Conceptos Fundamentales de Materiales: Propiedades Físicas, Mecánicas y Químicas

Conceptos Fundamentales de Propiedades de Materiales

Densidad

Masa de un cuerpo por unidad de volumen. Se expresa en kg/m³.

Fórmula: ρ = m/V

Calor Específico

Se expresa comúnmente en kcal/kg °C.

En el Sistema Internacional (SI), se expresa en J/kg·K. También se usa cal/g °C.

Fórmula para el calor transferido: Q = Ce · m · Δt

• Q: Calor (en Joules)
• m: Masa
• Δt: Variación de temperatura (T_final - T_inicial)
• Ce: Calor específico

Propiedades Eléctricas de los Materiales

Conductividad Eléctrica

Es la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente eléctrica a través de sí.

Resistividad Eléctrica

Es la inversa de la conductividad. El valor de la resistencia de un material puede indicarse en función de la resistividad (ρ) o dificultad que opone un material a conducir la electricidad.

Resistencia

Es la oposición que ofrece un material a la circulación de la corriente eléctrica a través de él y se transforma en efecto Joule.

Fenómenos Térmicos

Dilatación y Contracción

Es el aumento o disminución del volumen de un cuerpo debido a la separación de sus moléculas por la variación de temperatura.

En la contracción tiene lugar la disminución de la medida o volumen con las mismas características que en la dilatación.

Los materiales aumentan su volumen cuando son calentados (dilatación) y se contraen cuando se enfrían (contracción).

Reacciones Químicas y Degradación

Oxidación

Es una reacción química donde un metal o no metal cede electrones y aumenta su estado de oxidación.

Corrosión

Es el ataque destructivo de un metal por reacción química o electroquímica con su medio ambiente.

Corrosión Galvánica

Se produce por la unión eléctrica de dos metales con distintas composiciones químicas. El metal noble sufre la corrosión (ánodo) mientras que el inerte queda protegido (cátodo).

Corrosión por Picaduras

Es una corrosión localizada que forma pequeños agujeros que entran hacia el interior del metal base.

Corrosión por Aireación Diferencial

La parte de la pieza en contacto con el O₂ será catódica y no sufrirá la corrosión, mientras que la parte no aireada actúa de forma anódica y se corroe. Suele darse en piezas que están en contacto parcial con un medio líquido y es muy peligroso porque la parte corroída, al estar sumergida, no es directamente visible.

Propiedades Mecánicas de los Materiales

Tenacidad

Resistencia a la rotura por esfuerzos de impacto que deforman el metal. La tenacidad requiere la existencia de resistencia y plasticidad.

Fragilidad

Propiedad que expresa falta de plasticidad y, por tanto, de tenacidad.

Resiliencia

Resistencia de un metal a su rotura por choque.

Tracción

Resistencia que opone una barra a la acción de fuerzas que actúan en la dirección de su eje y tienden a alargarla.

Resistencia a la Flexión

Resistencia que opone una barra sometida a la acción de un par de fuerzas que actúa perpendicularmente a su eje y tiende a curvarla.

Resistencia a la Compresión

Resistencia que opone una barra sometida a la acción de fuerzas que actúan en la dirección de su eje y tienden a estrujarla (comprimirla).

Cizallamiento

Resistencia que opone una barra sometida a la acción de dos fuerzas que actúan perpendicularmente a su eje, en la misma sección y tienden a cortarla.

Propiedades de Procesamiento de Materiales

Maquinabilidad

Propiedad que tienen los materiales a poderse mecanizar por corte, arrancamiento de virutas.

Embutición

Propiedad que tienen los materiales a poder deformarse, adaptando formas complejas mediante matrices, sin romper su cohesión interna.