Fundamentos de Materiales Industriales: Clasificación y Propiedades Esenciales

Clasificación de los Materiales

Los materiales son la base de la tecnología y la ingeniería, y su comprensión es fundamental para cualquier proceso de diseño y fabricación. Se pueden clasificar de diversas maneras, atendiendo a su origen o a sus propiedades y aplicaciones específicas.

Clasificación de los Materiales según su Origen

• Materiales Naturales: Se encuentran directamente en la naturaleza.
  • Ejemplos: algodón, madera, cobre, oro.
• Materiales Artificiales: Fabricados por el ser humano a partir de materiales naturales, mediante procesos de transformación.
  • Ejemplos: papel, vidrio, acero.
• Materiales Sintéticos: Creados por el ser humano a partir de compuestos artificiales o mediante síntesis química. No se encuentran en la naturaleza, ni ellos ni sus componentes básicos.
  • Ejemplos: plásticos (polietileno, PVC), fibras sintéticas (nylon, poliéster).

Clasificación de los Materiales según sus Propiedades y Aplicación

• Materiales Metálicos: Sustancias inorgánicas compuestas por uno o más elementos metálicos, que pueden contener también elementos no metálicos. Se caracterizan por su buena conductividad eléctrica y térmica, ductilidad y maleabilidad.
  • Ejemplos: cobre, hierro, aluminio, aleaciones como el acero.
• Materiales Cerámicos: Incluyen ladrillos, vidrio y loza. Poseen escasa conductividad tanto eléctrica como térmica. Aunque pueden tener buena resistencia y dureza, son deficientes en ductilidad, conformabilidad y resistencia al impacto, siendo generalmente frágiles.
  • Ejemplos: porcelana, cemento, óxidos cerámicos.
• Polímeros: Grupo que incluye el caucho, los plásticos y muchos tipos de adhesivos. Se producen creando grandes estructuras moleculares (macromoléculas) a partir de moléculas orgánicas más pequeñas (monómeros), obtenidas fundamentalmente del petróleo.
  • Ejemplos: polietileno, PVC, caucho natural y sintético.

Propiedades de los Materiales

Las propiedades de los materiales determinan su comportamiento y sus posibles aplicaciones en la industria y la tecnología. Se clasifican en diversas categorías:

Propiedades Ópticas

Opacos:

No permiten que la luz los atraviese.

Transparentes:

Dejan pasar la luz, permitiendo ver nítidamente a través de ellos.

Translúcidos:

Dejan pasar la luz, pero no permiten ver nítidamente a través de ellos.

Propiedades Térmicas

Conductor Térmico:

Capacidad de una sustancia para transferir el calor, es decir, el movimiento cinético de sus moléculas a sus propias moléculas adyacentes o a otras sustancias con las que está en contacto.

Aislante Térmico:

Material que ofrece una alta resistencia a la transferencia de calor.

Fusibilidad:

Facilidad con la que un material puede pasar del estado líquido al sólido (solidificación) o viceversa (fusión).

Propiedades Eléctricas

Conductor Eléctrico:

Capacidad de un material para permitir el paso de la corriente eléctrica a través de ellos.

Aislante Eléctrico:

Materiales que no permiten el paso de la corriente eléctrica.

Semiconductor:

Materiales que solo permiten el paso de la corriente eléctrica en determinadas condiciones.

Propiedades Químicas

Oxidación:

Resistencia de un material a reaccionar con el oxígeno de la atmósfera, formando un óxido.

Corrosión:

Proceso de oxidación que se produce en un medio húmedo o en presencia de agentes químicos. Es más destructiva que la oxidación simple, ya que al corroerse, la capa de óxido se desprende del material, exponiendo nuevas superficies a la reacción.

Propiedades Mecánicas

Elasticidad:

Propiedad de un material que le permite recuperar su tamaño y forma original una vez que la fuerza deformante ha desaparecido.

Plasticidad:

Propiedad de un material para deformarse y conservar su nueva forma cuando está sometido a fuerzas que lo deforman, incluso después de que la fuerza cese.

Ductilidad:

Capacidad de un material para ser estirado y convertido en alambre sin romperse.

Maleabilidad:

Capacidad de un material para cambiar de forma cuando se martilla o lamina, permitiendo formar hojas delgadas.

Dureza:

Oposición que ofrece un material a ser rayado o penetrado por otro.

Resiliencia:

Resistencia que ofrece un material a los choques o esfuerzos bruscos, absorbiendo energía sin fracturarse.

Fragilidad:

Facilidad de los materiales para romperse con poca deformación plástica cuando una fuerza impacta sobre ellos.

Resistencia a la Rotura:

Oposición que ofrece un material a romperse ante la acción continuada de diferentes esfuerzos (tracción, compresión, flexión, torsión y cizalladura).

Tenacidad:

Propiedad que tienen ciertos materiales de absorber y soportar, sin deformarse ni romperse, los esfuerzos bruscos que se les apliquen, combinando resistencia y ductilidad.

Fatiga:

Consiste en el desgaste y posterior ruptura de un material que soporta cargas repetitivas o cíclicas, incluso cuando estas cargas están por debajo de su tensión de rotura estática.

Maquinabilidad:

Facilidad que ofrecen los materiales para ser mecanizados (cortados, taladrados, fresados, etc.) con herramientas.

Acritud:

Aumento de la dureza, resistencia y fragilidad en ciertos metales como consecuencia de una deformación en frío.

Colabilidad:

Aptitud que tiene un material fundido para rellenar un molde de forma completa y precisa.