Tipos de propiedades
Mecánicas (cómo responde un material a fuerzas externas)
Elasticidad: Recupera su forma original después de deformarse.
Plasticidad: Mantiene su nueva forma después de ser deformado.
Ductilidad: Se puede estirar en hilos sin romperse.
Maleabilidad: Se puede extender en láminas sin romperse.
Dureza: Resiste ser rayado o desgastado.
Fragilidad: Se rompe fácilmente si recibe un impacto.
Tenacidad: Resiste golpes y fuerzas sin romperse.
Resiliencia: Soporta impactos sin fracturarse.
Fatiga: Se daña con cargas repetidas en el tiempo.
Acritud: Se vuelve más frágil y duro al deformarse con frío.
Colabilidad: Se puede fundir y verter en un molde.
Maquinabilidad: Se puede cortar o trabajar con herramientas.
Ópticas (cómo interactúa con la luz)
Puede ser transparente, translúcido o opaco.
Algunos materiales reflejan la luz.
Térmicas (cómo reacciona al calor)
Puede resistir altas temperaturas o deformarse con el calor.
Magnéticas (cómo reacciona a imanes)
Algunos materiales son atraídos por los imanes.
Químicas (cómo reacciona con otras sustancias)
Puede oxidarse, resistir la corrosión o reaccionar con ciertos químicos.
1. Tracción
Descripción: Esfuerzo que tiende a alargar el material.
Ejemplo: Un cable estirado.
2. Compresión
Descripción: Esfuerzo que tiende a acortar el material.
Ejemplo: Una columna que soporta el peso de un edificio.
3. Flexión
Descripción: Esfuerzo que produce una curva en el material.
Ejemplo: Una viga que soporta peso en el centro.
4. Torsión
Descripción: Esfuerzo que tiende a torcer el material.
Ejemplo: Un eje de transmisión en un automóvil.
5. Corte (Cizalladura)
Descripción: Esfuerzo que tiende a deslizar una parte del material sobre otra.
Ejemplo: Tijeras cortando papel.
6. Pandeo
Descripción: Deformación que ocurre cuando un elemento largo y delgado es sometido a compresión.
Ejemplo: Una varilla delgada que se dobla bajo compresión.
Ensayos Mecánicos
1. Ensayo de Tracción
Consiste en estirar una probeta de material hasta que se rompa.
Objetivo: Determinar la resistencia y ductilidad del material.
2. Ensayo de Fatiga
Consiste en someter una probeta a ciclos repetidos de carga hasta su fallo.
Objetivo: Evaluar la resistencia del material a cargas cíclicas y determinar su límite de fatiga.
3. Ensayo de Dureza
Consiste en presionar un indentador sobre la superficie del material y medir la huella dejada.
Objetivo: Medir la dureza del material y su resistencia a la deformación plástica.
4. Ensayo de Resiliencia
Consiste en aplicar un impacto a una probeta y medir la energía absorbida antes de romperse.
Objetivo: Determinar la capacidad del material para absorber energía en condiciones de impacto.
Estructura Cristalina
Los átomos en los materiales están organizados en estructuras repetitivas.
Tipos de Redes Cristalinas
BCC (Cúbica Centrada en el Cuerpo): Átomos en los vértices y en el centro.
FCC (Cúbica Centrada en las Caras): Átomos en los vértices y en el centro de cada cara.
HCP (Hexagonal Compacta): Átomos en los vértices de la base hexagonal y en las caras superiores e inferiores.
Características de las Redes Cristalinas Metálicas
Los metales se solidifican formando redes cristalinas densamente empaquetadas.
Características de los Tipos de Redes
BCC
2 átomos por celda
Máximo empaquetamiento:
Factor de empaquetamiento: 0.68
FCC
4 átomos por celda
Máximo empaquetamiento:
Factor de empaquetamiento: 0.74
HCP
6 átomos por celda
Máximo empaquetamiento: Bases en contacto
Factor de empaquetamiento: 0.74
Estructura Interna de los Materiales
1. Nucleación y Crecimiento
Nucleación: Proceso inicial donde los átomos comienzan a organizarse en estructuras cristalinas.
Crecimiento: Expansión de las áreas nucleadas a medida que se solidifica el metal.
2. Efecto de la Velocidad de Enfriamiento
Enfriamiento Lento: Proporciona granos grandes y estructuras más débiles.
Enfriamiento Rápido: Crea granos pequeños y materiales más duros.
3. Métodos para Reducir el Tamaño del Grano
Aleación con Otros Elementos: La adición de ciertos elementos puede influir en el tamaño del grano.
Tratamientos Térmicos: Técnicas como el templado y revenido ajustan las propiedades del material.
Constituyentes del Acero
1. Cementita (Fe₃C)
Descripción: Compuesto intermetálico duro y frágil que contiene carbono.
Importancia: Aporta dureza al acero, pero también lo hace más frágil.
2. Martensita
Descripción: Estructura muy dura y frágil que se forma cuando el acero se enfría rápidamente.
Importancia: Proporciona una gran resistencia y dureza, pero su fragilidad debe ser tratada mediante revenido.
3. Bainita
Descripción: Mezcla de ferrita y cementita que se forma a temperaturas intermedias durante el enfriamiento del acero.
Importancia: Ofrece una combinación de buena dureza y tenacidad.
4. Perlita
Descripción: Estructura laminar formada por capas alternas de ferrita y cementita.
Importancia: Equilibra la dureza y la ductilidad del acero.
5. Ferrita (α-Fe)
Descripción: Fase de hierro puro con baja solubilidad de carbono.
Importancia: Aporta ductilidad y es relativamente blanda.
Proceso de Temple
El temple es un tratamiento térmico aplicado a los metales para aumentar su dureza y resistencia.
1. Calentamiento
Temperatura: El metal se calienta a una temperatura entre 800 y 900°C, dependiendo del tipo de acero.
Fase Austenítica: El metal alcanza la fase austenítica, donde la estructura cristalina cambia y el carbono se disuelve en la matriz de hierro.
2. Mantenimiento de la Temperatura
Tiempo: Se mantiene la temperatura el tiempo suficiente para una transformación austenítica completa.
3. Enfriamiento Rápido (Templado)
Medio de Enfriamiento: El metal caliente se enfría rápidamente en agua, aceite o aire.
Formación de Martensita: El enfriamiento rápido transforma la estructura austenítica en martensita, una fase dura y frágil.
4. Resultados del Temple
Aumento de Dureza: Mayor resistencia al desgaste.
Fragilidad: Puede volverse más quebradizo y propenso a agrietarse.
¿Qué es la electrólisis?
Es un proceso en el que usamos electricidad para pegar una capa de metal sobre otro objeto.
¿Cómo funciona?
Limpieza: Primero, limpiamos bien el objeto para que el metal se adhiera mejor.
Baño en líquido especial (electrolito): Sumergimos el objeto y un pedazo del metal que queremos pegar en una solución especial.
Electricidad: Se pasa corriente eléctrica por la solución.
Reacción:
El metal del ánodo (electrodo positivo) se disuelve en la solución.
Ese metal viaja y se pega sobre el objeto (cátodo).
Secado: Cuando se forma la capa de metal, sacamos el objeto, lo enjuagamos y lo dejamos secar.
¿Para qué sirve?
Para evitar que los objetos se oxiden (como cuando recubren hierro con zinc).
Para que se vean más bonitos (como el dorado o plateado en joyas).
Para hacerlos más resistentes o mejorar su conducción eléctrica.
Los plásticos o polímeros son materiales sintéticos obtenidos mediante reacciones químicas a los que se añaden aditivos para mejorar sus propiedades durante y después de su fabricación.
Materias primas utilizadas
Siglo XIX: Origen animal (seda, caseína, leche) y vegetal.
1930: Alquitrán de carbón, subproducto del carbón mineral.
Actualidad: Principalmente petróleo y, en menor medida, gas natural.
Componentes principales de los plásticos
Granza: Materia base en forma de gránulos.
Carga: Materiales añadidos para mejorar propiedades y reducir costos (fibra de vidrio, papel, sílice, etc.).
Aditivos: Mejoran el polímero (colorantes, lubricantes, estabilizantes, etc.).
Catalizadores: Inician y aceleran la reacción química.
Clasificación según su origen
Plástico natural: Procedente de fuentes biológicas.
Plástico sintético: Creado a partir de compuestos derivados del petróleo, como el neopreno.
Son ligeros y baratos.
No dejan pasar líquidos (impermeables).
Aíslan electricidad y calor, pero no resisten altas temperaturas.
Son resistentes a la corrosión.
No se degradan fácilmente, lo que causa problemas ambientales.
Termoplásticos (pueden fundirse y moldearse varias veces)
Polietileno (PE)
Polipropileno (PP)
Cloruro de polivinilo (PVC)
Poliestireno (PS)
Policarbonato (PC)
Polietilentereftalato (PET)
Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS)
Polimetacrilato de metilo (PMMA)
2. Termoestables (una vez moldeados, no pueden reformarse)
Fenol formaldehído (PF)
Urea formaldehído (UF)
Melamina formaldehído (MF)
Poliéster insaturado (UP)
Epoxi (EP)
Poliuretano (PUR)
3. Elastómeros (materiales flexibles con alta elasticidad)
Naturales:
Caucho natural (CA)
Sintéticos:
Neopreno
Policloropreno (PCP)
Caucho sintético