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MECÁNICA DE TALLER ABRIL 2010

MATERIALES

Dado el caso de que los materiales más usados en la construcción no se encuentran en la naturaleza en estado puro, por lo que para su empleo hay que someterlos a una serie de operaciones metalúrgicas cuyo fin es separar el metal de las impurezas u otros minerales que lo acompañen. Pero esto no basta para alcanzar las condiciones optimas, entonces para que los metales tengan buenos resultados, se someten a ciertos tratamientos con el fin de hacer una aleación que reúna una serie de propiedades que los hagan aptos para adoptar sus formas futuras y ser capaces de soportar los esfuerzos a los que van a estar sometidos.

1. MATERIALES METÁLICOS

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES METÁLICOS

Las propiedades principales que un metal debe cumplir para ser utilizado indispensablemente en una construcción deben cumplir con las siguientes propiedades.

a) Fusibilidad: Es la facilidad de poder dar forma a los metales, fundiéndolos y colocándolos en moldes. Todo metal tiene un punto de fusión, que es la temperatura a la cual el metal pasa de sólido a líquido.

b) Forjabilidad: Es la capacidad para poder soportar las variaciones de formas, en estado sólido o caliente, por la acción de martillos, laminadores o prensas.

c) Maleabilidad: Propiedad para permitir modificar su forma a temperatura ambiente en laminas, mediante la acción de martillado y estirado.

d) Ductilidad: Es la capacidad de poderse alargar longitudinalmente para formar alambres sin sufrir roturas.

e) Tenacidad: Resistencia a la ruptura al estar sometido a tensión o impacto.

f) Facilidad de corte: Capacidad de poder separarse en trozos regulares con herramientas cortantes.

g) Soldabilidad: Propiedad de poder unirse hasta formar un cuerpo único.

h) Oxidabilidad: Al estar en presencia de oxigeno, se oxidan formando una capa de oxido.

i) Conducen bien el calor y la electricidad.

j) Suelen ser sólidos a temperatura ambiente, excepto el mercurio, que es líquido.

k) Oro, Plata y Bronce son los más dúctiles y maleables.

ALEACIONES METÁLICOS EXISTENTES

Debido a que las aleaciones han venido ganando un gran campo de acción en la industria, podíamos conocer las propiedades que caracterizan a cada tipo de aleación. La resistencia no es la única característica que nos permite decidir si el elemento tendrá un desempeño óptimo. Un desempeño satisfactorio depende también de la densidad, la resistencia a la corrosión y los efectos de la temperatura, así como también de las propiedades eléctricas y magnéticas. Como ejemplo consideremos algunas partes para las cuales son especialmente apropiadas ciertas aleaciones.l) Aleaciones de aluminio: partes de aviones (alta resistencia en la relación con su peso)m) Aleaciones de magnesio: fundiciones para aviones (compite con el aluminio)n) Aleaciones de cobre: alambres eléctricos (alta conductividad)o) Aleaciones de níquel: partes para turbinas de gas (alta resistencia a temperaturas elevadas).p) Encontramos que más del 95% en peso de los metales de ingeniería, utilizados en los Estados Unidos cada año

son aleaciones basadas en aluminio, magnesio, cobre hierro y níquel. De hecho, más del 85% es de la familia basada en el hierro.

FORMAS COMERCIALES DE LOS METALES

Largos, barras de sección cuadrada o circular. Si su diámetro es muy pequeño se llaman alambres. Planos, Superficies planas de distintos espesores. Si son delgados se llaman chapas. Perfiles, Barras con formas especiales: Forma en U, en T, triangular, etc. Lingotes, Bloques de metal que se obtienen vaciando el metal líquido en un molde.

ING. JUAN JOSE NINA CHARAJA Página 1


1.1. MATERIALES METALICOS FERROSOS

1.1.1. LAS FUNDICIONES

Son aleaciones de hierro + carbono. La diferencia respecto al acero es la cantidad de carbono (1,76% – 6,67%). Son fáciles de moldear y mecanizar. Se emplean en la fabricación de piezas de gran tamaño; como calderas, carcasas, etc. Se clasifican en:

a) Fundiciones ordinarias; casi exclusivamente por hierro y carbono, aunque puede tener pequeñas impurezas. No admiten la forja.

b) Fundiciones aleadas; Hierro, Carbono y Otros elementos químicos mejoran sus propiedades mecánicas.

1.1.2. ACEROS

El acero es una aleación de hierro con carbono en una proporción que oscila entre 0,03 y 2%. Se suele componer de otros elementos, ya inmersos en el material del que se obtienen. Pero se le pueden añadir otros materiales como el cromo, manganeso, níquel, vanadio o titanio para mejorar su dureza, maleabilidad u otras propiedades.Las propiedades físicas de los aceros y su comportamiento a distintas temperaturas dependen sobre todo de la cantidad de carbono y de su distribución. Antes del tratamiento térmico, la mayoría de los aceros son una mezcla de tres sustancias, ferrita, perlita y cementita:

La ferrita, blanda y dúctil, es hierro con pequeñas cantidades de carbono y otros elementos en disolución. La cementita, es un compuesto de hierro con el 7% de carbono aproximadamente, es de gran dureza y muy quebradiza. La perlita, es una mezcla de ferrita y cementita, con una composición específica y una estructura características, sus propiedades físicas son intermedias entre las de sus dos componentes.

La resistencia y dureza de un acero que no ha sido tratado térmicamente depende de las proporciones de estos tres ingredientes. Cuanto mayor es el contenido en carbono de un acero, menor es la cantidad de ferrita y mayor la de perlita: cuando el acero tiene un 0,8% de carbono, está compuesto por perlita. El acero con cantidades de carbono aún mayores es una mezcla de perlita y cementita.

a) PROCESO DE PRODUCCIÓN Y OBTENCIÓN DEL ACERO

El acero se fabrica partiendo de la fundición o hierro colado; éste es muy impuro, pues contiene excesi-va cantidad de carbono, silicio, fósforo y azufre, elementos que perjudican considerablemente la resistencia del acero y reducen el campo de sus aplicaciones.

Materias primas para producir acero primario por fundición:

hierroEs un metal blando, dúctil y maleable cuyo peso específico es de 7.86 y su punto de fusión es de 1500°C; antes de fundirse se reblandece y se puede trabajar. Todos los productos obtenidos con el hierro y sus aleaciones se denominan productos siderúrgicos. Para la obtención del hierro son necesarios minerales ferrosos y otras materias como fundentes y carbón. Los minerales de hierro más importantes son: magnetita, oligisto, limonita y siderita. Es el elemento esencial para la producción del acero, el cual está compuesto en un 78% como mínimo de Fe, el hierro posee una gran cantidad de propiedades favorables para la construcción, y por ello después del concreto, es llamada como el esqueleto de las estructuras.

coque El coque es un combustible obtenido mediante destilación (gasificación de los componentes no deseados) de la hulla en el horno de la fábrica de coque. El coque es carbono casi en estado puro, dotada de una estructura porosa y resistente a la rotura. Al arder en el alto horno, el coque aporta el calor necesario para la fusión del mineral y los gases necesarios para su reducción.



El acero líquido se elabora a partir del mineral (procedimiento de fundición) o de chatarras (procedimiento eléctrico).A continuación, el acero líquido se solidifica por moldeo en una máquina de colada continua. A la salida, se obtienen los semiproductos: barras de sección rectangular (desbastes) o cuadrada (tochos o palanquillas), que son las piezas en bruto de las formas finales.Por último, las piezas en bruto se transforman en productos terminados mediante el laminado, y algunos de ellos se someten a tratamiento térmico. Más de la mitad de las planchas laminadas en caliente son relaminadas en frío y eventualmente reciben un revestimiento de protección anticorrosiva.

Las propiedades del acero se modifican con relativa facilidad, calentándolo a temperatura próxima a 1.000 °C y sumergiéndola con rapidez en agua, aceite o mercurio fríos (temple) se aumenta su elasticidad; si, por el contrario, se le calienta a elevada temperatura y se le deja enfriar lentamente (recocido) se obtiene acero menos elástico pero más tenaz y resistente al choque. El acero es una alea -ción de hierro y carbono, esto, es, un carburo de hierro, por eso no existe de él un tipo único; sus propiedades (tenacidad, elasticidad, etc.) varían según el contenido de carbono y la clase empleada en su fabricación (martensita, perlita, ferrita o hierro puro; también influye en él, el método seguido en su fabricación. Existen aceros duros, rápidos (resistentes a la lima), etc, el acero es de gran importancia a causa de las múltiples aplicaciones que recibe. Se pueden modificar sus propiedades aleándolo con otros metales; de este modo se obtienen los aceros especiales.



b) CLASIFICACIÓN DE LOS ACEROS

Los aceros se clasifican en cinco grupos principales: aceros al carbono, aceros aleados, aceros de bajas aleaciones ultra resistentes, aceros inoxidables y aceros de herramientas.

ACEROS AL CARBONO: El 90% de los aceros son aceros al carbono. Estos aceros contienen una cantidad diversa de carbono, menos de un 1,65% de manganeso, un 0,6% de silicio y un 0,6% de cobre. Con este tipo de acero se fabrican maquinas, carrocerías de automóvil, estructuras de construcción, clavos, tornillos, pasadores de pelo. Estos aceros son fáciles de soldar pero poco resistente a la corrosión.

ACEROS ALEADOS: Estos aceros están compuestos por una proporción determinada de vanadio, molibdeno y otros elementos; además de cantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono. Estos aceros se emplean para fabricar engranajes, ejes, cuchillos, elementos de maquinaria, de corte, etc.

Aleaciones martensiticas, contienen de 12 a 20% de cromo con cantidades controladas de carbono y otros aditivos. El tipo 410 es un miembro característico de este grupo. Esas aleaciones se pueden endurecer mediante el tratamiento térmico, con un aumento en la resistencia a la tracción de 550 a 1380 Mpa (80000 a 200000 lbf / in2). La resistencia a la corrosión es inferior a la de los aceros inoxidables austeniticos y los aceros martensíticos se utilizan en general en ambientes ligeramente corrosivos (atmosférico, agua dulce y materiales orgánicos). Aleaciones inoxidables vaciadas, se utilizan mucho en bombas, válvulas y accesorios. Esas aleaciones vaciadas se designan según el sistema de Alloy Casting lnstitute (ACI). Todas las aleaciones resistentes a la corrosión tienen la letra C más otra letra (A aN) que denota el contenido creciente de níquel. Los números indican el contenido máximo de carbono. Aunque se puede hacer una comparación aproximada entre los tipos ACl y Los AISI, las composiciones no son idénticas y los análisis no se pueden utilizar en forma intercambiable. Las técnicas de fundición requieren un rebalanceo de Las composiciones químicas forjadas. Sin embargo, ¡a resistencia a la corrosión no se ve afectada por esos cambios de composición. Los miembros característicos de este grupo son CF- similar al acero inoxidable tipo 304; CF-8M, similar al tipo 316 CD-4M Cu, que tiene una resistencia mecánica al ácido nítrico, al sulfúrico y al fosfórico.

Además de los grados °C, hay una serie de grados resistentes al calor de aleaciones vaciadas ACl, que se identifican por su similitud con los grados de resistencia a la corrosión, excepto que la primera letra es H en vez de C. Es preciso mencionar también los aceros inoxidables de endurecimiento por precipitación (PH), que se pueden endurecer por medio de tratamientos térmicos a temperaturas moderadas. Muy fuertes y duros a las temperaturas elevadas, estos aceros tienen sólo una resistencia moderada a la corrosión. Un acero PH usual que contiene 17% Cr, 7% Ni, 1.1% Al, tiene una resistencia elevada, buenas propiedades ante la fatiga y buena resistencia al desgaste. Un número elevado de estos aceros, con composiciones variables, se encuentran disponibles comercialmente.

Aleaciones medias, un grupo de aleaciones en su mayor parte patentadas, con una resistencia ligeramente mejor a la corrosión que la de los aceros inoxidables se denominan aleaciones medias. Uno de los miembros más populares de este grupo es la aleación 20, producida por ciertas compañías con diversos nombres comerciales. La aleación 20 se desarrollo originalmente para satisfacer la necesidad de un material con una resistencia al ácido sulfúrico superior a la de los aceros inoxidables.

Otros miembros del grupo de aleaciones medias son incoloy 825 y Hastelloy G-3. El lncoloy 825 forjado tiene 40% Ni, 21%Cr, 3% Mo y 2.25% Cu. El Hastelloy G-3 contiene 44% Ni, 22% Cr, 6.5% Mo y como máximo 0.05% C.

Estas aleaciones tienen una aplicación muy amplia en los sistemas de ácido sulfúrico. Debido a su alto contenido de níquel y molibdeno tienen mayor tolerancia a la contaminación por el ion cloruro que los aceros inoxidables estándares. El contenido de níquel disminuye el riesgo de fractura debido a la corrosión por esfuerzo. El molibdeno mejora la resistencia a la corrosión por grieta y a las picaduras.



Aleaciones altas, el grupo de materiales que se denominan aleaciones altas contienen porcentajes relativamente grandes de níquel.

El Hastelloy B-2 contiene 61% Ni, y 28% Mo. Existen en la forma forjada y vaciada. El endurecimiento por trabajo presenta ciertas dificultades de fabricación y el maquinado es un poco más difícil que para el acero inoxidable del tipo 316. Se pueden utilizar métodos tradicionales de soldadura. La aleación tiene una resistencia desacostumbrada alta a todas las concentraciones de ácido clorhídrico. Las sales y los ácidos oxidantes corroen con rapidez el Hastelloy B-2; pero los álcalis y las soluciones alcalinas provocan pocos daños en él.

El Coloriste 2 tiene 63% Ni y 32% Mol y se asemeja al Hastelloy B-2. Existe sólo en forma vaciada, principalmente en válvulas y bombas. Se trata de una aleación dura, muy resistente a los choques mecánicos y térmicos. Se puede labrar con herramientas de punta de carburo y soldar con técnicas de arco metálico.

La Hastelloy 0-276, es una aleación basada en níquel que contiene cromo (15.5%), molibdeno (15.5%) y tungsteno (3%) como principales elementos de aleación, solo se puede conseguir en la forma forjada. Esta aleación es una modificación baja en impurezas del Hastelloy C, que se puede conseguir en forma fundida. El bajo nivel de impurezas reduce substancialmente el riesgo de la corrosión en la precipitación de las superficies límites de los granos en las zonas afectadas por el calor de la soldadura. Esta aleación es resistente a las soluciones de cloruro fuertemente oxidaste, como el cloro húmedo y las soluciones de hipoclorito. Es una de las pocas aleaciones que son totalmente resistentes al agua de mar.

Hastelloy C-4 es una variación reciente, que es casi totalmente inmune a la corrosión ínter granular en las zonas afectadas por el calor de la soldadura.

Chlorimet 3 es una aleación que se consigue sólo en la forma fundida y es similar al Hastelloy C en su contenido de aleación y en resistencia a la corrosión.

lnconel 600 basado en 80% Ni. 16% Cr, 7% Fe, se debe mencionar también como aleación alta. No contiene molibdeno. El grado resistente a la corrosión se recomienda cara ambientes reductores-oxidantes, sobre todo a temperaturas elevadas. Cuando se calienta en el aíre, la aleación resiste la oxidación hasta 1100°C. La aleación es sobresaliente en su resistencia a la corrosión por gases cuando estos últimos están esencialmente libres de azufre.

Las aleaciones que se han citado son los ejemplos característicos de gran número de aleaciones altas patentadas de empleo en la industria química.

Aceros de baja aleación y alta resistencia, existen un gran número de aceros de alta resistencia, y baja aleación cubiertos por las normas ASTM bajo varios números. Además de contener carbono y manganeso, la resistencia de estos aceros se debe a que se usan como elementos de aleación al columbio, vanadio, cromo, silicio, cobre, níquel y otros. Estos aceros tienen límites de fluencia tan bajos como 42,000 psi (2,940 kg/cm2) y tan altos como 65,000 psi (4,550 kg/cm2). Estos aceros tienen mucha mayor resistencia a la corrosión que los aceros simples al carbón. En este grupo se incluyen el A529, A242, A440, A441, A572 y A588.

Aceros aleados térmicamente tratados para la construcción, estos aceros contienen elementos de aleación en mayor cantidad que los de baja aleación y alta resistencia y además se tratan térmicamente (por revenido y templado), para obtener aceros tenaces y resistentes. Se enlistan en las normas ASTM con la designación A514 y tienen límites de fluencia de 90,000 a 100,000 psi (6,300 a 7,030 kg/cm2) dependiendo del espesor.

Se dice que existen por ahora más de 200 tipos de acero en el mercado cuyo límite de fluencia está por encima de los 36,000 psi. La industria del acero experimenta con tipos cuyos esfuerzos de fluencia varían de 200,000 a 300,000 psi.

La aplicación de estos aceros es frecuente en la llamada construcción híbrida, en donde se usan dos o más aceros de diferentes resistencias, los más débiles se colocan en donde los esfuerzos son bajos y los más resistentes en donde los esfuerzos son mayores.



EL ACERO GALVANIZADO

Materia prima

Bobinas de acero laminadas en caliente con espesores hasta un mínimo de 2.5 cm. El óxido que se forma por la laminación debe ser removido (decapado () por medios químicos o térmicos. En general el material sufre una segunda laminación, en frío, para obtener espesores del orden de los 3mm. Este material tiene buen acabado superficial, espesores precisos y buena planeabilidad pero debido al excesivo trabajo mecánico desarrollado presenta un elevado grado de dureza por lo cual se le debe someter a un proceso de recocido para ablandarlo y mejorar su formabilidad.

Decapado

Proceso mediante el cual se procede a la limpieza de la bobina previa al proceso de aplicación del recubrimiento. Cuando se emplea el proceso químico el metal debe presentar el grado de dureza que requiere el producto terminado, pero si se emplea el proceso de temperatura el metal debe presentar un grado de dureza mayor para ser ablandado en el proceso de decapado.

Proceso de ejecución

Luego de pasar el material por hornos de enfriamiento donde la temperatura cae a 450º (temperatura de fusión de Zn) el acero se sumerge en un baño de zinc donde el recubrimiento es aplicado. La relación peso-espesor del recubrimiento se controla de acuerdo a especificaciones y normas internacionales y a vía de ejemplo la norma indica un recubrimiento de 275 g/m2 para ambas caras de la chapa. Diversos factores deben combinarse para conseguir los distintos espesores (entre 30 y 90 micras) como también la composición del baño y el tiempo de enfriamiento, determinan la microestructura y características superficiales.



Proceso de producción del acero galvanizado:1. Horno de oxidación.2. Horno de reducción y recocido.3. Enfriamiento4. Pote de galvanizado.5. Cromatizado.6. Bobina zincrip.

EL ACERO INOXIDABLE

Los aceros inoxidables son aleaciones capaces de presentar un amplio rango de resistencia a la corrosión, resistencia mecánica y posibilidades de ser trabajado.Son típicamente aleaciones de hierro donde hay por lo menos, un tenor de cromo de 11% agregado, para obtenerse una resistencia a la corrosión semejante a la del cromo puro. Un acero inoxidable con un 11% de cromo no será corroído o no se oxidara cuando esté en condiciones atmosféricas normales. Para obtenerse mayor resistencia a la corrosión se agrega mas cromo a la aleación, pudiéndose producir aceros inoxidables con tenores del 15%, 17%, 20% y hasta 27% de cromo. Otros elementos de aleación son adicionados para el mejoramiento de la resistencia mecánica y la maleabilidad así como también la resistencia a la corrosión, tal es el caso del níquel.

CALIDADAMBIENTE AISI 316 AISI304 AISI430Rural **** **** ***Urbano **** *** *Industrial *** ** *Marino *** ** *

DONDE:**** Acero sobrado para el uso*** Acero adecuado** Acero utilizable con cuidados* Acero inadecuado

a) CONSIDERACIONES GENERALES PARA SELECCIONAR ACERO INOXIDABLE

El proyectista debe tener en cuenta que el acero inoxidable admite ser plegado, soldado, calado, etc. siendo un producto de fácil manejo.Para viabilizar un buen proyecto deben estar presentes dos aspectos fundamentales:

Aspecto económico

Considerar en el costo del proyecto, los costos de fabricación, transporte, instalación y mantenimiento. Elegir el tipo adecuado de acero inoxidable a ser utilizado. Contar con las dimensiones de las chapas de acero inoxidable disponibles en el mercado para reducir

las pérdidas provenientes del corte.

Aspectos técnicos

Considerar el ambiente en el cual el proyecto va a ser construido. Tratar de evitar soluciones con muchas operaciones soldadas.



Tener en cuenta que las manchas de soldaduras son difíciles de eliminar en chapas de poco espesor. Preferir soldaduras a tope que eliminan la superposición de chapas como forma de prevenir un tipo de

corrosión. Los acabados espejados resaltan pequeñas imperfecciones y marcas en la superficie. Los pulidos con direccionalidad en la textura (esmerilado) reflejan de manera diferente la luz

ambiental, según se coloquen en forma longitudinal o transversal. En proyectos compuestos por varios tipos de materiales metálicos, se deben tomar precauciones para

prevenir la corrosión galvánica. En cubiertas, debe contemplarse la adecuada inclinación para el drenaje de las aguas pluviales; las

distancias entre los soportes, según dimensiones de chapas. Deben evitarse paneles muy grandes para evitar ondulaciones.

b) USOS EN EXTERIORES.

El uso de aceros inoxidables en exteriores no conlleva técnicas especiales. Sin embargo se deben tomar algunas precauciones que consideramos oportuno enumerar:

Especificar el acero para el tipo de ambiente en los espesores recomendados. Solicitar chapas realizadas por tracción como garantía de planicidad. Cuando la apariencia sea importante, evitar tramos largos sin apoyos, si no fuera posible evitarlos,

rigidizar los paneles. Prever drenajes adecuados (en caso de cubiertas) Especificar acabados de baja reflectividad. En superficies continuas, prever juntas de dilatación cada metro. Como soporte de una cubierta de acero inoxidable, podrá ser utilizado tanto estructura de madera

como metálicas. De todos los elementos de fijación y anclajes deberán ser de acero inoxidable para prevenir la

corrosión galvánica.

1.2. MATERIALES METALICOS NO FERROSOS

Comprende todos los metales a excepción del hierro, su utilización no es tan masiva como los productos férreos (hierro, acero y fundición) pero tienen una gran importancia en la fabricación de gran cantidad de productos, por propiedades como; el bajo peso específico, la resistencia a la oxidación en condiciones ambientales normales, la fácil manipulación y mecanizado.Las aleaciones de productos no ferrosos tienen gran cantidad de aplicaciones:

Monedas (fabricadas con aleaciones de cobre, níquel y aluminio) Filamentos de bombillas (de wolframio) Material de soldadura de componentes electrónicos (estaño-plomo) Recubrimientos (cromo, níquel, cinc)

1.2.1. CLASIFICACIÓN DE LOS METALES NO FERROSOS

En general, los metales no ferrosos son blandos y tienen poca resistencia mecánica. Para mejorar sus propiedades se alean con otros metales.Los metales no ferrosos, ordenados de mayor a menor utilización, son:

Cobre (y sus aleaciones) Aluminio Estaño Plomo Cinc Níquel Cromo Titanio Magnesio.

A) ESTAÑO



Es un metal bastante escaso en la corteza terrestre, suele encontrarse concentrado en minas, aunque la riqueza suele ser bastante baja (del orden del 0,02%), el mineral de estaño más explotado es la casiterita (SnO2).

PROPIEDADES DEL ESTAÑO: Densidad: 7,28 kg/dm3. Punto de fusión: 231 °C. Resistividad: 0,115 W·mm2/m. Resistencia a la tracción: 5 kg/mm2. Alargamiento: 40%.

CARACTERÍSTICAS DEL ESTAÑO: El estaño puro tiene un color muy brillante. A temperatura ambiente se oxida perdiendo el brillo exterior, es muy maleable y blando, y pueden

obtenerse hojas de papel de estaño de algunas décimas de milímetro de espesor. En caliente es frágil y quebradizo. A temperatura ambiente no se oxida totalmente, sin embargo por debajo de -18ºC se

descompone convirtiéndose en un polvo gris.(peste del estaño). Cuando se dobla se oye un crujido denominado grito del estaño.

APLICACIONES DEL ESTAÑO:

Aleaciones de estaño, las más importantes son:

Bronce. Es una aleación de cobre y estaño.

Soldaduras blandas. Son aleaciones de plomo y estaño con proporciones de estaño entre el 25 y 90%.

Aleaciones de bajo punto de fusión. Las más importantes son:

Darcet (25 % Sn + 25 % Pb + 50 % Bi), que funde a los 97 °C,

Cerrolow (8,3% Sn + 22,6% Pb + 44,7% Bi + 5,3% Cd + 19,1 % In), que funde a los 47 ºC.

Una de las aplicaciones más importantes del estaño es la fabricación de hojalata, que consiste en recubrir una chapa de acero con dos capas muy finas de estaño puro, para proteger al acero contra la oxidación.

Metal de imprenta (Sn+Pb+Zn).

B) COBRE

Los minerales de cobre más utilizados en la actualidad se encuentran en forma de: cobre nativo, sulfuros calcopirita S2CuFe, calcosina Scu2 y oxidos; cuprita Cu2O y malaquita CO3Cu-Cu(OH)2

PROPIEDADES DEL COBRE: Densidad: 8,90 kg/dm3. Punto de fusión: 1083 °C. Resistividad: 0,017 W·mm2/m. Resistencia a la tracción 18 kg/mm2. Alargamiento: 20%.

CARACTERÍSTICAS DEL COBRE: Es muy dúctil (se obtienen hilos muy finos) y maleables (pueden formarse láminas hasta de 0,02 mm de

espesor). Posee una alta conductividad eléctrica y térmica. Oxidación superficial (verde)

APLICACIONES DEL COBRE:

Según sus aleaciones las aplicaciones son:

Bronce (cobre + estaño)



Sn (5-30%) Mayor dureza, sonoridad, fragilidad, y punto de fusión, se utiliza para producir campanas, cojinetes.

Sn+Si Bronce al silicio mejor conductividad eléctrica y térmica se utiliza para producir cables eléctricos.

Latón (cobre + cinc)

Zn (30-55%) menor maleabilidad y ductilidad se utiliza para producir, Llaves y válvulas para gas y agua, canalizaciones, etc.

Zn+Pb Latón al plomo tienen mayor maquinabilidad se utiliza para producir; Bisagras, Tornillos, tortillería y piezas de maquinaria

C) CINC

Metal pesado blando de color blanco azulado y resistente a la intemperie.

ALEACIONES DE CINC:

ALEACIÓN CARACTERISTICAS /APLICACIONES

EN

FO

RM

A D

E A

LE

AC

IÓN Latones

(cobre + cinc)Por ser más barato el cinc que el estaño, en muchas aplicaciones el latón está sustituyendo al bronce.

Plata alemana o Alpaca(Cu+Ni+Zn)

Utilizada antiguamente en cubertería. En la actualidad se utiliza en joyería barata y fabricación de estuches.

Zamak(Al+Cu+Zn)

Se emplea para la obtención de piezas de gran precisión y de gran calidad superficial, con lo que no necesitan mecanizado.

APLICACIONES DEL CINC

En forma de chapas de diferentes espesores; Recubrimiento de tejados, canalones, cornisas, así como tubos de bajada de agua y depósitos. Recubrimiento de pilas.

En barras y lingotes; Ánodos de sacrificio en depósitos de acero y cascos de buques

Recubrimiento de piezas; Galvanizado electrolítico, que consiste en recubrir, mediante electrólisis, un metal con una capa muy fina de cinc (unas 15 milésimas de milímetro); Galvanizado en caliente, la pieza se introduce en un baño de cinc fundido, Una vez enfriada, el cinc queda adherido y la pieza protegida.

Metalizado: se proyectan partículas diminutas de cinc, mezcladas con pintura, sobre la superficie a proteger.

Sherardización: consiste en recubrir con polvo de cinc una pieza de acero e introducirla en un horno, por el calor, el cinc penetra en el acero.

Óxidos de cinc; Bronceadores, desodorantes, colorantes, pegamentos, conservantes, etcétera.

D) PLOMO

PROPIEDADES DEL PLOMO Densidad: 11,34 kg/dm3. Punto de fusión: 327 °C.



Resistividad; 0,22 W·mm2/m. Resistencia a la tracción: 2 kg/mm2

Alargamiento: 50 %.

CARACTERÍSTICAS DEL PLOMO: De color grisáceo-blanco muy brillante cuando está recién cortado. Muy blando y maleable. Buen conductor térmico y eléctrico. Se oxida con facilidad, formando una capa de carbonato básico que lo autoprotege. Reacciona con los ácidos lentamente o formando capas protectoras (oxidación Superficial) Resiste bien a los ácidos clorhídrico y sulfúrico, pero es atacado por el ácido nítrico y el vapor de azufre. Forma compuestos solubles venenosos Pb(OH)2

APLICACIONES DEL PLOMO

Por su capacidad de resistir bien a los agentes atmosféricos y químicos el plomo tiene multitud de aplicaciones, tanto en estado puro como formando aleaciones.En estado puro: Óxido de plomo. Usado para fabricar minio (pigmento de pinturas antioxidantes). Barreras ante radiaciones nucleares (rayos X) Cristalería Revestimiento de cables Baterías y acumuladoresFormando aleación: Antidetonante en gasolina Tetraetilo de plomo Pb(C2H5)4 (en desuso) Aleaciones Soldadura blanda, a base de plomo y estaño empleado como material de aportación. Fusibles eléctricos

E) CROMO

Tiene un color grisáceo acerado, es muy duro y tiene un gran acritud, es resistente a la oxidación y corrosión

PROPIEDADES DEL CROMO Densidad: 6,8 kg/dm3. Punto de fusión: 1900°C. Resistividad: 1,1 W·mm2/m.

APLICACIONES DEL CROMO: Cromado brillante: para objetos decorativos. Cromado duro: para la fabricación de aceros inoxidables y aceros para herramientas.

F) NÍQUEL

Tiene un color plateado brillante y se puede pulir muy fácilmente, es magnético (lo atrae un imán como si fuese un producto ferroso), es muy resistente a la oxidación y a la corrosión.

PROPIEDADES DEL NIQUEL Densidad: 8,85 kg/dm3. Punto de fusión: 1450°C. Resistividad: 0,11 W·mm2/m.

APLICACIONES DEL NIQUEL: Para fabricar aceros inoxidables (aleado con el acero y el cromo). En aparatos de la industria química. En recubrimientos de metales (por electrólisis).

G) WOLFRAMIO O TUNGSTENO

PROPIEDADES DEL TUNGSTENO



Densidad: 19 kg/dm3. Punto de fusión: 3370°C. Resistividad: 0.056·W·mm2/m Obtención: wolframita.

APLICACIONES DEL TUNGSTENO filamentos de bombillas incandescentes, por su elevado punto de fusión, deben soportar grandes fuerzas y

temperaturas. herramientas de corte para máquinas. Obtención de wolframita.

H) COBALTO

Tiene propiedades análogas al níquel, pero no es magnético.

PROPIEDADES DEL COBALTO Densidad: 8,6 kg/dm3. Punto de fusión: 1490°C. Resistividad: 0,063 ·mm2/m.

APLICACIONES DEL COBALTO Para endurecer aceros para herramientas (aceros rápidos). Como elemento para la fabricación de metales duros

(sinterización) empleados en herramientas de corte. Imanes permanentes

I) ALUMINIO

Es el metal más abundante en la naturaleza. Se encuentra como componente de arcillas, esquistos, feldespatos, pizarras y rocas graníticas. El mineral del que se obtiene el aluminio se llama bauxita Al2O3- 2H2O, que está compuesto por alúmina y es de color rojizo.

PROPIEDADES DEL ALUMINIO Densidad: 2,7 kg/dm3 Punto de fusión: 660 °C. Resistividad: 0,026 W·mm2/m. Resistencia a la tracción: 10 - 20Kg/mm2 Alargamiento: 50%

CARACTERÍSTICAS DEL ALUMINIO Es muy ligero e inoxidable al aire, pues forma una película muy tina de óxido ( dealuminio (Al2O3) que

lo protege. Es buen conductor de la electricidad y del calor. Se suele emplear en conducciones eléctricas (cables de

alta tensión) por su bajo peso. Es muy maleable y dúctil.

APLICACIONES DEL ALUMINIOEl aluminio se utiliza normalmente aleado con otros metales con objeto de mejorar su dureza y resistencia. Pero también se comercializa en estado puro, con la siguiente presentación comercial: Alambres de diferentes diámetros Chapas Perfiles y barras de diferentes secciones

Al + bronce Duraluminio o bronce del aluminio

Al + magnesio Aplicaciones en automóviles y aeronáutica

Al + Cu + Si Fundición inyectable

Al + Ni/Co ; con las siguientes propiedades:Densidad: 4.45 kg/dm3

ALNICO, para fabricar potentes imanes permanentes



Punto de fusión: 1.800ºCResistividad: 0.8 Wmm2/mResistencia a la tracción: 100 kg/dm2

J) TITANIO

Se encuentra abundantemente en la naturaleza, ya que es uno de los componentes de casi todas las rocas de origen volcánico que contienen hierro.En la actualidad, los minerales de los que se obtiene el titanio son el rutilo y la ilmenita.

PROPIEDADES DEL TITANIO Densidad: 4,45 kg/dm3 Punto de fusión: 1800 °C. Resistividad: 0,8 W·mm2/m. Resistencia a la tracción: 100Kg/mm2 Alargamiento: 5%

CARACTERÍSTICAS FUNDAMENTALES DEL TITANIO: Es un metal blanco plateado que resiste mejor la oxidación y la corrosión que el acero inoxidable. Las propiedades mecánicas son análogas, e incluso superiores, a las del ace-ro, pero tiene la ventaja de

que las conserva hasta los 400 °C.

APLICACIONES DEL TITANIO Dada su baja densidad y sus altas prestaciones mecánicas, se emplea en: estructuras y elementos de

máquinas en aeronáutica (aviones, cohetes, misiles, transbordadores espaciales, satélites de comunicaciones, etc.).

herramientas de corte (nitrato de titanio) aletas para turbinas (carburo de titanio) pinturas antioxidantes (en forma de óxido y pulverizado). Para mejorar las propiedades físicas, se le suele alear con aluminio (8 %), con cromo, vanadio o

molibdeno. Se está utilizando en odontología como base de piezas dentales y en la unión de huesos, así como en

articulaciones porque la incrustación de titanio en el hueso del cuerpo humano no provoca rechazo alguno y, pasado algún tiempo, se produce una soldadura de manera natural.

También se emplea para recubrimiento de edificios, como es el caso del museo Guggenheim de Bilbao.

K) MAGNESIOLos minerales de magnesio más importantes son: carnalita (es el más empleado y se halla en forma de cloruro de magnesio, que se obtiene del agua del mar), dolomita y magnesita.

PROPIEDADES DEL MAGNESIO Densidad: 1,74 kg/dm3 Punto de fusión: 650 °C. Resistividad: 0,8 W·mm2/m. Resistencia a la tracción: 18Kg/mm2 Alargamiento: 5%

CARACTERÍSTICAS DEL MAGNESIO Tiene un color blanco, parecido al de la plata. Es maleable y poco dúctil. Es más resistente que el aluminio. En estado líquido o en polvo es muy inflamable (flash de las antiguas cámaras de fotos).

APLICACIONES DEL MAGNESIO Se emplea en aeronáutica.



CERÁMICOS

Los materiales cerámicos son compuestos o soluciones inorgánicas de elementos metálicos y no metálicos.Debido a sus enlaces iónicos y covalentes son duros, frágiles, tienen baja conductividad eléctrica y térmica. Son buenos aislantes eléctricos y térmicos debido a la falta de electrones conductores.

APLICACIONES DE LOS MATERIALES CERAMICOSSe desempeñan ampliamente en tecnologías relacionadas con la electrónica, el magnetismo, óptica y energía refractaria.-También en el cuerpo humano-Aplicadas a objetos de vidrio y esmaltes. -Objetos metálicos. -Blindajes, Medicina.ELECTRICOS-Dieléctrico para capacitores. -Óxidos conductores. -Súper conductores. -Aisladores. -Electroópticos. MAGNETICOSMedio para grabación. -Tarjetas de credito. -Ferrofluidos, circuladores, aisladores, inductores, imanes. ÓPTICOSFibras Ópticas. -Vidrios. -Láser. -Iluminación. AUTOMOTRIZ-Sensores de Oxigeno, celdas de combustible, apoyo cata lico. -Bujías, neumáticos, ventanas. QUIMICOCatalizador, filtracion de aire y liquidos, sensores, pinturas, hule.BIOMEDICOS-Protesis, Odontologicos, imagen por ultrasonido.OTROS-Aplicaciones militares, sensores, materiales para, procesamiento de metales. EJEMPLO DE MATERIALES CERAMICOS -Transbordador espacial utiliza aproximadamente 2500 losas cerámicas que protegen al fuselaje de Aluminio del calor en el reingreso a la atmosfera. -Tarjetas de crédito -carcasas para chips de Silicio -Fibras Ópticas -Vidrios seguros y eficientes en energía

MATERIALES CERAMICOS MÀS UTILIZADOS. -Alúmina. -Salón. -Nitrato de aluminio. -Bióxido de Titanio.-Nitrato de Bario. -Boruro de Titanio. -Carburo de Boro. -Oxido de Zinc.



-Diamante. -Ferrita. -Sílice o sálica. -Carburo de silicio (SIC).

PROPIEDADES MECANICAS Son frágiles o vidriosos, Poca elasticidad, mantiene las propiedades mecánicas a altas temperaturas. FALLAS MECANICAS Se da por imperfecciones como pequeñas grietas, porosidad, tamaño grande del grano que se introduce en el proceso de manufactura.

POLÍMEROS

SEMICONDUCTORESCOMPUESTOS


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