Propiedades de los Materiales: Tipos, Aleaciones y Tratamientos Térmicos

Propiedades de los Materiales

1. FUERZA DE COHESIÓN: Fuerza de las moléculas para mantenerse unidas – CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA: Capacidad de un material para conducir electrones – VIBRACIONES: Propiedad de los sólidos para transmitir vibraciones – DUREZA: Propiedad de un material a ser rayado (durometro) – TENACIDAD: Golpes que aguanta una pieza (cobre) – FRAGILIDAD: Se rompe fácilmente – ELASTICIDAD: Un material se estira o deforma pero recupera su estado original (titanio) – FLUENCIA: Deformación de un material por su propio peso (plomo, estaño) – PLASTICIDAD: Dos cuerpos se deforman con la fuerza que aplicamos sin romperse y vuelve a su forma – DUCTILIDAD: Facilidad de estirarse en forma de hilo (oro, plata) – MALEABILIDAD: Hacerse láminas finas (cobre) – MAGNETISMO: Minerales se atraen al hierro – FATIGA: Se rompe el material bajo cargas dinámicas cíclicas repitiéndose repetidas veces (aluminio) – MAQUINABILIDAD: Metales que son mecanizados por arranque de viruta – FORJABILIDAD: Deformaciones plásticas sin romperse ni defectos – RESILIENCIA: Resistencia a la tracción por choque (absorbida por unidas de superficie – TEMPLABILIDAD: Aptitud de un acero para la que se forme con facilidad una estructura martensítica – ESTRUCTURA MARTENSÍTICA: Cuando se enfría bajo condiciones determinadas

Grupos de Materiales

3 GRUPOS DE MATERIALES:

Férricos (hierro)
No férricos (cobre, oro)
Los composites (plásticos, resina)

Aleaciones

ALEACIÓN: Combinación de 2 o + elementos – ACERO: (común u ordinario) aleación de hierro y carbono de 0,05% hasta 2% – SEGÚN NORMA EN10020 CLASIFICAN EN:

Por composición química (aceros no aleados 0,05%-2% de carbono, aceros aleados, acero aleado de calidad y aceros inoxidables)
OXIDACIÓN: Afecta capa superficial (hierro)
CORROSIÓN: Afecta capas superficial e interior

Aceros Inoxidables

ACEROS INOXIDABLES: Por química (se diferencian por el contenido + o – 2,5 % de níquel, resistencias corrosión, fluencia y oxidación en caliente) – Estructura:

Inoxidables férricos (cromo 12 a 18 %, magnéticos, no soportan corrosión)
Inoxidables martensíticos (cromo un 12 a 18 %, níquel 2 a 4 %, carbono 0,1 a 0,8% se puede templar)
Inoxidables austeníticos (cromo 18%, níquel 8 %, molibdeno 2 a 3%)
Inoxidables superausteníticos (superan 20% níquel, resistente corrosión y esfuerzos mescánicos)

REVENIDO: Calentar el acero a 860º y se enfría en 24 a 48H.

Elementos de Aleación

ELEMENTOS DE ALEACIÓN:

Manganeso (Mn) – (Mejora calidad superficial del acero, mayor tenacidad y favorece templabilidad y forjabilidad)
Níquel (Aumenta tenacidad, resiliencia, fatiga y mejora no corrosión)
Cromo (Resistencia desgaste oxidación, corrosión y abrasión, mejora templabilidad y cementación, disminuye ductilidad)
Molibdeno (Aumenta templabilidad y mejora tenacidad dureza resistencia al desgaste)
Vanadio (Desoxidante, favorece revenido y aumenta plasticidad)
Wolframio (Resistencia alta temperatura)
Silicio (80% arena de silicio, semiconductor, aumenta temperatura y resistencia mecánica // ejem cortafrios, punzones)

Fundiciones, Bronces y Latones

¿DE QUÉ ESTÁN COMPUESTAS LAS FUNDICIONES ORDINARIAS? De hierro, carbono, pequeños porcentajes de material (como el silicio, fósforo, cromo y magnesio).//¿Qué son los bronces y latones? Las principales aleaciones de cobre.//¿Qué es el bronce? Compuesta por cobre y estaño aunque se le suele añadir otros metales excepto el cinc “Zn”. Tipos de bronces:

Bronces ordinarios (cobre y estaño 5-30%)
Bronces especiales (cobre y estaño + plomo, fósforo, aluminio y cinc.
Bronces especiales: los bronces al cinc (se utilizan para fundiciones y esculturas)
Los bronces al plomo (para hacer cojinetes de fricción, muy buena resistencia al desgaste)
Los bronces al fósforo (aumentan su resistencia mecánica se utilizan para fabricar engranajes y coronas)
Los bronces al aluminio (son los que representa una resistencia elevada a la corrosión. Con él se fabrican hélices de barco. Si le añadimos plomo al desgaste).

// ¿Qué son los latones? Cobre y cinc -50%. Tipos:

Latones ordinarios: llevan -50% de cinc, se utilizan para fundir y forjar. Para forja:
- latón alfa (rojos y amarillos)(para muelles 25% cinc; cartuchería 30% cinc; altas prestaciones 35% cinc)
- latón beta.
Latón especiales: -cobre-cinc +50%-otros materiales-latones de hierro y magnesio (son muy resistentes a la corrosión, muy tenaces, para construcción de engranajes)-latones al manganeso (para hacer piezas moldeadas o forjadas)-latones al plomo (mejora la maquiniablidad, se utiliza para fabricar pequeñas piezas mediante arranque de viruta)

Aleaciones Ligeras y Ultraligeras

ALEACIONES LIGERAS: El principal componente es el aluminio, cada vez se utiliza más por su poco peso, mayor resistencia, aluminio + silicio, cobre, cinc, manganeso y magnesio. Se emplean en aeronáutica, automovilismo, construcción civil y aplicaciones navales.//ALTERACIONES ULTRALIGERAS:

Magnesio y aluminio (su elemento básico y que se encuentra en mayor proporción es el magnesio. 2/3 menos pesado que el aluminio. 1/3 menos que el acero. Muy buenas propiedades mecánicas. Su uso no está extendido. Elevado coste)

Además se le pueden añadir:

Metal electrón (cinc, magnesio, manganeso, aluminio, para fabricar hélices pistones y culatas)
Aleación de titanio (resistente a la corrosión, aguanta grandes esfuerzos, ligera, resiste altas temperaturas, poco peso, para fabricar prótesis (codo, cadera…) o aeronáutica.
Materiales antifricción (compuesto aluminio, cadmio, cobre, antimonio, plomo. Resistentes al desgaste).
Materiales compuestos o composites (fibra de carbono, fibra de vidrio, cerámica, polímeros, construir material deportivo y aeronáuticas).

Materiales Plásticos

Materiales plásticos (características: aislantes, ligeros, mucha plasticidad, resistente a la corrosión, el sol los descompone. Se clasifican en dos grupos:

Termoplásticos (son aquellos plásticos que al aumentar la temperatura adquieren su carácter plástico, se funden. Desprenden llama 100-200º)
Termoestable (son plásticos que ya obtenido, no recupera sus características plásticas. No hecha llama ni humo. Se utiliza en el campo eléctrico. T.C. interruptores. Muy difícil de reciclar).

Los más utilizados:

_Polietileno (PE)(es termoplástico y se puede moldear a tmp de 90-120º).
_Policloruro de vinilo (PVC)(es termoplástico).
_Politetrafluoretileno (PTFE)(conocido como Teflón. Termoestable, muy resistente a sustancias corrosivas, soporta bien el calor, tenaz y flexible).
_Poliamida (PA)(conocido como Nylon. Termoplástico, muy tenaz, flexible, soporta bien la tmp ya que tiene el punto de fusión elevado).
_Poliestireno (PS)(termoplástico, soidificado es muy duro, quebradizo.ej cristales de plástico).
_Poliestireno expandido (es el corcho blando).
_Metacrilato (termoestable).
_Policarbonato (muy resistente a la rotura y a las radiaciones UV).
_Neopreno.
_Caucho natural (conocido como Latex.ej guantes y condones).
_Caucho artificial (ruedas).
_Tereclalato de polietileno (PET)

Formas Comerciales del Acero

FORMAS COMERCIALES DEL ACERO. Norma UNE-EN-10027-1. Megaspacales (MPa) mide la resistencia a la tracción. Dureza brinell (HBW) mide la dureza. B: acero para hormigón armado. Y: acero para hormigón pretensado. R: acero para carriles. D: productos planos para conformación en frio. H: productos planos de alta resistencia con conformación en frio. T: productos de acero laminado o acero cromado para embalaje. M: acero para aplicaciones eléctricas. G: acero que viene en piezas moldeadas. E: acero para construcción mecánica. S: acero de construcción. P: acero para recipiente a presión. L: para tubos de conducción.

Aceros Rápidos y Tratamientos Térmicos

ACEROS RÁPIDOS. HS o HSS y a continuación puede llevar una letra (W,Mo,V,Co,Ti,Ni,Mn,símbolo químico del material)//TRATAMIENTOS TÉRMICOS. ¿Qué es? Consiste en darle o quitarle calor a un metal. Se dan para mejorar las propiedades de los metales se mejoran a conveniencia. –Tratamiento más habitual: temple o recocido.-De forma general: ·temple (aumentar la dureza de los materiales) ·revenido (disminuir la dureza de los materiales, aumentar maquiniabilidad de los materiales) ·clementacion (tratamiento superficial)-Acritud: lo mismo que la fatiga. Al recocido se disminuye la acritud.

Tratamiento de Temperatura en Aceros

TRATAMIENTO TEMPERATURA DE LOS ACEROS EN 3 ETAPAS:

Elevación de la temp.
Mantener la temp.
Enfriamiento del material (velocidad crítica del acero: cuanto menos tarde en enfriarse más estructura martensítica tendrá).

// -800ºC, 1100ºC y 1300ºC lo que hacemos en aumentar el grano del acero (800º es el acero que solemos utilizar; 1100º a 1300º acero sobrecalentado;