07 Nov
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Los materiales industriales se dividen en dos grandes categorías: los Materiales Metálicos (que incluyen metales puros como el Hierro, Cobre, o Aluminio, y sus aleaciones como aceros, fundiciones, latones y bronces)
Y los Materiales No Metálicos (como los plásticos, la madera, el cemento, el vidrio, las pinturas y los adhesivos). Los materiales metálicos se caracterizan por sus propiedades comunes:
Poseen brillo metálico, tienen una alta densidad, son duros, resistentes, y destacan por su buena conductividad tanto del calor como de la electricidad. Es importante notar que son sólidos a temperatura ambiente, con la única excepción del Mercurio. La ciencia y técnica dedicada a la extracción, el procesamiento y el tratamiento de los metales a partir de sus minerales se denomina Metalurgia.
Dentro de este campo, la Siderurgia es el término particular y específico que se utiliza para referirse a la metalurgia del hierro, cuyos minerales principales son óxidos, carbonatos y sulfuros. Los materiales metálicos se subdividen en Productos Siderúrgicos (o férricos, basados en el hierro) y Metales y Aleaciones No Férricas (derivados del resto de metales). Los Materiales Férricos se basan en el hierro y el carbono, clasificándose en Aceros (con contenido de $\text{C}$ inferior al $2\%$) y Fundiciones (con $\text{C}$ superior al $2\%$).
Los Aceros son aleaciones de hierro y carbono con una proporción de que es siempre inferior al $2\%$, además de contener otros elementos en menor medida como manganeso, fósforo, azufre y silicio. Físicamente, tienen un $\text{PE}$ que oscila entre $7,6~\text{y}~7,8~\text{kg/dm}^{3}$, y su punto de fusión se sitúa entre $1300~\text{y}~1400^{\circ}C$. Se clasifican en ordinarios o al carbono y aleados, siendo estos últimos utilizados para mejorar resistencia a la tracción, tenacidad, resistencia al desgaste o altas temperaturas; dentro de los aleados se encuentran los Aceros Inoxidables, que contienen principalmente Cromo y Níquel para garantizar una alta resistencia a la oxidación. Tecnológicamente, son dúctiles y maleables (especialmente en caliente) y tienen una buena soldabilidad si el contenido de $\text{C}$ es bajo, además de ser fáciles de forjar.
Se aplican masivamente en la construcción (estructuras, armaduras), la industria naval y la fabricación de tuberías y automóviles.
Las Fundiciones, por el contrario, son aleaciones con una proporción de más alta (del $1,7$ al $5\%$), lo que les da un menor ($1100^{\circ}C~\text{a}~1200^{\circ}C$) y un $\text{PE}$ ligeramente inferior ($7,2~\text{a}~7,5~\text{kg/dm}^3$). Poseen una resistencia a la corrosión superior a la de los aceros, pero sufren de una muy baja resistencia al choque (resiliencia) y baja ductilidad. Su propiedad tecnológica principal es su excelente Colabilidad (facilidad para ser fundidas y obtener piezas por moldeo), siendo esta su aplicación fundamental. A diferencia de los aceros, las fundiciones no son forjables ni soldables.
Se usan en bases o pedestales de maquinaria, bastidores y bloques de cilindros de motor.
Entre los metales no férricos, el Cobre 8.96 kg/dm3destaca por su color rojizo y su elevado peso específico de $8,96~\text{kg/dm}^{3}$. Es el mejor conductor de calor y electricidad después del grafeno y la plata, además de ser muy dúctil y maleable. El $\text{Cu}$ forma una capa verde protectora (cardenillo) al oxidarse (Pasivado)
, y como el agua no le ataca, se utiliza en líneas frigoríficas, tuberías de agua para caudales pequeños, y en la construcción de calderas.
El Aluminio ($\text{Al}$)
es el metal más ligero después del magnesio ($\text{PE} = 2,7~\text{kg/dm}^{3}$). Su conductividad es aproximadamente el $60\%$ de la del cobre.
Su resistencia a la corrosión es alta porque forma una delgada capa de óxido que lo protege de la oxidación posterior, garantizando su Pasivado.
Es muy dúctil y maleable (papel de aluminio) y se emplea en aleaciones ligeras para la industria aeronáÚtica, vehículos de transporte y conductores eléctricos.
Otros metales importantes son el Estaño ($\text{Sn}$)
, que se usa en la fabricación de hojalata (chapa de hierro recubierta) y aleaciones para soldar. El Cinc ($\text{Zn}$)
se utiliza para el galvanizado del acero, impidiendo su oxidación, ya que una capa superficial de óxido/carbonato lo protege de la corrosión. Finalmente, el Plomo ($\text{Pb}$)
es uno de los metales más pesados ($\text{PE} = 11,36~\text{kg/dm}^{3}$), es muy maleable y es inalterable ante el ácido sulfúrico, lo que justifica su uso en la fabricación de baterías eléctricas y en el revestimiento de depósitos industriales.
Las aleaciones de cobre más relevantes son los Latones ($\text{Cu-Zn}$)
, que contienen hasta un $50\%$ de $\text{Cinc}$. La principal ventaja de los latones es que son más económicos y más fáciles de trabajar y moldear que el cobre puro. Se emplean en joyería, en la fabricación de piezas por embutición y en la construcción de maquinaria marina (latones al estaño)
Por su resistencia a la corrosión. Los Bronces ($\text{Cu-Sn}$)
son aleaciones de cobre y estaño (o cualquier otro metal que no sea cinc), que tienen una mayor resistencia mecánica que los latones y se usan en cojinetes (por su resistencia al rozamiento), grifos y válvulas (por resistencia a la corrosión y moldeabilidad), y en la fabricación de campanas e instrumentos musicales (por su buena sonoridad).
En cuanto a las formas comerciales, el Cobre es uno de los pocos metales usados en estado puro (planchas, tubos, alambres). Los Aceros se suministran como Perfiles Laminados (como Viga doble $\text{T}$, Perfil en $\text{U}$ o Angulares) y en forma de Tubos, que pueden ser sin soldadura (obtenidos perforando una barra en caliente para alta calidad) o con soldadura longitudinal (calidad inferior, a partir de chapa). Los Alambres ($\text{D} \le 5~\text{mm}$) se obtienen mediante el proceso de trefilado.
Otros metales como el Aluminio, Plomo y Cinc, se comercializan en forma de tubos (para líquidos), láminas (aislamientos) y perfiles para recubrimientos (canalones). El Estaño se sirve como chapas finas o láminas conocidas como papel estaño, y en aleación con plomo o plata, como alambre para soldaduras blandas.
Etiquetas: Aceros, Fundiciones, latones, materiales industriales, metales no férricos, metalurgia, propiedades mecánicas, siderurgia
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