metales 2011

Metales y Aleaciones

IES Eusebio da Guarda. Noviembre

2011A Coruña

3º de ESO

domingo 20 de noviembre de 2011

1. Los metalesConocidos desde la Antigüedad.

Muy usados: hierro, cobre, aluminio, cinc, oro, plata, estaño, plomo, níquel.

Otros más modernos: Berilio, Titanio, Magnesio, Cromo, Cobalto, Volframio...

Uso generalizado a partir s. XVIII --> construcc. máquinas, medios transporte, herramientas,...


1.1 Propiedades de los metales

Físicas: relacionadas con la estructura interna y su comportamiento frente a agentes externos.

Mecánicas: Comportamiento frente a esfuerzos y movimientos que deben soportar.


Propiedades físicas de los metales

Brillo. Suelen reflejar la luz (brillo metálico)

Color, en general son grises. Algunas excepciones: Oro, cobre, aluminio, titanio.

Densidad

Punto de fusión. El mercurio funde a -39ºC. En general funden por encima de los 200ºC.

Conductividad --> Plata, cobre y aluminio son los mejores, por este orden.


Propiedades mecánicas de los metales

Dureza: Resist. que opone un material a ser rayado o penetrado por otro.

Blandos-->Sn, Al, Pb.

Muy duros: Cr, W, Ni.

Tenacidad. Resist. a la rotura que presenta un material cuando se le somete a un esfuerzo brusco.

En gral. los metales resisten bien los golpes e impactos.


Propiedades mecánicas de los metales (2)

Elasticidad. Capacidad de un material de recobrar su forma primitiva cuando cesa la causa que lo deforma.

En gral. los metales no recuperan su forma inicial tras un esfuerzo (son plásticos)

Ductilidad--> capacidad de ser estirado en hilos cuando se someten a esfuerzos de tracción.

Maleabilidad --> Capacidad de ser extendido en planchas cuando se somete a esfuerzos de compresión.


1.2. Metales FérricosConstituyen el 90% de todos los materiales metálicos en la industria.

Formados por los derivados del hierro:

Hierro dulce;

Fundiciones;

Aceros.


El Hierro dulce (1)Hierro prácticamente puro--> Carbono C< 0.1%

Props. Físicas:

Color blanco plateado;

Densidad aprox. 8 gr/cm3.

Pto. fusión: 1.500 ºC aprox.

Buen conductor eléctrico;

Magnetizable.


El Hierro dulce (2)Props. Mecánicas:

Tenaz, Dúctil y Maleable ==> FORJABLE

Oxida fácilmente.

Usos:

Objetos de forja,...

Núcleos de electroimanes.


Fundiciones (1)

Material obtenido en el horno alto a partir de mineral de hierro.

Fundición: Aleación Hierro-Carbono, estando C entre 1,76% y 6,67%, más otros elementos.

Tipos de fundición:

Gris --> Silicio (Si) elevado

Blanca --> Contiene Manganeso (Mn)


Fundiciones (2)

Props. Físicas:

Color Gris o Blanco.

Funde en torno a 1.200 ºC

Densidad < H. dulce

Props. Mecánicas:

Muy duros.

Poco dúctiles y maleables.

Frágiles y quebradizos ==> NO FORJABLES


Fundiciones (3)

¿Para qué usamos esto?

Radiadores antiguos;

Bloques de motor;

Bancadas, y sobre todo...

Materia prima para fabricación del acero.


1.3 Aceros (1) Aleación Hierro-Carbono... 0,1 %< C < 1,76%

Habitualmente hay presencia de otros elementos==> nuevas propiedades!

Carbono. Mejora la dureza y tenacidad.

Silicio. Mejora la conductiv. y la elasticidad

Manganeso. Mejora la dureza y la resist. al desgaste.

Cromo y Níquel. Mejoran la tenacidad y la resist. a la corrosión.

Volframio. Mejoran la tenacidad, la resist. a la corrosión y al calor.


El Horno Alto


El Horno Alto (2)


Transporte del Arrabio

Se usan, por ejemplo, los Torpedos...


El Convertidor

Fundición + Chatarra + Oxígeno --> Arrabio + Escorias


Re sumen


El Horno Eléctrico


Tipos de Aceros:

Según su composición:

Aceros No aleados... < 1%

Aceros de Baja aleación... entre el 1 y el 5%

Aceros de Alta aleación... superan el 5%.


Aceros No Aleados:

( <1%!! )

Son unos aceros...

Duros;

Tenaces;

Dúctiles;

Maleables.

USOS: Clavos, Tornillos, Bisagras, Planchas de carrocería...


(Entre el 1 y el 5%...)

Son:

MUY Duros;

MUY Tenaces;

Pero menos dúctiles que los anteriores.

USOS:

Herramientas, Rodamientos,..

Aceros de Baja Aleación:


Aceros de Alta Aleación:

(> 5%...)

Medianamente duros;

Resisten oxidación.

El más conocido es el Acero Inoxidable.


¿Cómo proteger el acero?

Con ...Recubrimientos Metálicos !!

Hojalata. Acero recubierto de Estaño (Sn) ---> Latas de Conservas.

Acero Galvanizado. Sumergimos la pieza en un baño de cinc fundido (Zn) --> Farolas, semáforos, quitamiedos...


1.4. Metales no férricos

Aluminio (Al)

Cobre (Cu)

Bronce

Latón

Cinc (Zn)

Cromo (Cr)

Otras aleaciones


El Aluminio

Se extrae de la Bauxita.

Props. Físicas: Blanco y brillante al corte. Pierde el brillo superficial al oxidarse. Muy ligero (2,7 gr/cm3), funde a 660ºC. Conduce muy bien la electricidad.


El Aluminio (2)Props. Mecánicas:

Blando

Muy dúctil.

Muy maleable--> láminas de décimas de mm.

No se puede soldar por métodos ordinarios.


El Aluminio (3)Aplicaciones:

Industria automoción.

Construcc. estructuras ligeras


El Aluminio (4)

Aplicaciones:

Puertas y ventanas

Ollas y cacerolas

Envases alimentarios, tapas,...


El Cobre

Metal conocido desde la antigüedad.

Props. Físicas:

Color rojizo, brillo metálico.

Se oxida formando capa verdosa --> “cardenillo” OJO!! Es MUY venenosa.

Más denso que el Hierro.

Conduce muy bien la electricidad.domingo 20 de noviembre de 2011

El Cobre (2)Props. Mecánicas:

Algo blando.

Muy dúctil.

Muy maleable.

Por tanto, fácil de trabajar.


El Cobre (3)Usos:

Industria de componentes eléctricos y electrónicos.

Construcción: Tuberías de cobre.

Aleaciones: Bronces y Latones.


Bronces

Aleación de Cobre y Estaño (Cu + Sn)

Tipos: Bronce para forjar y bronce para fundir.

Props: densidad mayor que el hierro, punto de fusión alto (1.000 ºC aprox), buen conductor eléctrico, duro, tenaz, dúctil y maleable.Buena resist. a oxidación y corrosión.


Bronces (2)

Usos:

Alambres

Resortes

Estatuas

Campanas

Objetos decorativos


El LatónAleación de Cobre y Cinc (Cu + Zn)

Según el contenido de Cinc: latón amarillo, latón rojo.

Props: Densidad elevada (similar a bronce), punto de fusión alto (900 ºC aprox.), buen conductor, menos tenaz que el bronce pero más dúctil y maleable. Soporta peor los agentes atmosféricos.


El Latón (2)

Usos:

Tornillería;

Componentes eléctricos;

Grifería;

Cojinetes;

Objetos decorativos.


El Cinc o Zinc (Zn)

Conocido desde el año 1.500 A.C aprox.

Props:

Fís.: Color gris azulado, brillante. Pierde brillo al oxidar, pero la capa de óxido le protege. Funde a 700 ºC aprox.

Mec.: Blando y frágil.


El Zinc (2)

Usos:

Planchas para cubiertas de edificios.

Galvanizado en caliente

Mat. Prima para el latón.


El Cromo (Cr)Descubierto a finales del x. XVIII

Props. Fís: Color blanco brillante.Muy resistente a oxidación y corrosión. Densidad similar al hierro. Funde a 2.100 ºC aprox. Buen conductor de electricidad.

Props. Mecánicas: Es muy duro, pero tb. muy frágil y quebradizo ==> siempre en aleación. Ni dúctil ni maleable.


El Cromo (2)

Usos:

Acero al cromo:

Herramientas.

Piezas de maquinaria industrial (resiste la tracción, es muy duro y tenaz).

Aceros inoxidables:

Acero + Cr + Ni


Otras aleacionesAlnico: Aluminio, níquel y cobalto. Para fabricar imanes.

Soldadura blanda: Aleación de estaño y plomo. Para soldar componentes eléctricos y electrónicos.


Otras aleaciones (2)Nicrom y constantán (Ni, Cr y Mn), para fabricar resitencias eléctr.

Widia: Carburo de volframio. Para Herrmtas. de corte.


Desecho, recuperación y eliminación de metales

Metales reciclables.

Metales peligrosos.


Metales reciclablesFérricos: Hierro /Acero --> Chatarra.

Desguace -> Clasificación ->Empaquetamiento -> Acerías -> Mezcla con arrabio en Convertidores -> Acero nuevo.

Aluminio: Recuperación casi total. Desechos de planchas, perfiles, recortes de producción, botes refresco, cables eléctr.

Clasificación ->Empaquetamiento -> Fundido en recuperador --> Lingotes.

Metales preciosos: Oro, plata de ctos. electrón., placas y soluciones fotografía, producc. de joyas. Reciclado por procesos químicos.


Metales peligrosos: Cadmio (Cd): En baterías y acumuladores (Ni-Cd) y en pigmentos de pinturas--> depuración aguas residuales muy estricta.

Plomo (Pb): Baterías automóviles. Graves daños al organismo. Suprimido de gasolinas y restringido como pigmento de pinturas.

Mercurio (Hg): Pilas de botón, termómetros --> Contenedores especiales


** Fin **


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