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LOS MATERIALES

La materia: Realidad primaria de la que están hechas las cosas

Elección de los materiales.

FUNCIÓN QUE HAN DE CUMPLIRPROPIEDADES DE LOS MATERIALES A UTILIZARTÉCNICAS DE FABRICACIÓNCOSTOADQUISICIÓN

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PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

FÍSICASApreciación de nuestros sentidos: peso, volumen, color,etc.; mecánicas, eléctricas, magnéticas y

térmicas.QUÍMICAS Oxidación (metal mas O2),combustibilidad y corrosión (oxidación poco adherente y con poros) dando lugar a la destrucción del material.

TECNOLÓGICAS (de fabricación)Colabilidad, forjabilidad, soldabilidad. Etc.

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PROPIEDADES DE LOS MATERIALES. FÍSICAS

EléctricasCONDUCTIVIDAD

TérmicasCONDUCTIVIDAD, DILATACIÓN

Magnéticas y no magnéticasFERROMAGNÉTICAS, PARAMAGNÉTICAS Y DIAMAGNÉTICAS. Dispersión o concentración de líneas de fuerza.

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PROPIEDADES DE LOS MATERIALES. FÍSICAS

MecánicasDUREZA: Rayado, penetradoELASTICIDAD: Recuperan la forma al aplicar una fuerza.PLASTICIDAD: Maleabilidad (láminas) y Ductilidad (hilos).RESISTENCIA A LA ROTURA: Tracción,compresión, torsión y cizalla.TENACIDAD:Absorben energía antes de romperse.FRAGILIDAD:Rompe sin deformarse.Límite elástico

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LOS METALES

FERROSOS (Productos férricos)

HIERRO menos de 0,08 % de CACERO 0,03 y 1,76 %FUNDICIONES (HIERRO COLADO) 1,76 a 6,76% CACERO INOXIDABLE

NO FERROSOS (Metales y aleaciones no férreas)

ALUMINIO, COBRE, CINC, BRONCE, LATÓN, ESTAÑO, PLOMO

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LOS METALES

El hierro es el metal mas importante de nuestro sistema productivo. Se utiliza en construcción de edificios, transportes, herramientas, etc.

Color: blanco azulado.Peso específico: 7,8 g/cm3

Temperatura de fusión: 1.539ºC.Dúctil y maleable.Propiedades mecánicas bajas. Buen conductor de la electricidad.

EL HIERRO

Su aplicación industrial es escasísima. Con menos de 0,008%de CSe considera hierro puro (la ferrita).

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LOS METALES

El hierro se extrae del mineral de las minas. Se encuentra en la naturaleza, en rocas mezclado con otros elementos.Los aceros y fundiciones se extraen en los altos hornos.

La materia prima mas importante es el mineral de hierro. Los minerales mas empleados son:

LA MAGNETITA Fe3 O4

ÓXIDO FÉRRICO Fe2 O3

Obtención del hierro

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LOS METALES

MENA: Parte de un filón que contiene los minerales útiles en proporción física, química o térmica. Es el mineral cuya explotación presenta interés. En general suelen ser minerales metálicos, p.e, Cu de la calcopirita, Fe de la magnetita o del óxido de hierro.

GANGA: Materia inútil que acompaña a los metales y que luego se separa de la mena. Es el mineral que no presenta interés en la explotación minera, p.e el cuarzo y la calcita.

Estado natural

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LOS METALESObtención del hierro. Alto horno

Crisol:Lugar donde se mezclan las escorias y el arrabio.

Arrabio:fundición de primera fusión,una aleación del 94% de Fe y 6% de Ce impurezas

Crisol

Hierro (mena)

Caliza: fundente, separador

Carbón: combustible

Aire: comburente

Asfaltos

1500 ºC

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LOS METALESObtención del acero. Alto horno

Se consigue eliminando gran parte del carbono, a esta operación se le llama AFINO y se logra por los siguientes procedimientos; los mas importantes son:

Afino por aire: Se pasa aire frío a través de la masa líquida del arrabio (6%de C).

Afino por oxígeno:Insuflando oxígeno puro en lugar de aire.

Afino por solera:Fusión del arrabio con mineral de hierro.

Los aceros, tienen una gran resistencia mecánica, son mas duros que el hierro y se sueldan con facilidad. El acero inoxidable es una aleación de Fe, C, Cr y Ni.

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LOS METALESUtilización de los aceros

Para piezas de máquinas en general.Tornillos, tuercas, clavos, etc.Ejes, bielas, cigüeñales.Cadenas, herrajes, etc.Engranajes.Piezas de artillería, aviación etc.Muelles, ballestas, cuerdas de piano, de guitarra, cuchillos,et.Cuberterías, instrumentos de cirugía, motores, etc.Brocas, limas, tijeras,etc.

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LOS METALESFundiciones

Aleaciones de Fe y C que contienen mas del 1,76% de este último elemento. Las de uso frecuente tienen una composición entre el 2,5 y el 5% de C.

Ventajes e incovenientes respecto a los aceros.

Son superiores en la elaboración de piezas por moldeo.La fundición no se puede trabajar por forja o laminación (tiene cementita)El acero presenta mejores características en general.Las fundiciones superan la resistencia al desgaste y absorven mejor las vibraciones.Las piezas de fundición suelen ser mas baratas que las de acero.

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LOS METALESFundición

Al conjunto de operaciones necesarias para dar forma a los metales, fundiéndoles y solidificándolos posteriormente en un recipiente (molde) que tenga la forma apropiada. Se obtienen introduciendo en hornos el arrabio, chatarra de hierro y acero, carbón y caliza y comprende las siguientes operaciones. También otros metales no férricos se pueden conformar por este método.

Operaciones de fusiónOperaciones de moldeo y desmoldeoOperaciones de acabado.

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LOS METALESForja y estampación

La forja es un procedimiento de conformación de metales que consiste en someter a estos a esfuerzos repetidos (golpes) o continuos de compresión una vez calentados a temperatura conveniente. Es un procedimiento muy antiguo, se conocen piezas de cobre y sus aleaciones que fueron obtenidas por forja varios siglos A.C.Los trabajos de forja pueden realizarse:

A mano.Con máquina. (Estampación)

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LOS METALESEl aluminio

Obtención: de un mineral llamado bauxita.Color: blanco brillantePeso especifico: 2,7 g/cm3

Buena conductividad eléctrica y calorífica.Bajo punto de fusión (660ºC).Resistencia a la corrosión. Se forma de una capa de óxido que lo protege.Capacidad para llenar en estado líquido moldes complicados.Facilidad para ser trabajado con herramientas de arranque de virutas.Ligero, dúctil, maleable y algo tenaz.Se puede forjar, laminar y estirar fácilmente.Botes de refrescos, cables aéreos,latas, puertas, ventanas, etc.

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LOS METALESEl cobre

Obtención: de minerales (sulfuros, óxidos y carbonatos)Color: pardo-rojizo de agradable aspectoPeso especifico: 8,96 g/cm3

Mejor conductividad eléctrica y calorífica (despues de la plata)Punto de fusión: 1083ºC.Muy dúctil y maleable.Capacidad para llenar en estado líquido moldes complicados.Embota las limas y desprende con dificultad las virutas.Resistencia a la corrosión. Solo se oxida en su superficie, que adquiere un color verde.Se utiliza mucho en aparatos de intercambio de calor y en instalaciones eléctricas.Permite ser trabajado mediante forja.

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LOS METALESEl cinc

Obtención: de minerales (sulfuros,(blenda) óxidos y carbonatos)Color: blanquiazulPeso especifico: 7,14 g/cm3

Punto de fusión: 420ºC.y hierve a 907ºCDuctil y maleable entre 120 y 150 ºCSe oxida al aire húmedo formando una capa de óxido, protegiéndolo de una oxidación posterior por lo tanto buena resistencia a la corrosión. Su resistencia mecánica es baja.Se utiliza como electrodo negativo de alguna pilas eléctricas, chapas para tejados,canalones, tubos de bajada de aguas, cubos y depósitos de agua y en procesos de galvanizado de hierros y aceros.

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LOS METALESEl bronce

Es una aleación de cobre y de estaño; y a veces con otros elementos: fosforo, plomo, silicio, etc.Se descubrió hace mas de 5000 años. Se utilizó para fabricar armas, herramientas y objetos decorativos.El porcentaje de estaño esta entre un 6 y un 20%Posee la resistencia a la corrosión del cobre y del estaño pero resultan mucho mas fuertes que cualquiera de los dos y resuena al golpearlo.Entre muchas de las aplicaciones podemos citar: timbres, campanas, engranajes, cojinetes y fabricación de hilos eléctricos.

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LOS METALESEl estaño

Obtención:de un mineral llamado casiterita o piedra de estaño Color:blanco plateado.Ductil y maleable a 100ºC, se puede obtener hojas de papel de estaño de decimas de mm de espesor.En estado puro se emplea para recubrir el acero formando la hojalataSe utiliza en centenares de procesos industriales: aleaciones, metal de soldar (Pb y Sn), metal de imprenta (Sn, Pb y Sb)

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LOS METALESEl latón

Aleación de cobre y cinc(25 y el 40%)Color: doradoFácil de trabajar.Aplicaciones: bisuteria, forjados, ferreteria, artículos estirados y estampados, alfileres, tubos flexibles, radiadores de automóvil, tubos resistentes a la corrosión, instrumentos musicales, etc.