Fundamentos de Materiales y sus Propiedades

Introducción a los Materiales

Los materiales se pueden clasificar en Naturales o Artificiales. Ambos son utilizados por el ser humano para su provecho y en su composición o estructura se encuentran formados por moléculas o átomos.

Clasificación de Materiales

• Materiales Naturales: Se extraen directamente de la naturaleza y pueden ser utilizados de la manera en que se encuentran o sirven para la fabricación de objetos u otros materiales.
• Materiales Artificiales: Se fabrican y procesan a partir de materiales naturales, originando los llamados materiales compuestos.

Materiales de Construcción

Son un conjunto de sustancias primarias que, a través de procesos más o menos complejos de transformación, son utilizados para la obtención de un componente constructivo.

Conceptos Fundamentales

La materia está compuesta de Masa y Volumen (o espacio que ocupa). La masa es la cantidad de materia que se encuentra en un cuerpo, y el volumen es la cantidad de espacio que ocupa esa materia.

La tabla periódica es como un mapa que sirve para clasificar y diferenciar los distintos elementos que podemos encontrar. Esta se divide en tres partes: los metales, metaloides y no metales. Además, se organizan en base a semejanzas según su número atómico, en filas y columnas.

• Materia: Es un objeto o material que tiene masa y volumen.
• Masa: Medida de la cantidad de materia.
• Elementos: Sustancias que no pueden reducirse a materiales más simples. Existen más de 100 elementos conocidos.
• Compuestos: Son sustancias que pueden descomponerse en materiales más simples y se identifican por sus propiedades.

Propiedades de los Materiales

Propiedades Físicas

Las Propiedades Físicas son aquellas en las que se mantienen las propiedades originales de la sustancia, aunque cambie su estado o forma.

• Corrosión: Es una reacción química o electroquímica entre un material y el medio ambiente, lo que conlleva al ablandamiento o disolución del elemento.
• Descomposición: Es una reacción química a través de la cual un compuesto se divide y subdivide hasta terminar en sus componentes esenciales.
• Propiedades Térmicas:
  • Calor Específico: Se define como la energía necesaria para hacer variar en 1K la temperatura de una unidad de masa de una sustancia.
  • Dilatación Térmica: Aumento del tamaño de un material debido al incremento de su temperatura. Por eso se usa junta de dilatación para evitar fracturas y grietas en el material.
• Magnetismo: Fenómeno físico asociado con la atracción o repulsión que ciertos materiales ejercen sobre otros.

Propiedades Mecánicas

Las Propiedades Mecánicas de los materiales son características propias que permiten diferenciar uno de otro debido a su comportamiento ante fuerzas externas.

• Tracción: Es el esfuerzo al que está sometido un cuerpo por aplicación de dos fuerzas que actúan en sentido opuesto, tendiendo a alargarlo.
• Elasticidad: Es la propiedad de ciertos materiales de sufrir deformaciones reversibles, recuperando su forma original al cesar la fuerza.
• Plasticidad: Es la propiedad de un material de presentar deformación permanente e irreversible al ser sometido a una fuerza, incluso después de que la fuerza cese.
• Ductilidad: Es una propiedad que presentan algunos materiales, como las aleaciones metálicas, los cuales bajo la acción de una fuerza, pueden deformarse plásticamente (estirarse) sin llegar a la rotura.
• Tenacidad: Es la propiedad de un material de resistir la propagación de grietas y fracturas, absorbiendo energía antes de romperse. Es la resistencia ante golpes o impactos.
• Compresión: Es el esfuerzo resultante de las presiones o tensiones que existen dentro de un material sólido, caracterizado por tender a una reducción de volumen.
• Flexión: Se denomina a la deformación que presenta un elemento estructural alargado en una dirección perpendicular a su eje longitudinal al ser sometido a fuerzas.
• Maleabilidad: Es la propiedad de la materia que, junto a la ductilidad, permite a un material ser conformado por deformación (por ejemplo, laminado o forjado) sin romperse.