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CIDEAD. TECNOLOGÍA INDUSTRIAL I. 3ª EVALUACIÓN.Tema 16.- Las Propiedades de los Materiales.

Desarrollo del Tema :

1. Los tipos de materiales y sus propiedades.

2. Las propiedades químicas.

3. Las propiedades físicas.

4. Las propiedades mecánicas.

5. Otras propiedades de los materiales.

6. Propiedades de fabricación y selección de los materiales.

7. Anexos.

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1. Los tipos de materiales y sus propiedades.

Los materiales son aquellas sustancias que, debido a sus propiedades, son útiles para lafabricación de máquinas, estructuras y una gran cantidad de productos tecnológicos.

A lo largo de la historia, la utilización de los diferentes materiales han variado de acuerdocon el propio progreso tecnológicos. Conviene destacar algunos momentos decisivos:

a. La edad de piedra.- Las piedras, fácilmente talladas, se utilizaban para la construcción dehabitáculos y utensilios para la caza y la pesca.

b. La edad del bronce.- El bronce es una aleación de Cobre (Cu) y Estaño (Sn). Se trabaja enestado de fusión, para fabricar objetos utilizados para la defensa, la caza y en la fabricación derecipientes.

c. La edad del hierro.- Los Hititas fue la civilización que en un principio aprendieron a usarel Hierro (Fe). Se trabaja en estado fundido, utilizando una temperatura de fusión superior a la delbronce. Los elementos fabricados poseían mayor resistencia y dureza que el bronce.

A parte de estas tres civilizaciones que marcaron al principio la historia de los pueblos, losmateriales pueden ser:

1. Los metales y aleaciones.- Por ejemplo el Hierro, el Cobre, el Titanio, el Zinc, etc. y susaleaciones, como son el acero, el latón, etc.

2. Los polímeros.- Formados por los plásticos, como son el PE (polietileno), el PP(polipropileno), etc.

3. Los cerámicos y los vidrios.- Lo forman la mayoría de los silicatos y óxidos: Alúmina(Al2 O3), Magnesia (Mg O), Sílice ( Si O2 ), los vidrios, el Carburo de Silicio (Si C), el Nitruro deSilicio ( Si3 N4 ), los cementos, hormigones, etc.

4. Los materiales compuestos.- Lo forman las maderas, la fibra de vidrio y de carbono, lospolímeros rellenos, cermets, etc.

Según los materiales, éstos poseen diferentes propiedades físicas, químicas, mecánicas,estéticas, económicas y de fabricación.

Las propiedades físicas, químicas, mecánicas y de fabricación de los materiales, las definensu estructura interna, condicionando su comportamiento.

2. Las propiedades químicas.

Un factor determinante en la vida de los materiales, es la alteración química que puedesufrir. La madera, por la acción de la humedad y los seres vivos, puede llegar a descomponerse, losmetales y aleaciones, pueden oxidarse o corroerse.

La oxidación es un proceso químico, mediante el cual, un material se combina con eloxígeno, dando lugar al óxido correspondiente y desprendiendo o absorbiendo una determinadaenergía en forma de calor. Este calor recibe el nombre de Entalpía; cuando las condiciones son a

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1atm de presión y a 25º C, Δ Ho recibe el nombre de entalpía o calor normal de reacción a presiónconstante. Cuando es positiva, el proceso es endotérmico, es decir, se necesita energía para provocarla reacción, en caso contrario se dice que es exotérmico, desprendiéndose calor al realizarse lareacción. La reacción completa es la siguiente:

Material + Oxígeno Óxido del material + Δ Ho

Como ejemplo :

C (s) + O2 C O2 Δ Ho = - 391.88 (KJ/mol)

En la siguiente tabla se expresa los valores de la entalpía normal de oxidación paraalgunas sustancias:

Todos los calores de combustión son negativos a excepción del calor de combustión del oroque es positivo. Eso significa que el oro es un metal noble, inoxidable.

El aluminio se oxida fácilmente, pero no se corroe por pasivación. La pasivación es laprotección del material de la corrosión como consecuencia del recubrimiento de una fina capa deóxido, impidiendo que continúe la oxidación del resto del material. Para que pueda continuar laoxidación de todo el material y por lo tanto llegar a la corrosión, es necesario la difusión de lasmoléculas de oxígeno a través del óxido del material para que continúe atacándolo. Unos óxidos

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presentan una mayor resistencia que otros a la difusión del oxígeno. Así por ejemplo, en el caso delaluminio, la penetración del oxígeno es muy lenta; en el caso del hierro, el tiempo de penetración deoxígeno a través del óxido, es más rápida, favoreciéndose este proceso por la humedad. En lasiguiente tabla se muestra el tiempo en horas que se necesita para que un material se oxide hasta unaprofundidad de 1 mm medido a una temperatura 0.7 veces la de fusión de dicho material.

A medida que aumenta la temperatura y la presión ambiental, el tiempo que tarda enoxidarse a una determinada profundidad, disminuye.

Para reducir la oxidación de los aceros dulces, se alean con otros metales, ya que al formarsesus óxidos, el proceso de oxidación del material se frena considerablemente. El metal más utilizadoen este caso es el Cromo (Cr) ya que sus átomos pueden combinarse con el hierro sin alteraciónestructural.

Ya se ha comentado que la corrosión es la oxidación completa del material. Esta se favorecepor la presencia de la humedad y al no ser uniforme, puede dar lugar a fisuras que a la larga, porfatiga del material, puede llegar a una rotura o fractura del mismo.

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3. Las propiedades físicas.

Las propiedades físicas hacen alusión a la ordenación de las unidades elementales de losmateriales en el espacio. Entre las propiedades físicas destacamos:

a. La densidad y el peso específico. La densidad ρ, se define como la masa ocupada porunidad de volumen; se mide en Kg/m3. El metal más denso es el mercurio Hg con una densidad de13600 Kg/m3. La densidad es una característica de un material determinado. La inversa de ladensidad es el volumen específico. Se define como peso específico el peso de una sustancia, medidaen Newton , entre el volumen que ocupa. Su unidad es el N/m3. En algunos casos es muy importantela densidad o el peso específico, como es el caso de la navegación aérea y marítima.

b. Propiedades eléctricas. Las sustancias, desde el punto de vista eléctrico, se puedenconsiderar como conductoras(metales y aleaciones) , si la resistencia que ofrece al paso de lacorriente es baja; los aislantes que ofrecen una gran resistencia al paso de la corriente eléctrica (los

materiales no metálicos, los cerámicos, losvidrios, la madera o los plásticos) y finalmente,los semiconductores, que en determinadascircunstancias, actúan como si fueranconductores; este es el caso del Silicio o elGermanio y que tienen tanta importancia en laelectrónica, mediante su dopaje, N o P, seconsigue los transistores npn o pnp, los diodos,etc.

La magnitud que determina si unmaterial es conductor o aislante es suresistencia. La resistencia de un material R,depende de las características geométricas y deuna magnitud que depende del material: laresistividad.

R = ρ . LS

, siendo L la

longitud del conductor, S, la sección y ρ, la resistividad, medida en Ω . m . Los materiales con unaresistividad elevada, son los aislantes, los que tienen la resistividad pequeña son los conductores. Enla tabla anterior se aprecia la resistividad de algunas sustancias.

c. Propiedades térmicas. Están relacionadas con la temperatura y hace alusión a la dilatacióntérmica, al calor específico, a la temperatura de fusión, a la difusión y a la conductividad térmica

La dilatación se entiende como el aumento de las magnitudes lineales de una sustancia comoconsecuencia de aplicarles un foco de calor. La dilatación puede ser lineal, superficial o cúbica .

Las ecuación diferenciales aplicadas da lugar a:

L = Lo ( 1 + α . Δ t ) , siendo α, el coeficiente de dilatación lineal.

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S = So ( 1 + β . Δ t ) , siendo β , el coeficiente de dilatación superficial.

V = Vo ( 1 + γ . Δ t ) , siendo γ . el coeficiente de dilatación cúbico.

Entre ellos se relacionan de tal manera que β = 2 α y γ = 3 α .

En la tabla siguiente se determina los coeficientes de dilatación de algunas sustancias:

El calor específico se define como el calor que hay quecomunicar a una sustancia para que una unidad de masa elevesu temperatura un grado sin que se produzca un cambio deestado. Se mide en J/(Kg.ºK), en el S.I. o en cal/(g. ºC ).

La energía calorífica que será necesaria paracomunicar a una masa m de una determinada sustancia paraelevar su temperatura desde T1 a T2, será :

Q = m Ce ( T2 - T1 )

En la siguiente tabla se aprecia algunos caloresespecíficos de determinadas sustancias:

Al calentar un sólido, las partículas aumentan susmovimientos de vibración, como consecuencia de ello, la red

cristalina que puedan formar se distorsionará y pasará al estado fluido. La temperatura que sucedeesto se denomina la temperatura de fusión. La temperatura de fusión de una sustancia a la presiónnormal de una atmósfera, recibe el nombre de punto de fusión y es característico para cada una deellas. Aquellos sólidos que las fuerzas de cohesión entre las partículas es grande, tendrán unospuntos de fusión elevados. Según esto los sólidos covalentes atómicos (diamante, etc) tendrán unospuntos de fusión elevados, después le siguen los compuestos iónicos, los metálicos y finalmente loscovalentes moleculares ( el Yodo, etc) .

Durante el proceso de fusión, manteniendo la presión constante, la temperatura permanececonstante; a esta temperatura recibe el nombre de temperatura de fusión y el calor necesario paracambiar de estado una sustancia, se denomina calor latente ( de fusión si pasa de sólido a líquido ode solidificación, si es al contrario). Los calores latentes se representan por la letra L y se mide enKJ/mol o J/mol. En la siguiente tabla se expresan los calores latentes de fusión de algunas

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sustancias:

La difusión. La agitación térmica por movimientos vibracionales de las partículas, producendesplazamientos desde su posición de equilibrio hasta otras posiciones próximas. Este movimientose denomina difusión. Si en un sólido se encuentran concentradas en una zona una serie deimpurezas, con el tiempo, se difundirán homogéneamente por todo el material. La difusión aumentacon la temperatura.

La conductividad térmica, mediante la transmisión del calor por conducción se verificadesde una zona de mayor temperatura haciaotra zona de menor temperatura.

El flujo de calor (J) es proporcionalal gradiente lineal de temperaturas:

J = K T1−T2

L , siendo J la

densidad de flujo de calor , es decir el calortransmitido por la unidad de superficie y porunidad de tiempo ; K es la conductividadtérmica que se mide en W/(m.ºK). Laconductividad térmica depende de lanaturaleza de los cuerpos, la fase en que seencuentren, su composición, de latemperatura, etc.

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d. Propiedades magnéticas. Una sustancia, en presencia de un campo magnético sufre una magnetización, M . Este valor

es directamente proporcional a la inducción magnética H, a través de sus susceptibilidad:

M = χ. H. El campo electromagnético es B = μ . H.

H = 1 o

B - M ==>

o = 1 + χ , siendo μ , la permeabilidad

magnética

Desde el punto de vista magnético, las sustancias pueden ser diamagnéticas, si se oponen alcampo magnético y el campo en su interior es más débil, es decir, la susceptibilidad magnética χ esmenor que cero. Un ejemplo es el Bismuto, Cobre, Plata, Oro, Sodio y algunos gases gases como elhidrógeno o le nitrógeno.

Una sustancia es paramagnética, cuando el campo magnético en su interior es mayor que elaplicado, la susceptibilidad magnética es mayor que cero. Como ejemplo se encuentra el Aluminio,el Magnesio, el Oxígeno, el Platino, el Paladio, etc.

Una sustancia es ferromagnética, cuando el campo magnético en su interior es mucho mayorque en el exterior. La susceptibilidad magnética es positiva grande. Se utilizan en núcleos detransformadores y bobinas de circuitos eléctricos. Como ejemplo lo tenemos en el Hierro, elCobalto y el Níquel, y sus aleaciones. Los óxidos de hierro se conocen como ferritas y constituyenlos imanes permanentes.

En las siguientes tablas, se aprecia los diferentes valores de la susceptibilidad magnética dealgunas sustancias:

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e. Propiedades ópticas de los materiales.

Cuando la luz incide sobre un objeto, parte de ella se transmite, otra parte se refleja yotra cantidad se absorbe. El color de un cuerpo se debe a la luz reflejada, si el objeto es opaco o alque pasa por él y no es absorbido, si es transparente o translúcido.

Los cuerpos son opacos si no permite pasar ni la luz ni la imagen, es decir absorben oreflejan totalmente la luz.

Los cuerpos transparentes son aquellos que permite el paso de la luz y la imagen.Los cuerpos son translúcidos si solamente permite que pase la luz y no la imagen.

4. Las propiedades mecánicas.

Las propiedades mecánicas de los materiales hacen alusión al comportamiento queexperimentan los mismos cuando se les someten a fuerzas externas. Para saber su comportamiento,se recurren a ensayos.

a. Ensayos de tracción. La Tracción se define como el esfuerzo soportado por un material,cuando se le somete a la acción de dos fuerzas iguales, aplicadas en la misma dirección ysentido contrario, siendo éste divergente:

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F F

El ensayo consiste en construir una probeta del material de dimensiones normalizadas ysometerla a estiramiento por una maquina que proporciona una velocidad lenta y constante,obteniéndose la curva de tensión-elongación.

En este sentido, se define como tensión la fuerza aplicada por unidad de superficie o secciónnormal.

σ = FSo

La elongación , se define como el incremento relativo de longitud: ε = L−Lo

LoEl ensayo realizado a un material es el siguiente:

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La representación de la elongación frente la tensión para un determinado material, presentala siguiente forma, poseen tres zonas determinadas:

a. La zona elástica, se cumple la ley de Hooke , siendo σ = E . ε ; E es el Módulo deYoung, que se mide en N/m2, en el S.I., alcanzando el límite elástico σe .

b. La zona plástica. En ella los alargamientos son permanentes, apareciendo histéresiselásticas. Si el ensayo se detiene en la posición A, se recupera el alargamiento εe., manteniéndose unalargamiento permanente o histéresis, εp . Cuando el ensayo se vuelve a repetir, la curva coincidecon la curva de descarga y el nuevo límite elástico es mayor que el anterior. Realizando esteprocedimiento, se consigue un endurecimiento por deformación. La curva de la zona plástica poseeuna pendiente menor que en la zona elástica, ya que no se necesitan esfuerzos grandes paraaumentar la longitud La fuerza máxima dividida por la sección, recibe el nombre de resistencia a latracción, σR ; es el punto donde termina la zona plástica.

c. La zona de estricción o de fractura . A partir de la carga de rotura, la deformación selocaliza en una determinada zona de la probeta, la tensión disminuye y la probeta se rompe. En latabla siguiente se muestran los valores de σR y σe, para diferentes materiales:

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b. Ensayos de dureza. La dureza se define como la propiedad que posee un materialpara evitar ser rayado. La dureza se determina de forma cualitativa, de acuerdo a laescala de Mohs. La escala de Mohs es la siguiente:

1. Talco ; 2. Yeso ; 3. Calcita ; 4. Fluorita ; 5. Apatito ; 6. Feldespato ; 7. Cuarzo ; 8. Topacio ; 9 . Corindón ; 10. Diamante.

Para realizar estos ensayos, se utilizan:

a. Dureza mineralógica clásica.- Se utiliza para ello la escala de Mohs. Los mineralesde grados 1 y 2, pueden rayarse con la uña; los de grado 3, 4, 5 y 6 se pueden rayar con el cuchillo.Todo material raya al de grado anterior y es rayado por el siguiente.

b. Métodos de retroceso.- Se mide la llamada dureza dinámica o elástica; Se calculala energía que consume en el choque con otra pieza, que se deja caer desde una cierta altura contrael material cuya dureza se pretende calcular. Cuanto más blando sea el material, menor será la alturaque alcance la pieza en el rebote. Un material duro, apenas se deforma y la pieza de ensayoalcanzará una altura mayor, debido que la energía gastada por fricción es menor.

c. Dureza a la penetración.- La dureza se mide como la resistencia que opone unobjeto a ser penetrado por otro. Esta es la base de los ensayos Brinell, Vickersy Rockwell, utilizando elementos penetrantes que se aprietan contra elmaterial con una fuerza determinada. La medida de la dureza se obtienedividiendo la fuerza con la que se ha empujado por el penetrador entre lasuperficie de la huella que ésta deja en el material.

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La dureza es una propiedad importante desde el punto de vista práctico , ya que se relacionacon le material frente la abrasión o el desgaste, así como determinar la facilidad de un material paramecanizarse.

c. Ensayos de resilencia.- Este ensayo mide la tenacidad de los materiales; la tenacidad es laresistencia que ofrece un material a ser golpeado sin que se rompa. Lo contrario de tenaz esfrágil. Cuando un material es tenaz, no se deforma ni se rompe al ser golpeado puesto queabsorbe la energía de choque y la almacena en forma de deformación plástica, antes deromperse.Para realizar el ensayo de resilencia se recurre al método de Charpy que consiste en disponerun probeta de sección cuadrada (10 x 10 mm) y de 55 mm de longitud. En la parte central de

la probeta se realiza un muesca de 2mm de profundidad en forma de Uo de V. El ensayo se realizalanzando una bola mediante unpéndulo contra la probeta en la caraopuesta a la muesca. La resilenciaKCU o KCV, dependiendo de laforma de la entalla o ranura, secalcula dividiendo la energíaabsorbida por el material en larotura ( calculando el gradiente delas energías potensiales inicial yfinal) y la sección de la probeta enla zona de la muesca (80 mm2 )

W = m . g h = m . g . l (cos α1 – cos α 2)

KCV = WSo

; en el S.I se mide en J/m2.

Los péndulos Charpy se encuentrannormalizados. La energía en la posicióninicial es de 300 J y en el momento delimpacto, la probeta se mueve a unavelocidad de 5 m/s. Un material tenaz, sedeforma plásticamente antes de romperse.Los materiales frágiles, se rompen sindeformarse.

En algunos metales existe un intervalode temperaturas, denominada zona detransición, en los que disminuye sutenacidad al disminuir la temperatura,dando lugar a dos formas de roturas delmaterial: rotura frágil y rotura dúctil.

d. Fractura.- La fractura de unmaterial sólido es la separación en dos o más partes como consecuencia de los efectos de

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una tensión. La fractura puede ser de dos tipos:a. Fractura dúctil.- Produce una importante deformación plástica en la zona de rotura.Debido a las irregularidades, las superficies son mates.b. Fractura frágil.- La fractura tiene lugar en un plano y sin que se produzca deformaciónplástica ( es exfoliante). Este tipo de fractura, propia de los materiales cerámicos, vidrio ylos metales, originan superficies brillantes. Las fracturas de clivaje o frágiles se deben afisuras de diminuto tamaño en un elementos del material, que pueden estar presentes en lafabricación, como es el caso de puentes, barcos que no son de una sola pieza. Puedenpresentarse, también, por la fatiga del material, por su desgaste.El análisis de las fracturas interiores a los materiales, se realizan utilizando espectrosultrasónicos. Es muy importante este estudio en aquellos materiales utilizados en laconstrucción (hormigones), ya que de dicho análisis depende la rigidez de una estructura.

e. Fatiga.- Es la situación en la que se encuentran algunas piezas de los motores, puentes,ejes, etc, que se encuentran sometidas a sucesivas cargas críticas inferiores a la rotura delmaterial. Los ciclos pueden ser muy diferentes. Aunque los datos de carga pueden ser muydiferentes, lo que más interesa son los de la amplitud del ciclo Δ σ = σ max – σ min y la tensión

media sufrida por el material: σm = máx− min

2Se conocen dos tipos de fatiga:a. Fatiga de elementos sin defectos. Tienen lugar en elementos mecánicos como ejes,bielas ,etc. Lo primero que tienen lugar en estos elementos es la formación de pequeñasfisuras y posteriormente su crecimiento hasta alcanzar un tamaño crítico de fractura.b. Fatiga en elementos con defectos. Tienen lugar en elementos que forman varias piezasunidas entre si, como por ejemplo en barcos, puentes, etc, teniendo lugar, precisamente, enlos puntos de unión estas fracturas. En este caso no existen fracturas elementales sinosolamente crecimiento, por lo que el parámetro de evaluación sería su velocidad. Hay querealizar análisis periódicos no destructivos como por ejemplo con ultrasonidos,gammagrafías, penetración de líquidos, etc. Cuando una pieza posee fracturas diminutas,estas se van ampliando como consecuencia a la fatiga mecánica hasta que provoca la roturadel elemento.Los fenómenos de tracción provocan fatiga, no así los fenómenos de compresión. Cuando aun material se le somete a N ciclos de amplitud Δ σ, para que se llegue a la fractura, N serátanto menor cuanto mayor sea la amplitud de carga. En el caso de los aceros y en lasaleaciones con Titanio, existe una amplitud por debajo de la cual no se produce fatiga. Estaamplitud recibe el nombre límite de fatiga Δ σe y suele ser entre 0.4 y 0.5 la resistencia a latracción del material. En componentes no agrietados, la fatiga de alto número de ciclos, que no producedeformaciones plásticas del material, se regula mediante la siguiente ecuación empírica: Δ σ . Na = b , siendo a y b dos parámetros dependientes delmaterial.

f. Fluencia .- Cuando un elemento se somete a altas temperaturas, éste sufre alteracionesplásticas importantes. Elementos sometidos a fluencia son las calderas, las turbinas,reactores, etc.

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A altas temperaturas, la deformación plástica producida depende del tiempo de actuación dela fuerza y e la temperatura a la que se somete el material.Fluencia es la deformación plástica, lenta y continua, que sufre un determinado material aaltas temperaturas bajo la acción de una carga constante.La fluencia es directamente proporcional a la temperatura, a la carga aplicada y al tiempoque actúa dicha carga. Los fenómenos de fluencia comienzan a ser importantes a partir de0,4 la temperatura de fusión (expresadas en ºK) Los metales de pequeño punto de fusión :Sn, Pb, etc) sufren fluencia a temperatura ambiente. Los metales refractarios, como son elWolframio, Molibdeno, Tántalo y los materiales cerámicos como el carburo de silicio, elóxido de magnesio o el óxido de aluminio, no experimentan fluencia hasta temperaturassuperiores a los 700º C.

g. Fricción. Cuando dos materiales de diferente naturaleza o de la misma composición, seponen en contacto cinéticamente, sufre una fricción . La fuerza de rozamiento, que se oponeal sentido del desplazamiento es proporcional a la componente normal al peso del objeto quesoporta y que se desplaza:

F = μe . N , siendo μe , el coeficiente estático derozamiento, calculado antes de que el objeto comience a desplazarse. Una vez que el objeto se estémoviendo, F = μd . N, siendo μd, , el coeficiente dinámico de rozamiento. N es la componentenormal al peso del objeto que se está desplazando. Normalmente μe > μd .

En una gran cantidad de ocasiones, (cojinetes, esquíes, etc), es necesario que el coeficientede rozamiento sea el menor posible, para evitar alteraciones del material y el ruido. El rozamientose evita, añadiendo aceites lubrificantes. En algunos casos el rozamiento es necesario para latracción de los automóviles; en este caso se utilizan los neumáticos o las suelas de los zapatos, en elcaso del desplazamiento de las personas. En la siguiente tabla se muestran los diferentescoeficientes de rozamiento estático para lagunas sustancias:

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5. Otras propiedades de los materiales.

Los materiales además de poseer una serie de propiedades químicas, físicas o mecánicas,han de tener otras que hace que se utilicen o no de una determinada manera. Estas propiedadeshacen alusión a las estéticas, como son el color, el brillo , el olor o la textura; estas propiedades sonaquellas que son percibidas por nuestros sentidos (organolépticas) .

Otra de las características fundamentales para la selección de un material son laseconómicas; incluyéndose en estas su precio, el precio del transporte desde la producción hasta ellugar de comercialización, la disponibilidad del material, etc.

En los usos estructurales se usan la madera, el hormigón y el acero. Debido al precioelevado del Níquel o el Titanio, se descartan para estos usos, a pesar que sus propiedadestecnológicas son apropiadas para uso estructural, ya que el precio es elevado.

Actualmente se investiga la utilización de materiales ligeros, con propiedades tecnológicasapropiadas y muy específicas. Se utilizan materiales compuestos como son la fibra de carbono y devidrio y los Composites. Otras líneas de investigación son la síntesis de moléculas orgánicas inertes(los biomateriales) que se pueden implantar en el interior de los seres vivos para realizar diferentesfunciones o la utilización de nanomateriales con características estructurales entre 1 a 100 nm.

6. Propiedades de fabricación y selección de los materiales.

Los materiales para conformarlos, necesitan ser sometidos a operaciones industriales. Entrelas propiedades de fabricación se destaca:

a. La maleabilidad, si el material se puede estirar en lámina sin romperse.

b. Ductibilidad, si el material puede estirarse en hilo sin sufrimiento de roturas.

c. Forjabilidad., si el material puede ser forjado, sufriendo percusión una vez calentado.

d. Maquinabilidad, si el objeto puede ser tallado y moldeado mediante torno o fresadora (conarranque de viruta del material).

Otras propiedades hacen alusión a la posibilidad de soldadura, extrusión.

Para seleccionar un material, habrá que tener en cuanta sus propiedades y sus atributos. Laspropiedades hace alusión a las características físicas, químicas y mecánicas de los materiales. Losatributos son el precio y su disponibilidad, las propiedades de fabricación y sus característicasestéticas y organolépticas.

En la siguiente página se presentan dos tablas . La primera hace alusión al tipo depropiedades que se deben de tener en cuenta; en la segunda se especifican las propiedades para losdiferentes materiales.

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Tabla 1.

Tabla 2:

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No existen materiales perfectos que se puedan utilizar para todas las aplicaciones. Comoejemplo de aplicación en la elección de materiales, se va a estudiar:

Los álabes de una turbina. Se utilizan en los motores a reacción o de una central hidráulica,etc. Los álabes deben de poseer un módulo de Young y límite elástico altos, resistente a lafatiga y al desgaste superficial. En el caso de los reactores, debido a las altas temperaturassometidos, debe tener una fluencia elevada, y estar protegido ante la corrosión. Su densidadha de ser baja . El material perfecto es una aleación de Titanio (Ti) .

La bujía. El electrodo de una bujía debe ser resistente a la fatiga térmica, al desgaste seproduce por erosión de la chispa y resistir la oxidación y la corrosión. Por todo ello seutilizan aleaciones de acero y Wolframio. El aislamiento del electrodo debe ser cerámico(alúmina) que es resistente a la fatiga térmica y a la corrosión.

El destornillador con mango aislante. La hoja del destornillador debe de poseer un móduloelástico (E) alto, para que no sufra deformación mecánica y un límite elástico elevado , paraque no se deforme plásticamente. La dureza es elevada y resistente a la fractura frágil . Conestas condiciones se escoge un acero con alto contenido en carbono. El mango aislante,posee una sección superior a la punta, por lo que debe de soportar menos esfuerzos y poseeun valor menos crítico en cuento al módulo de elasticidad y límite elástico. El mango ha detener un aspecto atractivo, con una textura apropiada y un precio razonable. Para suconstrucción se suele utilizar la madera o los polímeros o plásticos.

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7. Anexos.1. Ensayo de resilencia.

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2. Ensayos de dureza:

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3. Ensayos de tracción

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4. Los composites.

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5.- Los Cermets.

Un cermet es un material compuesto por materiales metálicos ycerámicos. Su nombre procede del Inglés Ceramic- Metal . Es un material quecombina perfectamente la resistencia a altas temperaturas y a la abrasión de loscerámicos con la maleabilidad de los metales. Como base se utiliza el metal,que generalmente es Níquel, Molibdeno, Titanio o Cobalto y se dispersa enellos, la cerámica que está formada por carburos refractarios, óxidos, boruros obien la alúmina (Al2 O3 ).

Los Cermet, se comenzaron a utilizar durante la Segunda Guerra Mundialpara fabricar piezas para hélices o turbinas de los primeros aviones a reacción.Eran más ligeros que las aleaciones metálicas y resistían elevadas temperaturas.Después de un claro estancamiento en la invesitigación, duarante la década delos cincuenta, en los años sesenta se volvieron a utilizar, utilizándose carburo desilicio y nitruro de silicio.

Las aplicaciones son variadas, entre ellas destacamos:

a. Los sellos y juntas de materiales cerámicos con metales.b. Celdas de combustible.c. Herramientas de corte y taladro.d. Celdas de combustible nuclear.e. Turbinas de los motores a reacción.f. Potenciómetros de alta calidad.

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