Propietats Físiques i Químiques dels Materials

Propietats Físiques dels Materials

Les propietats físiques dels materials són aquelles que responen al comportament del material davant fenòmens físics, ja siguin de tipologia tèrmica, elèctrica i magnètica. També estan relacionades amb les característiques sensorials del material, com el color, el pes i la densitat.

Propietats Tèrmiques

Les propietats tèrmiques són les que determinen el comportament dels materials davant la calor. Les més importants són la conductivitat tèrmica, la dilatació tèrmica, la fusibilitat i la soldabilitat.

Conductivitat Tèrmica

La conductivitat tèrmica és la propietat que tenen els materials de transmetre la calor. Els metalls són bons conductors tèrmics; la fusta i els plàstics són aïllants tèrmics.

Dilatació Tèrmica

La dilatació tèrmica és el fenomen que provoca l'augment de les dimensions d'un material quan augmenta la temperatura. Es tracta d'un fenomen reversible, al disminuir la temperatura disminueixen també les dimensions. Aquesta propietat es dóna de manera més acusada en els metalls.

La quantitat de calor que flueix depèn del tipus de material (λ), la distància entre la font de calor i el punt on prenem la Tª (L), la secció de l’objecte (A), la diferència de temperatures inicial i final (ΔT) i el temps de propagació de la calor (t); és a dir:

Q= λ · (A · t · ΔT/ L)

Propietats Químiques dels Materials

Els processos químics donen lloc a altres substàncies amb característiques i propietats diferents. Les propietats més destacables són la corrosió o la oxidació dels materials. En materials ceràmics i polimèrics es sol anomenar degradació.

Corrosió

Es considera la corrosió com l’alteració o el deteriorament dels metalls per reacció electroquímica (atac tipus galvànic) o degut a l’atac químic directe (agressions d’oxigen, vapor d’aigua, CO2, Sofre i compostos clorats, etc…)

Atac Tipus Galvànic

Les característiques fundamentals d’aquest fenomen, és que només ocorreix en presència d’un electròlit, ocasionant regions plenament identificades, anomenades anòdiques i catòdiques:

• Regió anòdica: Me = Me⁺ⁿ + n.e^- (oxidació/corrosió). Pol positiu.
• Regió catòdica: Me⁺ⁿ + n.e^- = Me (immunitat del metall). Pol negatiu.

Quan més negatiu sigui el potencial d’un metall o aliatge més fàcilment és atacat per corrosió galvànica. Quan menor sigui la diferència de potencial dels metalls que s’acoplen, menor és la velocitat de corrosió.

Tipus de Corrosió

• Corrosió electroquímica
• Corrosió generalitzada
• Corrosió en cavitats
• Corrosió intergranular
• Corrosió selectiva
• Corrosió microbiològica
• Corrosió per fractura
• Corrosió per cavitació

Factors que influeixen en la corrosió de metalls

En l´acer inoxidable, de solidificació austenita, que són els comunment utilitzats en la indústria alimentària, farmacèutica), els factors que influeixen en la corrosió són:

1. La exposició a les aigües potables durant temps perllongats i en temperatures amb rangs per sobre dels 60ºC
2. La exposició a medis salins i salmorres, especialment si permaneixen adherides a les superfícies. Sector de conservació dels productes de pesca i del mar aleacions amb alt contingut en molibdè.
3. Les elevades i persistents concentracions de HCl i H2SO4.
4. Els ingredients, additius i aliments que contenen àcids acètics, nítrics, màlic, làctic i tartàric.

Prevenció contra la corrosió/oxidació

• Eliminar traces de ferrita.
• Atenció als cordons de soldadura, eliminant els òxids incorporats al seu entorn.
• Procurar evitar el debilitament del material durant soldadures i precalentaments.
• Dissenyar la peça lliure de forats en contacte medi corrosiu.
• Realitzar muntatges nets, lliures de brutícia, pols i greix en juntes i unions.
• Pla de manteniment = Neteja programada.
• Evitar la sensibilització del material, sotmès a diferencials de rang de temperatura.
• Seleccionar les aleacions Fe-C.
• Fer ús dels acers estables amb Ti, en casos especials.
• Realitzar proves i assatjos en peces, per poder dissoldre els carburs de crom.

Factors que influeixen en la corrosió:

• METAL: heterogeneïtats químiques, discontinuïtats estructurals, tensions internes.
• PEÇA: estat de la superfície, radi de curvatura, peces en contacte esforços a que està sotmesa (tracción favorece la corrosión).
• MEDI AMBIENT: naturalesa (àcid, bàsic, salí ..), concentració de anions (Cl, SO4, NO3) i cations, concentració d'oxigen, temperatura, pressió, conductivitat, lluminositat, etc.