Fundamentos de los Materiales y sus Propiedades Tecnológicas

Introducción

Materia prima: Son los materiales extraídos de la tierra (de origen animal, vegetal y mineral).

Materiales: Son las materias primas ya tratadas.

Productos tecnológicos: Son los productos ya construidos.

Proceso: Consiste en las etapas de extraer, convertir y construir.

Clasificación de los materiales

• Cerámicos: Se obtienen moldeando la arcilla y cociéndola a alta temperatura. Ejemplos: cerámica y porcelana.
• Plásticos: Derivados del petróleo, gas, materiales vegetales, proteínas animales. Ejemplos: PVC y caucho.
• Metálicos: Obtenidos de minerales. Ejemplos: hierro y cobre.
• Madera: Obtenida de los árboles. Ejemplos: pino y roble.
• Textiles: Ejemplos: lana, algodón y seda.
• Pétreos: Derivados de las rocas. Ejemplos: mármol y yeso.

Factores para la elección de un material

Para elegir un material se debe considerar: el trabajo que va a desarrollar, el lugar de uso, el proceso de construcción, la disponibilidad de ese material y su costo.

Propiedades de los materiales

Es el conjunto de características que hacen que el material se comporte de una manera u otra ante los estímulos.

Propiedades Físicas

Propiedades Eléctricas

Determinan el comportamiento al pasar la corriente eléctrica. Por todos los materiales pasa la electricidad, clasificándose en:

• Aislantes
• Conductores (facilitan el paso)
• Semiconductores

Propiedades Mecánicas

Se refieren al comportamiento de un material sometido a una fuerza:

• Plasticidad: El material se queda deformado y no vuelve a su estado original.
• Elasticidad: Capacidad de recuperar su forma.
• Maleabilidad: Capacidad de deformación mediante compresión (ejemplo: aluminio).
• Ductilidad: Capacidad de estirarse.
• Dureza: Resistencia a ser rayado (medida por la escala de Mohs).
• Tenacidad: Resistencia a ser golpeado.
• Fragilidad: Tendencia a romperse.
• Fatiga: Resistencia ante un esfuerzo repetido.

Ensayos de dureza

• BRINELL: Utilizado para material blando.
• VICKERS: Utilizado para láminas delgadas.
• ROCKWELL: Es la más utilizada. Permite emplear diferentes escalas mediante el uso de distintos penetradores y cargas, lo que la hace útil para casi cualquier material.

Propiedades Térmicas

• Conductividad: Capacidad para traspasar calor.
• Resistencia: Capacidad para no traspasar el calor.
• Dilatación: El aumento de tamaño respecto al calor.
• Contracción: La reducción de tamaño.
• Fusibilidad: Capacidad para fundirse.
• Soldabilidad: Capacidad para soldarse.

Propiedades Magnéticas

Es la capacidad de atraer o repeler otros materiales.

Propiedades Ópticas

Se manifiestan cuando la luz incide sobre el material:

• Materiales opacos
• Materiales transparentes
• Materiales traslúcidos

Escala de Mohs

Orden de dureza: talco, yeso, calcita, fluorita, apatito, ortosa, cuarzo, topacio, corindón y diamante.

Propiedades Químicas

Definen cómo actúan los materiales al interactuar con otros materiales o sustancias.

• Enlace metálico: Se da entre materiales metálicos. Se pierden electrones de la capa exterior que envuelven los átomos, formando una nube de electrones.
• Enlace covalente: Se da en materiales no metálicos; no ceden electrones, sino que los comparten.
• Enlace iónico: Los metales ceden electrones a los no metálicos. No forman moléculas verdaderas, sino que están unidos por fuerzas eléctricas.
• La oxidación: Efecto producido por el oxígeno en la superficie del metal, el cual se acentúa al aumentar la temperatura. La oxidación directa sucede por la acción del oxígeno. Las películas de óxido que se forman en el metal pueden ser suficientes para prevenir la oxidación, pero no a cualquier temperatura.
• La corrosión: Es el deterioro lento y progresivo de un metal por un agente exterior.
  • Corrosión atmosférica: Producida por el oxígeno y la humedad (requiere obligatoriamente agua).
  • Química: Producida por ácidos y álcalis.

Propiedades Tecnológicas

Representan la capacidad de un material para estar sometido a una operación industrial.

• Colabilidad: Capacidad para colarse en un molde.
• Maleabilidad: Capacidad para formar láminas.
• Forjabilidad: Capacidad de recibir golpes en temperatura elevada.
• Maquinabilidad: Nivel de dificultad para trabajarse mediante corte.
• Soldabilidad: Capacidad para ser soldado.
• Ductilidad: Capacidad para deformarse mediante esfuerzos de tracción.
• Fusibilidad: Capacidad de derretirse.
• Templabilidad: Capacidad de aguantar el temple.

Propiedades Económicas

Se refieren al coste de su obtención y transporte.

Propiedades Ecológicas

Se refieren al impacto que producen los materiales en el medio ambiente.

• Biodegradable: La naturaleza lo descompone.
• Tóxico: Es venenoso para los seres vivos.
• Reciclable: Puede ser procesado para nuevos usos.
• Alérgico: Puede causar reacciones.
• Reutilizable: Permite el mismo uso original.