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CIDEAD. TECNOLOGÍA INDUSTRIAL I. 3ª EVALUACIÓN.Tema 9 .- 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 la fabricación 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 acuerdo con el propio progreso tecnológicos. Conviene destacar algunos momentos decisivos:

a. La edad de piedra.- Las piedras, fácilmente talladas, se utilizaban para la construcción de habitáculos 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 en estado de fusión, para fabricar objetos utilizados para la defensa, la caza y en la fabricación de recipientes.

c. La edad del hierro.- Los Hititas fue la civilización que en un principio aprendieron a usar el Hierro (Fe). Se trabaja en estado fundido, utilizando una temperatura de fusión superior a la del bronce. 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, los materiales pueden ser:

1. Los metales y aleaciones.- Por ejemplo el Hierro, el Cobre, el Titanio, el Zinc, etc. y sus aleaciones, 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 de Silicio ( Si3 N4 ), los cementos, hormigones, etc.

4. Los materiales compuestos.- Lo forman las maderas, la fibra de vidrio y de carbono, los polímeros 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 definen su estructura interna, condicionando su comportamiento.

2. Las propiedades químicas.

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

La oxidación es un proceso químico, mediante el cual, un material se combina con el oxígeno, dando lugar al óxido correspondiente y desprendiendo o absorbiendo una determinada energía 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 presión constante. Cuando es positiva, el proceso es endotérmico, es decir, se necesita energía para provocar la reacción, en caso contrario se dice que es exotérmico, desprendiéndose calor al realizarse la reacción. 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 para algunas sustancias:

Todos los calores de combustión son negativos a excepción del calor de combustión del oro que 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 la protección del material de la corrosión como consecuencia del recubrimiento de una fina capa de óxido, impidiendo que continúe la oxidación del resto del material. Para que pueda continuar la oxidación de todo el material y por lo tanto llegar a la corrosión, es necesario la difusión de las moléculas 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 del aluminio, la penetración del oxígeno es muy lenta; en el caso del hierro, el tiempo de penetración de oxígeno a través del óxido, es más rápida, favoreciéndose este proceso por la humedad. En la siguiente tabla se muestra el tiempo en horas que se necesita para que un material se oxide hasta una profundidad 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 en oxidarse a una determinada profundidad, disminuye.

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

Ya se ha comentado que la corrosión es la oxidación completa del material. Esta se favorece por la presencia de la humedad y al no ser uniforme, puede dar lugar a fisuras que a la larga, por fatiga 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 los materiales en el espacio. Entre las propiedades físicas destacamos:

a. La densidad y el peso específico. La densidad ρ, se define como la masa ocupada por unidad de volumen; se mide en Kg/m3. El metal más denso es el mercurio Hg con una densidad de 13600 Kg/m3. La densidad es una característica de un material determinado. La inversa de la densidad es el volumen específico. Se define como peso específico el peso de una sustancia, medida en Newton , entre el volumen que ocupa. Su unidad es el N/m3. En algunos casos es muy importante la 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 pueden considerar como conductoras(metales y aleaciones) , si la resistencia que ofrece al paso de la corriente es baja; los aislantes que ofrecen una gran resistencia al paso de la corriente eléctrica (los

materiales no metálicos, los cerámicos, los vidrios, la madera o los plásticos) y finalmente, los semiconductores, que en determinadas circunstancias, actúan como si fueran conductores; este es el caso del Silicio o el Germanio y que tienen tanta importancia en la electrónica, mediante su dopaje, N o P, se consigue los transistores npn o pnp, los diodos, etc.

La magnitud que determina si un material es conductor o aislante es su resistencia. La resistencia de un material R, depende de las características geométricas y de una magnitud que depende del material: la resistividad.

R = ρ . LS , siendo L la

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

c. Propiedades térmicas. Están relacionadas con la temperatura y hace alusión a la dilatación térmica, 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 como consecuencia 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 que comunicar a una sustancia para que una unidad de masa eleve su temperatura un grado sin que se produzca un cambio de estado. Se mide en J/(Kg.ºK), en el S.I. o en cal/(g. ºC ).

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

Q = m Ce ( T2 - T1 )

En la siguiente tabla se aprecia algunos calores específicos de determinadas sustancias:

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

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

Durante el proceso de fusión, manteniendo la presión constante, la temperatura permanece constante; a esta temperatura recibe el nombre de temperatura de fusión y el calor necesario para cambiar de estado una sustancia, se denomina calor latente ( de fusión si pasa de sólido a líquido o de solidificación, si es al contrario). Los calores latentes se representan por la letra L y se mide en KJ/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, producen desplazamientos desde su posición de equilibrio hasta otras posiciones próximas. Este movimiento se denomina difusión. Si en un sólido se encuentran concentradas en una zona una serie de impurezas, con el tiempo, se difundirán homogéneamente por todo el material. La difusión aumenta con la temperatura.

La conductividad térmica, mediante la transmisión del calor por conducción se verifica desde una zona de mayor temperatura hacia otra zona de menor temperatura.

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

J = K T1−T2L , siendo J la

densidad de flujo de calor , es decir el calor transmitido por la unidad de superficie y por unidad de tiempo ; K es la conductividad térmica que se mide en W/(m.ºK). La conductividad térmica depende de la naturaleza de los cuerpos, la fase en que se encuentren, su composición, de la temperatura, 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 = 1o B - M ==>

o

= 1 + χ , siendo μ , la permeabilidad

magnética

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

Una sustancia es paramagnética, cuando el campo magnético en su interior es mayor que el aplicado, 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 mayor que en el exterior. La susceptibilidad magnética es positiva grande. Se utilizan en núcleos de transformadores y bobinas de circuitos eléctricos. Como ejemplo lo tenemos en el Hierro, el Cobalto y el Níquel, y sus aleaciones. Los óxidos de hierro se conocen como ferritas y constituyen los imanes permanentes.

En las siguientes tablas, se aprecia los diferentes valores de la susceptibilidad magnética de algunas 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 y otra cantidad se absorbe. El color de un cuerpo se debe a la luz reflejada, si el objeto es opaco o al que 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 o reflejan 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 que experimentan 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 y sentido contrario, siendo éste divergente:

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F F

El ensayo consiste en construir una probeta del material de dimensiones normalizadas y someterla 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 sección normal.

σ = FSo

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

El ensayo realizado a un material es el siguiente:

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

a. La zona elástica, se cumple la ley de Hooke , siendo σ = E . ε ; E es el Módulo de Young, 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 histéresis elásticas. Si el ensayo se detiene en la posición A, se recupera el alargamiento εe., manteniéndose un alargamiento permanente o histéresis, εp . Cuando el ensayo se vuelve a repetir, la curva coincide con la curva de descarga y el nuevo límite elástico es mayor que el anterior. Realizando este procedimiento, se consigue un endurecimiento por deformación. La curva de la zona plástica posee una pendiente menor que en la zona elástica, ya que no se necesitan esfuerzos grandes para aumentar la longitud La fuerza máxima dividida por la sección, recibe el nombre de resistencia a la tracción, 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 se localiza en una determinada zona de la probeta, la tensión disminuye y la probeta se rompe. En la tabla 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 material para evitar ser rayado. La dureza se determina de forma cualitativa, de acuerdo a la escala 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 minerales de 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 calcula la energía que consume en el choque con otra pieza, que se deja caer desde una cierta altura contra el material cuya dureza se pretende calcular. Cuanto más blando sea el material, menor será la altura que alcance la pieza en el rebote. Un material duro, apenas se deforma y la pieza de ensayo alcanzará 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 un objeto a ser penetrado por otro. Esta es la base de los ensayos Brinell, Vickers y Rockwell, utilizando elementos penetrantes que se aprietan contra el material con una fuerza determinada. La medida de la dureza se obtiene dividiendo la fuerza con la que se ha empujado por el penetrador entre la superficie 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 relaciona con le material frente la abrasión o el desgaste, así como determinar la facilidad de un material para mecanizarse.

c. Ensayos de resilencia.- Este ensayo mide la tenacidad de los materiales; la tenacidad es la resistencia que ofrece un material a ser golpeado sin que se rompa. Lo contrario de tenaz es frágil. Cuando un material es tenaz, no se deforma ni se rompe al ser golpeado puesto que absorbe la energía de choque y la almacena en forma de deformación plástica, antes de romperse.Para realizar el ensayo de resilencia se recurre al método de Charpy que consiste en disponer un 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 2 mm de profundidad en forma de U o de V. El ensayo se realiza lanzando una bola mediante un péndulo contra la probeta en la cara opuesta a la muesca. La resilencia KCU o KCV, dependiendo de la forma de la entalla o ranura, se calcula dividiendo la energía absorbida por el material en la rotura ( calculando el gradiente de las energías potensiales inicial y final) y la sección de la probeta en la 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 encuentran normalizados. La energía en la posición inicial es de 300 J y en el momento del impacto, la probeta se mueve a una velocidad de 5 m/s. Un material tenaz, se deforma plásticamente antes de romperse. Los materiales frágiles, se rompen sin deformarse.

En algunos metales existe un intervalo de temperaturas, denominada zona de transición, en los que disminuye su tenacidad al disminuir la temperatura, dando lugar a dos formas de roturas del material: rotura frágil y rotura dúctil.

d. Fractura.- La fractura de un material 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 deformación plástica ( es exfoliante). Este tipo de fractura, propia de los materiales cerámicos, vidrio y los metales, originan superficies brillantes. Las fracturas de clivaje o frágiles se deben a fisuras de diminuto tamaño en un elementos del material, que pueden estar presentes en la fabricación, como es el caso de puentes, barcos que no son de una sola pieza. Pueden presentarse, también, por la fatiga del material, por su desgaste.El análisis de las fracturas interiores a los materiales, se realizan utilizando espectros ultrasónicos. Es muy importante este estudio en aquellos materiales utilizados en la construcción (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 del material. Los ciclos pueden ser muy diferentes. Aunque los datos de carga pueden ser muy diferentes, 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− min2

Se 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 pequeñas fisuras y posteriormente su crecimiento hasta alcanzar un tamaño crítico de fractura.b. Fatiga en elementos con defectos. Tienen lugar en elementos que forman varias piezas unidas entre si, como por ejemplo en barcos, puentes, etc, teniendo lugar, precisamente, en los puntos de unión estas fracturas. En este caso no existen fracturas elementales sino solamente crecimiento, por lo que el parámetro de evaluación sería su velocidad. Hay que realizar 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 rotura del elemento.Los fenómenos de tracción provocan fatiga, no así los fenómenos de compresión. Cuando a un material se le somete a N ciclos de amplitud Δ σ, para que se llegue a la fractura, N será tanto menor cuanto mayor sea la amplitud de carga. En el caso de los aceros y en las aleaciones con Titanio, existe una amplitud por debajo de la cual no se produce fatiga. Esta amplitud recibe el nombre límite de fatiga Δ σe y suele ser entre 0.4 y 0.5 la resistencia a la tracción del material. En componentes no agrietados, la fatiga de alto número de ciclos, que no produce deformaciones plásticas del material, se regula mediante la siguiente ecuación empírica: Δ σ . Na = b , siendo a y b dos parámetros dependientes del material.

f. Fluencia .- Cuando un elemento se somete a altas temperaturas, éste sufre alteraciones plásticas 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 de la 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 a altas temperaturas bajo la acción de una carga constante.La fluencia es directamente proporcional a la temperatura, a la carga aplicada y al tiempo que actúa dicha carga. Los fenómenos de fluencia comienzan a ser importantes a partir de 0,4 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 el Wolframio, Molibdeno, Tántalo y los materiales cerámicos como el carburo de silicio, el óxido de magnesio o el óxido de aluminio, no experimentan fluencia hasta temperaturas superiores a los 700º C.

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

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

En una gran cantidad de ocasiones, (cojinetes, esquíes, etc), es necesario que el coeficiente de rozamiento sea el menor posible, para evitar alteraciones del material y el ruido. El rozamiento se evita, añadiendo aceites lubrificantes. En algunos casos el rozamiento es necesario para la tracción de los automóviles; en este caso se utilizan los neumáticos o las suelas de los zapatos, en el caso del desplazamiento de las personas. En la siguiente tabla se muestran los diferentes coeficientes 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 propiedades hacen alusión a las estéticas, como son el color, el brillo , el olor o la textura; estas propiedades son aquellas que son percibidas por nuestros sentidos (organolépticas) .

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

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

Actualmente se investiga la utilización de materiales ligeros, con propiedades tecnológicas apropiadas y muy específicas. Se utilizan materiales compuestos como son la fibra de carbono y de vidrio 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 diferentes funciones 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. Entre las 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 (con arranque 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. Las propiedades hace alusión a las características físicas, químicas y mecánicas de los materiales. Los atributos son el precio y su disponibilidad, las propiedades de fabricación y sus características estéticas y organolépticas.

En la siguiente página se presentan dos tablas . La primera hace alusión al tipo de propiedades que se deben de tener en cuenta; en la segunda se especifican las propiedades para los diferentes 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. Como ejemplo 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 la fatiga y al desgaste superficial. En el caso de los reactores, debido a las altas temperaturas sometidos, debe tener una fluencia elevada, y estar protegido ante la corrosión. Su densidad ha 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 se produce por erosión de la chispa y resistir la oxidación y la corrosión. Por todo ello se utilizan 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 módulo elástico (E) alto, para que no sufra deformación mecánica y un límite elástico elevado , para que no se deforme plásticamente. La dureza es elevada y resistente a la fractura frágil . Con estas 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 posee un valor menos crítico en cuento al módulo de elasticidad y límite elástico. El mango ha de tener un aspecto atractivo, con una textura apropiada y un precio razonable. Para su construcción 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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