Narrows (Washington) en USA, (1938)
Gasoducto en Siberia

9. SIDERURGIA – OBTECION DEL ACERO
Esquema de obtención de acero, que es el producto metálico mas
empleado en el mundo en cuanto a su aplicación en todo tipo de industria,
construcciones civiles, etc. Partimos desde un Alto Horno, alimentado por
mineral de Fe, fundente y combustible en donde se obtiene el Arrabio, pasa
a un convertidor de acero al oxígeno que utiliza fundición líquida y chatarra,
luego va a los sistemas de colada continua, en donde se obtiene
palanquillas y planchones para finalmente ir a los trenes de laminado.