Propiedades y clasificación de los metales

1. Características según propiedades físicas de los metales

• Son sólidos a temperatura ambiente.
• En estado sólido presentan un ordenamiento tridimensional, denominado estructura cristalina.
• Brillantes, siempre que tengan superficie lisa.
• Buenos conductores del calor y de la electricidad.
• Dúctiles, maleables, flexibles y tenaces a la tracción.

2. Propiedades químicas de los metales

Forman cationes. Los metales tienen facilidad para perder electrones, lo que facilita su combinación con otros elementos.

Forman óxidos e hidróxidos. Al combinarse un metal con oxígeno se forma un óxido. Los óxidos, a su vez, pueden combinarse con agua y formar hidróxidos.

Poseen carácter reductor. En su estado elemental, los metales tienden a perder electrones, reduciendo a otro elemento, generalmente un no metal.

3. ¿Cuáles elementos no son metales?

Ejemplos: caucho, plástico.

4. Características del aluminio

• Metal de color blanco-azulado.
• Ligero, dúctil, muy maleable.
• Buen conductor del calor y de la electricidad.
• Resistente a la corrosión; la capa de óxido que se forma en su superficie lo protege de nueva oxidación.

Aplicaciones: alambre, carrocerías, contenedores, planchas de revestimiento, perfiles (puertas, ventanas), tubos, recipientes y envases.

5. ¿Cuál es el mineral de donde se obtiene el aluminio?

Es el metal más abundante en la corteza terrestre; se extrae de las bauxitas (roca sedimentaria).

6. ¿Qué materia prima es más resistente a la tracción?

El plomo, ya que posee mayor densidad; esto lo hace más resistente a la tracción.

7. Características del cobre, zinc y bronce

Cobre

Metal blando y dúctil, de color rojo pardo brillante; excelente conductor del calor y de la electricidad. En estado natural puede encontrarse como óxidos y sulfatos, adoptando colores verdes, azules o amarillos en combinación con otros minerales.

Usos: alambre, planchas de revestimiento, perfiles, tubos, canaletas, recipientes, envases, cubas.

Zinc

No se encuentra en estado puro, sino como sulfato, carbonato u óxido. Al depurarlo queda blanco-azulado, con brillo intenso que se pierde a medida que se oxida. Es blando y maleable.

Al contacto con el aire se autoprotege de la corrosión al formar una capa de carbonato que lo protege. También se utiliza como recubrimiento de elementos de acero.

Usos: planchas, canaletas y recipientes; recubrimientos de protección para acero.

Bronce

Aleación de cobre con estaño; buena resistencia a la corrosión y apto para procesos de extrusión, forja, laminación, estampado y trefilado. Su color varía según la cantidad de estaño, desde tonos rojizos hasta tonos más claros.

Aplicaciones: coplas para tubería, piezas de cerrajería, quincallería y elementos de decoración.

8. ¿Cuál es el compuesto fundamental del acero? ¿Por qué?

Es el hierro. El acero es una aleación de hierro con un contenido de carbono entre 0,05% y 2%; se emplea por su resistencia mecánica y ductilidad.

9. Tipos de acero

• Aceros dulces: bajos contenidos de carbono (hasta 0,2%); son completamente dúctiles.
• Aceros medios: contienen entre 0,2% y 0,6% de carbono; se pueden forjar y soldar; de resistencia suficiente, se usan para fabricar automóviles.
• Aceros con alto contenido de carbono: contienen entre 0,75% y 1,50% de carbono; presentan gran resistencia.
• Aceros especiales: son subaleaciones (acero al níquel, acero inoxidable, acero al manganeso, etc.).

10. ¿Cuáles son los aceros que se utilizan en construcción? Defínalos.

• Acero de refuerzo para hormigón: Deben cumplir con los requisitos de norma (por ejemplo NCh): barras (lisas y corrugadas) y mallas electrosoldadas de alta resistencia.
• Aceros estructurales: Utilizados en elementos portantes y marcos estructurales (vigas, columnas, perfiles).
• Acero para revestimientos: Planchas y chapas empleadas en cubiertas, fachadas y revestimientos.
• Acero para tubos: Tubos y tuberías para conducción de fluidos y estructuras.
• Clavos, tornillos, pernos, etc.: Elementos de fijación y unión.

11. ¿Qué son los perfiles?

Un perfil es una barra recta con una sección de forma especial que se mantiene igual a lo largo de toda su longitud. Se distinguen por su forma, largo y tipo de acero.

Según su fabricación hay tres grupos:

• Laminados: obtenidos de lingotes de acero caliente; esquinas interiores redondeadas y mayor resistencia mecánica.
• Doblados en frío: se fabrican a partir de láminas planas de acero; esquinas ligeramente redondeadas; proceso en frío mediante máquinas.
• Soldados: fabricados con recortes de láminas planas de acero; esquinas rectas y caras paralelas, unidos mediante cordones de soldadura.

12. ¿Qué le da la dureza fundamental al acero?

La dureza del acero depende principalmente del contenido de carbono y del tratamiento térmico al que se somete (templado, revenido, etc.).

13. ¿Dónde se produce la fundición de hierro?

En el alto horno.

14. ¿Qué es un material ferroso?

Aquellos materiales que tienen hierro en su composición básica.

15. ¿Qué es el acero?

Es una aleación de hierro y carbono con contenido de carbono entre 0,05% y 2%. En ocasiones se agregan otros elementos de aleación, como cromo o níquel, con un propósito determinado.

16. ¿Cómo es la manufactura del perfil de acero? Defínalos.

La manufactura de perfiles puede realizarse por laminación en caliente, doblado en frío o soldadura a partir de láminas. Los procesos incluyen conformado, estirado, plegado y acabado según el tipo de perfil requerido.

17. Defina tubos y sus características

Pieza hueca, de forma comúnmente cilíndrica y abierta por ambos extremos, destinada a diversos usos como la conducción de fluidos (cañerías), protección de cableado eléctrico y construcción de estructuras. Varían según el tipo de acero empleado, espesor y método de fabricación.

Se producen por perfilado: se toma una plancha de acero y se dobla hasta obtener una forma cilíndrica, uniéndose los bordes por presión y fusión con arco eléctrico (tubos con costura) o por procesos sin costura.

18. ¿A qué se le denomina fijación?

Conjunto de elementos de acero que sirven para unir piezas de madera y acero. Dentro de estos están: clavos, tornillos, pasadores, pernos, placas dentadas y conectores.

19. ¿Qué características tiene un perno?

Un perno es un elemento de fijación con rosca y cabeza; puede soportar esfuerzos de tracción y corte; se fabrica en distintos materiales y grados de resistencia según la aplicación.

20. Características de las planchas

Sirven fundamentalmente como revestimiento interior y exterior; existen lisas, onduladas y plegadas.

Planchas gruesas: se laminan en forma individual a partir de planchones.

Usos: estructuras, tubos soldados, recipientes a presión, cascos de barco.

21. ¿Qué es el arrabio?

Arrabio (hierro fundido) es el producto obtenido en el alto horno al reducirse el mineral de hierro; se obtiene hierro metálico con impurezas y carbono en forma líquida, que luego se refina para producir acero.

22. ¿Qué productos se obtienen de la refinación del hierro? Explique el proceso.

El proceso de producción parte con la reducción del mineral de hierro en un alto horno, obteniendo arrabio. Este producto pasa a procesos de refinación (horno de oxígeno básico, horno eléctrico u otros) para reducir el contenido de carbono y eliminar impurezas, produciendo así acero con las composiciones deseadas.

23. ¿Cuál es la forma de cubicación de los perfiles de construcción?

La cubicación de perfiles de construcción se realiza considerando su sección transversal, longitud y peso por unidad de longitud; suele expresarse en metros lineales, peso por metro o volumen según la necesidad del cálculo.

24. ¿Qué es una aleación?

Es una mezcla de distintos materiales metálicos o no metálicos, combinados para obtener propiedades específicas.

25. Explique el proceso de trabajo del alto horno

El proceso parte con la carga de mineral de hierro, coque y fundente en la parte superior del alto horno. El coque se quema como combustible para calentar el horno; al arder libera monóxido de carbono, que reduce el óxido de hierro del mineral hasta hierro metálico. El alto horno tiene forma cilíndrica y suele estar revestido de ladrillos refractarios. Cerca del fondo hay toberas por donde se introduce aire caliente a presión. A medida que la carga desciende, el óxido de hierro se reduce a óxido ferroso y luego a hierro metálico por la acción del monóxido de carbono.

26. ¿En qué hornos o convertidores se obtiene el acero?

En horno de hogar abierto y en horno de arco eléctrico (entre otros procesos modernos, también en el convertidor LD u horno de oxígeno básico).

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Minerales => metales combinados con otros elementos, por ejemplo el oxígeno.

Bronce: aleación de cobre y estaño.

Latón: aleación de cobre y zinc.

Etiquetas: Acero, aluminio, cobre, metales