Los metales son unos materiales de enorme interés. Se usan muchísimo en la industria, pues sus excelentes propiedades de resistencia y conductividad son de gran utilidad en la construcción de máquinas, estructuras, mecanismos, circuitos y herramientas. 

Propiedades más importantes de estos materiales:

Algunos metales se emplean en estado casi puro (cobre, plata, oro, ...), pero la  mayoría se combinan entre sí o con otros elementos formando aleaciones para  ampliar y mejorar sus propiedades.

• Son más densos y pesados que otros  materiales de uso técnico.

•  Su gran resistencia mecánica les permite  soportar grandes esfuerzos, presiones o  golpes.

•  Algunos de ellos son muy duros.•  Conducen muy bien el calor y la  electricidad.

•  Tienen grandes posibilidades de trabajo,  como doblar, cortar, estampar, fundir o  moldear.

Cuando fundimos un metal y lo mezclamos con otros metales o elementos, estamos produciendo una aleación. Las aleaciones se hacen para mejorar las propiedades de un metal de cara a un determinado uso, pues en estado puro ese metal puede no ser adecuado para lo que deseamos construir. Por ejemplo, podría interesarnos que fuera más duro, o más resistente a la corrosión, o más ligero, o mejor conductor, ... 

Las aleaciones de mayor uso industrial son las del hierro. Algunas de ellas son las fundiciones (entre 1,7 y 6,6% de carbono) y los aceros (menos del 1,7% de carbono).

Las aleaciones que más se emplean en la industria son las que se obtienen de  mezclar el hierro con carbono, y en algunos casos, con otros elementos como el  cromo o el níquel.

La mineríaLa mayor parte de los metales se encuentran en la naturaleza combinados con otros elementos, formando minerales metálicos.

Por ello, el primer paso en la obtención del metal consiste en localizar y extraer el mineral, que normalmente se encuentra en el subsuelo. A esta etapa corresponden los trabajos de minería.

La extracción de los minerales se realiza practicando minas subterráneas o a cielo abierto con la ayuda de grandes máquinas.

Como los minerales metálicos están mezclados con otros materiales, hay que triturar la roca extraída para separar el mineral metálico del resto de materiales.

La obtención de metales comienza con el proceso de localización y extracción de  minerales metálicos. Este proceso se conoce como minería.

Siderurgica y metalurgia

Una vez obtenido el mineral metálico, es necesario separar el metal que contiene del resto de componentes. Esta separación se realiza mediante diferentes procesos siderúrgicos o metalúrgicos. En ocasiones, los metales se mezclan con otros compuestos para formar aleaciones. 

La naturaleza ( excepto algunos casos )  no nos ofrece los metales en su forma pura, y por tanto, a partir de un mineral donde le encontraremos en forma de óxido, hacemos un tratamiento para extraerlo. Veremos dos sistemas. El alto horno y el sistema de electrólisis.

Propiedades mecánicasLas propiedades mecánicas son aquellas relacionadas con la aplicación de fuerza

sobre los metales. Tenemos…

• Dureza: Es la resistencia que ofrece un metal a ser rayado, cortado o perforado.

• Tenacidad: Es la resistencia que ofrece un metal a romperse cuando es golpeado.

• Ductilidad: Es la capacidad que tienen algunos metales de convertirse en hilos finos cuando son estirados.

• Maleabilidad: Es la capacidad que tienen algunos metales de convertirse en láminas finas cuando son extendidos.

• Fragilidad: Es la facilidad con la que se rompe un metal cuando es golpeado. Es lo contrario de tenacidad.

• Elasticidad: Es la capacidad que tienen algunos metales de recuperar su forma inicial cuando finaliza la fuerza que lo ha deformado.

• Plasticidad: Los metales tienen plasticidad cuando no son capaces de recuperar su forma inicial al finalizar la fuerza que lo ha deformado. Lo contrario de plasticidad es elasticidad.

Propiedades térmicas

Las propiedades térmicas son aquellas relacionadas con la aplicación de calor sobre los metales

• Conductividad térmica: Es la capacidad que tienen los metales para conducir el calor a través de ellos. Todos los metales tienen buena conductividad térmica.

• Dilatación y contracción: Un metal se dilata cuando aumenta de tamaño al aumentar la temperatura y se contrae cuando disminuye de tamaño al disminuir la temperatura.

• Fusibilidad: Es la propiedad que tienen los materiales de fundirse, es decir, de pasar de estado sólido a líquido cuando sube la temperatura. Todos los metales tienen fusibildad.

• Soldabilidad: Es la capacidad que tienen algunos metales de unirse a altas temperaturas.

Propiedades eléctricas

Las propiedades eléctricas son aquellas relacionadas con el paso de la corriente eléctrica sobre los metales.

• Conductividad eléctrica: Es la capacidad que tienen los metales para conducir la corriente eléctrica a través de ellos. Todos los metales tienen buena conductividad eléctricas, por eso son, conductores eléctricos. Los mejores son la plata y el cobre.

Propiedades químicas

Son aquellas relacionadas con la forma en que los metales reaccionan con sustancias.

• Oxidación: Es la facilidad con la que reaccionan el metal con el oxígeno del aire o del agua y cubrirse con una capa de óxido. Los metálicos férricos se oxidan con cierta facilidad, pero el oro apenas se oxida.

Propiedades ecológicas

Son aquellas que relacionan los metales con el medio ambiente.

• Los metales se pueden reciclar: Es decir, que una vez desechados, se pueden reutilizar más adelante.

• Los metales son materiales no renovables: Es decir, algún día, los metales se agotarán, pues las minas agotarán sus reservas de minerales.

• Algunos metales son tóxicos: Es decir, hacen daño a los seres vivos. Tenemos el caso del plomo y del mercurio.

Los Metales se pueden dividir en dos grandes grupos: Metales ferrosos: Son aquellos metales que contienen hierro como componente principal. Entre estos

están…

• El hierro puro

• El acero

• La fundición

Metales no ferrosos: Son aquellos metales que no contienen hierro o contienen muy poca cantidad de hierro. Hay muchos:

• El cobre• El aluminio • El bronce • El cinc• El plomo, etc

CLASIFICACIÓNExisten 3 tipos de aleaciones de hierro en función del porcentaje de carbono que tenga.

• Hierro puro: Que apenas es utilizado. La proporción de carbono oscila entre el 0.008 % y el 0.03%.

• Acero: Es una aleación de hierro y carbono (que no es un metal), de modo que el porcentaje de carbono es de menos de un 1,7%. Tienen una elevada dureza y tenacidad.

• Fundición: Es una aleación de hierro y carbono, de modo que el porcentaje de carbono está entre un 1,7% y un 6,7%. Son de fácil  moldeo, y de mayor resistencia a  la corrosión que el acero.

DIFERENCIAS ENTRE EL ACERO Y LA FUNDICIÓN

• 1. La fundición tiene más carbono que el acero• 2. La fundición es más dura que el acero, es decir, es más difícil de rayar.• 3. La fundición es más resistente a la oxidación y al desgaste que el acero.

• 4. La fundición es muy frágil. Si se intenta deformar se fractura.

VENTAJAS:

• Color blanco grisáceo• Buenas propiedades magnéticas

DESVENTAJAS:• Se corroe con facilidad• Punto de fusión elevado• Difícil mecanizado.• Resulta frágil y quebradizo.• Se emplea en componentes eléctricos y electrónicos

Proceso de obtención del acero El proceso de obtención del acero es un proceso siderúrgico que consta de varios pasos:

1. Extraer de la mina el mineral de hierro

2. Se lava y tritura el mineral para separar la mena de la ganga. La mena se aprovechará y la ganga se desecha.

3. Se mezcla la mena de hierro con carbón de coque y caliza y se introduce en el llamado alto horno a una temperatura de 1500 ºC. El carbón de coque hace combustible y la caliza ayuda a fundir la mezcla. El alto horno mide más de 30 m de altura.

4. Del fondo del alto horno se obtiene un material líquido llamado arrabio, el cual tiene mucho hierro.

Aparte del arrabio sale otra sustancia que se desecha, llamada escoria. El arrabio tiene un alto contenido en carbono que hay que eliminar. Esto se hace en unos

recipientes llamados convertidores.

5. En los convertidores se introduce el arrabio y se inyecta oxígeno, para salir acero y más escoria que se desecha.

OBTENCIÓN DEL ACERO

• Alto Horno– Entra mena de hierro + caliza + carbón de coque– Sale: escoria y arrabio

• En el convertidor– Entra: arrabio + oxígeno– Sale: Acero + escoria

DEFINICIÓN

• Son los metales cuyo componente principal NO es el hierro• Los procesos de extracción y de obtención son MUY COSTOSOS.• Hay pequeñas concentraciones• Elevado consumo de energía para obtenerlo

CLASIFICACIÓN (En función de la densidad) Pesados ( Cobre y aleaciones, plomo, estaño,…)

No férricos Ligeros (Aluminio) Ultraligeros (magnesio)

METALES NO FÉRRICOSAluminio: • Es blando y dúctil

• Resistente a la corrosión

• Buen conductor de electricidad y calor

• Se utiliza: aviones, automóviles, bicicletas,…

Cobre:

• Color rojizo, se oxida en su superficie con un tono verdoso.

• Alta ductilidad

• Metal poco duro

• Buen conductor de electricidad y calor

• Poco corrosivo

•Se utiliza: cables eléctricos, tuberías, radiadores,…

Latón:• Aleación de cobre y cinc

• Fácil de moldear

• Bastante económico.

•Se utiliza: artesanía, cubertería, tuberías,…

Bronce: • Es una aleación de cobre + estaño.

• Tiene elevada ductilidad, resistencia al desgaste y a la corrosión.

• Se emplea: monedas, tuercas, campanas,…

HERRAMIENTAS

• Trazar y marcar

Regla metálica

Escuadra metálica

Granete Compás de trazar

Punta de trazar

HERRAMIENTAS• Cortar , ajustar, perforar

Tijeras de chapa

Cortatubo

Sierra de arco

Electroesmeriladora

Limas Taladradora de columna

ACTIVIDADES

1. ¿Qué es la siderúrgia?Se llama así al proceso de obtención de aleaciones de hierro

2. ¿Qué es la metalúrgia?Se llama así al proceso de obtención del resto de metales

3. ¿Qué es el acero? Una aleación de hierro con menos del 2% de carbono, bastante resistente, muy empleada en la industria y en la construcción.

Actividades4. El acero inoxidable es una aleación de:

Hierro, carbono, cromo y niquel

5. ¿Por qué las estructuras de los aviones se realizan de aleaciones de aluminio en vez de acero como los coches?El aluminio es tres veces más ligero que el acero, además es muy resistente a la corrosión y tiene una aceptable resistencia a los esfuerzos.

6. El bronce es una aleación de

7. El latón es una aleación de

cobre y estaño

cobre y cinc

Actividades8. Relaciona las siguientes columnas

Cerradura

Cable eléctrico

Viga

Ventana

Hoja de sierra

Acero común

Aluminio

Cobre

Acero especial

Latón

Conductor de electricidad

Aspecto decorativo

Inoxidable

Resistente a los esfuerzos

Duro

Actividades

9. Relaciona las siguientes columnas

Sierra de arco Doblar un alambre

Lima Cortar un tubo de acero

Taladradora Eliminar una rebaba

Alicates Perforar un perfil

Compás de puntas Doblar una chapa en ángulo recto

Tijeras de chapa Recortar una pieza de chapa

Tornillo de banco Trazar un círculo

ACTIVIDADES10. La aleación de hierro con más de un 2% de carbono, de fácil moldeo y resistente a la corrosión, recibe el nombre de:

Fundición

11. El proceso de fabricación de piezas con formas y relieves complicados que se realiza introduciendo el metal fundido en moldes, se llama:

Fundición y moldeo

12. La prensa de troquelado, el torno y la fresadora son máquinas que se emplean para:

Dar forma a las piezas metálicas quitando el material sobrante