Metales: Propiedades, Estructuras y Tratamientos

Los metales se caracterizan por su elevada conductividad térmica y eléctrica, resistencia mecánica, plasticidad, maleabilidad y capacidad de reciclaje.

Estructuras Cristalinas

• Cristalino: Átomos perfectamente ordenados en el espacio, construidos a partir de una célula unidad.
• Amorfo: Ordenación espacial a corta distancia.

Tipos de Redes

• Cúbica centrada en el cuerpo.
• Cúbica centrada en las caras.
• Hexagonal compacta.

Soluciones Sólidas

• Inserción: Huecos en la red donde se pueden introducir átomos extraños.
• Sustitución: Los átomos extraños desplazan a los originales de sus posiciones.

Defectos de la Red Cristalina

• Imperfecciones puntuales: Átomos del metal o de otro elemento en un punto que no pertenecen a la red.
• Imperfecciones lineales: Disminuyen la resistencia mecánica de los metales.
• Imperfecciones superficiales: Afectan a la superficie del metal.

Mecanismos de Endurecimiento de los Metales

• Endurecimiento por deformación en frío: Viene acompañado de una fragilidad, por lo que los metales sometidos a este procedimiento se someten a un recocido para devolverles su plasticidad.
• Endurecimiento por afino de grano: Cuanto menor sea el tamaño del grano, mayor será el límite elástico del material.
• Endurecimiento por solución sólida: Deformación mecánica que se produce al no coincidir el tamaño de los átomos del disolvente y soluto.

Tratamientos de los Metales para Mejorar sus Propiedades

• Térmicos.
• Termoquímicos.
• Mecánicos.
• Superficiales.

Tratamientos Térmicos

• Recocido: El metal se calienta y luego se enfría lentamente en busca de una mayor plasticidad.
• Temple: Calentamiento del metal y enfriamiento brusco en busca de un metal duro y resistente.
• Revenido: Tratamiento complementario del temple para mejorar la tenacidad del metal.

Tratamientos Termoquímicos

• Cementación: Adición de carbono al acero para una dureza superficial elevada.
• Nitruración: Endurecimiento del acero por medio de absorción de nitrógeno para una buena resistencia a la corrosión.
• Cianuración, Carbonitruración: Aumenta la dureza por absorción de carbono y nitrógeno por medio de baños.
• Sulfinización: Mediante el azufre se aumenta la resistencia al desgaste de los metales.

Tratamientos Mecánicos

• En caliente (Forja): Consiste en calentar un metal y luego deformarlo mediante golpes, mejorando su estructura interna.
• En frío: Deformación del metal a temperatura ambiente, golpeándolo y sometiéndolo a laminación, incrementando la dureza y resistencia mecánica.

Tratamientos Superficiales

• Metalización: Proyección de metal fundido sobre una superficie de otro metal.
• Cromado: Deposición de cromo electrolíticamente sobre el metal, aumentando su resistencia al desgaste.

Metales No Ferrosos

Cobre

Metalurgia del Cobre

• Vía seca: En minerales con contenido en cobre del 15%.
• Vía húmeda: Materiales pobres en cobre, 3%.

Aleaciones de Cobre

• Bronces: Cobre + Estaño, resistencia a la corrosión y mucho más fuertes que por separado.
• Latones: Cobre + Zn.
• Cuproaluminios: Cobre + Aluminio, mayor resistencia a la corrosión.
• Cuproníqueles: Cobre + Níquel, alta resistencia a la corrosión.
• Alpacas: Cobre + Níquel + Zinc + Estaño, resistencia a la corrosión.

Aplicaciones del Cobre

Su principal aplicación es como conductor eléctrico y en fontanería.

Aluminio

Procesos

• Separación de la alúmina: La alúmina se extrae de la bauxita tratándola a alta temperatura y presión con una disolución de sosa cáustica. Mediante calcinación posterior, el hidrato de alúmina se convierte en alúmina.
• Reducción de la alúmina: El aluminio se obtiene por electrólisis de la alúmina a la que se le añade fluoruro de aluminio. La cuba electrolítica donde se realiza el proceso contiene unos bloques de carbono que se usan como ánodos.

Aleaciones de Aluminio

Cobre, zinc, magnesio, manganeso, silicio y otros elementos.

Aplicaciones del Aluminio

• Por su reducida densidad: Aeronáutica, automovilística.
• Por su conductividad eléctrica: Conductor en líneas de alta tensión.
• Por su resistencia a la corrosión: Fabricación de depósitos de ácido y materiales altamente corrosivos.
• Por su elevado poder reflector de la radiación calorífica: En forma de polvo para pinturas para depósitos de líquidos inflamables.
• Por su afinidad por el oxígeno: Agente reductor en la obtención de materiales.

Cementos

Cemento Portland

Proceso de Fabricación

• Preparación del crudo: Las materias primas se extraen de las canteras.
• Calcinación: En un horno rotatorio que alcanza altas temperaturas, se forma una masa en granos duros llamada clínquer. Este pasa a unos almacenadores al final del horno.
• Molienda: El clínquer se muele en molinos enfriados exteriormente con agua. Una vez molido, se almacena en silos y se envasa.

Morteros de Cemento

Mezcla de cemento, arena y agua.

Hormigón

Mezcla de cemento, arena, gravilla, grava y agua. La cantidad de cemento por m³ de hormigón determina su resistencia mecánica e impermeabilidad. Los áridos influyen en el grado de resistencia del hormigón.

• Hormigón armado: Se obtiene al añadirle al hormigón, antes de fraguar, un armazón de barras de acero para que absorban los esfuerzos de tracción. La causa principal de que se den juntos son sus igualitarios coeficientes de dilatación.
• Hormigón pretensado: Si el hormigón prensado por tracción se agrieta y deja al aire el acero, se resuelve con hormigón pretensado, obtenido tensando las varillas antes de que frague.

Productos Aglomerados

• Piedra artificial.
• Ladrillos de escoria.

Materiales Reforzados

• Fibrocemento.
• Fibra de vidrio.
• Fibra de carbono.