Metales

METALES

Metales se llaman a aquellos materiales que son buenos conductores del calor y la electricidad, poseen alta densidad, tienen una elevada capacidad de reflexión de la luz, y son sólidos en temperaturas normales (excepto el mercurio). Se extraen de los minerales de las rocas. Metales como el oro, la plata y el cobre, fueron utilizados desde la prehistoria, por eso son materiales muy importantes en la Tecnología.

Propiedades

• Elasticidad: las deformaciones desaparecen cuando se anula el esfuerzo que las provoca
• Plasticidad: permite que el material tenga deformación permanente sin llegar a la rotura
• Tenacidad: energía requerida para producir la rotura
• Resistencia: energía absorbida por el material en un régimen elástico
• Ductilidad: propiedad que permite que el material se deforme antes de llegar a la rotura
• Fragilidad: opuesta a la ductilidad, el material se rompe con deformación nula o despreciable
• Maleabilidad: propiedad que permite, por procesos mecánicos, formar láminas delgadas sin fracturas
• Tensión: relación entre fuerza y superficie
• Solidificación de metales:
• Si el metal está fundido y lo enfriamos lentamente, este enfriamiento es continuo y uniforme, hasta el momento donde la temperatura se estabiliza y entonces comienza la solidificación. Cuando ésta termina continúa con la misma uniformidad, el período de enfriamiento, hasta la temperatura ambiente
• Soluciones sólidas:
• Sustancia cuyos iones constituyentes forman una única red cristalina, de forma que los iones del soluto se encuentran ocupando posiciones al azar en la celda del solvente. La diferencia de tamaño entre los iones del soluto y los del metal base provoca un endurecimiento de la aleación.
• Solución sólida sustitucional: el aleante sustituye las posiciones de los iones del metal base
• Solución sólida intersticial: el aleante se ubica entre los espacios interiónicos del metal base
• Aleación:
• Disolución (maleables): las moléculas de los diferentes componentes se mezclan en la masa (no cambian de naturaleza).
• Combinación (frágiles): formación de nuevas moléculas, diferentes de las de los componentes

Solidificación de aleaciones metálicas:
Las curvas de enfriamiento de las soluciones sólidas presentan un intervalo de solidificación. Entonces existe una temperatura de comienzo y una de culminación de la solidificación.

• Diagramas de equilibrio:
  - Sirven para conocer en todo momento el estado de la aleación partiendo de la temperatura y la composición
  - Se construye a partir de las curvas de enfriamiento
  - Nos suministran:
  Fases presentes a una determinada temperatura
  Composición de cada fase (sólido o líquido)
  Cantidad relativa de fases existentes en el campo bifásico (sólido + líquido)

                                                                 Origen

                                            

El metal se obtiene, tras separar el óxido de hierro, por reducción del trióxido con aluminio por el proceso de la termita, que si se realiza a vacío se obtiene cromo del 99-99,3% de pureza. También mediante electrólisis de sales de cromo (III) se obtiene cromo del 99,95% de pureza.

Se clasifican en:

Metales ferrosos y metales no ferrosos

METALES FERROSOS

Los metales ferrosos se basan en el hierro; el grupo incluye acero y hierro colado; éstos constituyen el grupo de materiales comerciales más importantes y comprende más de las tres cuartas partes del tonelaje de metal que se utiliza en todo el mundo

Acero

• Aceros puros

  

• Aceros aleados

Se da el nombre de aceros aleados a los aceros que además de los cinco elementos: carbono silicio  manganeso fósforo azufre

Contienen cantidades relativamente importantes de otros elementos que sirven para mejorar algunas de sus características fundamentales.

• Aceros de baja aleación ultra resistentes

Los aceros de baja aleación con contenidos medios o altos en carbono son difíciles de soldar.

• Aceros de alto carbono

Se usan en aplicaciones en las que es necesario incrementar la resistencia al desgaste y altas

• Aceros al medio carbono

Estos aceros son seleccionados en usos donde se necesitan propiedades mecánicas más
želevadas y frecuentemente llevan tratamiento térmico de endurecimiento.

•  Aceros al carbono

Aceros contienen carbono como principal elemento de aleación con solamente pequeñas cantidades de otros elementos la resistencia de los aceros al carbono se incrementan con el contenido de carbono.

• Aceros de bajo carbono

Tiene mayor resistencia y dureza, disminuyendo su deformabilidad. Son los comúnmente llamados aceros de cementación.
Se utilizan en vehículos, tuberías, elementos estructurales, etcétera.

• Aceros duros

Es el que una vez templado presenta un 90% de martensita. APLICACIONES: ejes, transmisiones, tensores y piezas regularmente cargadas y de espesores no muy elevados.

• Aceros semiduros

El porcentaje de carbono es de 0,45 aplicaciones: ejes y elementos de máquinas, piezas bastante resistentes, cilindros de motores de explosión, transmisiones, etc

• Acero suaves

Acero dúctil y tenaz, de bajo contenido de carbono. 

Aceros inoxidables 
Tiene mejor resistencia a la corrosión en todos los medios que los aceros inoxidables martensíticos y además resiste bien a los ácidos inorgánicos y orgánicos, productos alimenticios etc. En atmósfera rural y urbana no se oxida; en cambio, no es suficientemente inoxidable en atmósfera marina e industrial.

• Aceros inoxidables ferriticos 

Es inoxidable en atmósfera rural y urbana, en agua dulce y en diferentes agentes de corrosión. 

• Aceros inoxidables martensiticos

Es inoxidable en atmósfera rural y urbana, en agua dulce y en diferentes agentes de corrosión. Puliendo la superficie se mejora su resistencia a la corrección. Tiene bastante resistencia al vapor sulfurado. Hasta 750°C tiene buena resistencia a la oxidación. Es ferromagnético.

• Aceros inoxidables austeniticos
• Aceros martensiticos puros
• Acero galvanizado
• Aceros para herrmientas
• Aceros de herramientas para trabajar en caliente
• Aceros de herramientas resistentes a golpes
• Aceros para herramietas de alta velocidad
• Aceros para herramientas por endurecimiento por agua caracteristicas : contenido elevado de c, solo pueden endurecerse por enfriamiento por inmersión, bajo costo aplicaciones: se emplean para troqueles de cabezales en frio
• Palastros hierro o acero laminado. Chapas laminadas

                           

• Barras piezas largas y anchas macizas

                       

• Perfiles piezas huecas, secciones variables perfil t .Perfiles doble t: perfil ipn, perfil ipe, perfil he. Perfiles no ramificados: perfil upn, perfil perfil ld.

                          

• Hierro gris mas débil y frágil en tensión que en compresión. La estructura de base de maquinaria y equipo pesado se fabrican con este material por que es muy útil para disipar la energía de las vibraciones

        

• Hierro nodular el hierro dúctil o nodular se obtiene mediante la introducción controlada de magnesio en el hierro fundido, y bajas proporciones de azufre y fósforo.

• Hierro blanco el hierro blanco es duro pero frágil, se puede aplicar cuando se requiera de una superficie que resista al desgaste pero tenga bajo grado de ductilidad.
• Aceros semi suavesEl porcentaje de carbono es de 0,35%. APLICACIONES: ejes, elementos de maquinaria, piezas resistentes y tenaces, pernos, tornillos, herrajes.
• Aceros extrasuavesEl porcentaje de carbono en este acero es de0,15%. Es un acero fácilmente soldable y deformable. APLICACIONES: elementos de maquinaria de gran tenacidad, deformación en frío, embutición, plegado, herrajes, etc.

METALES NO FERROSOS

Pesados

• Estaño

Es un metal plateado, maleable, que no se oxida fácilmente y es resistente a la corrosión . Se encuentra en muchas aleaciones y se usa para recubrir otros metales protegiéndolos de la corrosión.

• Aleaciones en estaño

Las aleaciones con base de estaño, también conocidas como metales blancos, generalmente contienen cobre, antimonio y plomo.

• Cobre

Es muy dúctil (se obtienen hilos muy finos) y maleable. se caracteriza por ser uno de los mejores conductores de electricidad

• Plomo

El plomo es un metal pesado, de densidad relativa o gravedad especifica 11,4 a 16 °C, de color plateado con tono azulado, que se empaña para adquirir un color gris mate. Es flexible, inelástico y se funde con facilidad.

• Aleacion del plomo

El plomo tiene un punto de fusión bajo, forma aleaciones con todos demás elementos parejamente fusibles, son aleaciones muy usadas en la industria.

• Cromo

El cromo es un metal de transición duro, frágil, gris acerado y brillante. Es muy resistente frente a la corrosión.

• Aleaciones en cromo

En aleaciones, por ejemplo, el acero inoxidable es aquel que contiene más de un 12% en cromo, aunque las propiedades antioxidantes del cromo empiezan a notarse a partir del 5% de concentración.

• Niquel

Es magnético, muy resistente a la oxidación y a la corrosión, se emplea para fabricar aceros inoxidables. también en aparatos de la industria química, en recubrimientos de metales (por electrólisis).

• Zinc

El Zinc es un metal o mineral, a veces clasificado como metal de transición aunque estrictamente no lo sea, ya que tanto el metal como su especie dispositiva presentan el conjunto orbital completo.

Cobalto

El cobalto es un metal duro, es ferromagnético, de color blanco azulado. Temperatura de Curie es de 1388 K. Normalmente se encuentra junto con níquel, y ambos suelen formar parte de los meteoritos de hierro.

METALES NO FERROSOS

Ligeros

• Aluminio

Es muy ligero e inoxidable al aire, pues forma una película muy tina de óxido ( de aluminio (Al2O3) que lo protege. Es buen conductor de la electricidad y del

• Curtido con aluminio
• Se curte usando como ingrediente principal alumbre (una sal de aluminio) Con esta técnica se consigue un cuero muy blanco, pero las pieles curtidas con aluminio se descurten con facilidad en el agua.
• Titanio

existe mejor la oxidación y la corrosión que el acero inoxidable. Las propiedades mecánicas son análogas, e incluso superiores, a las del acero, pero tiene la ventaja de que las conserva hasta los 400 °C.

•  Aleaciones del titanio

tiene la siguiente composición química: TiFe(0,25-0,30) Es conocido como titanio comercial puro.

METALES NO FERROSOS

Ultraligeros

• Magnesio

Es maleable y poco dúctil, es más resistente que el aluminio. se emplea en aeronáutica, en estado puro es usado para la producción de productos pirotécnicos, y como desoxidante en talleres de fundición.

• Aleaciones del magnesio

pueden ser conformadas y fabricadas por la mayoría de los procesos de trabajado de metales. A temperatura ambiente, el magnesio se endurece por deformación en frío rápidamente, reduciendo la conformabilidad en frío; de este modo, el conformado en frío esta limitado a deformación moderada o curvado por rodillo de gran radio.

• Berilio

Es un elemento alcalinotérreo bivalente, toxico, de color gris, duro, ligero y quebradizo. Se emplea principalmente como endurecedor en aleaciones especialmente de cobre. 

METALES PRECIOSOS

Se encuentran directamente en estado puro (menas), es decir que no se encuentran combinados con otros metales, y que además tienen un alto valor económico debido a  que son poco frecuentes (poco abundantes).

• Paladio

elemento químico de número atómico 46 situado en el grupo 10 de la tabla periódica de los elementos. Su símbolo es Pd. Es un metal de transición del grupo del platino, blando, dúctil, maleable y poco abundante. 

• Oro

Es un metal de transición blando, brillante, amarillo, pesado, maleable y dúctil.  elemento químico de número atómico 79, que está ubicado en el grupo 11 de la tabla periódica. Es un metal precioso blando de color amarillo. Su símbolo es Au.

• Platino

Elemento químico de número atómico 78, situado en el grupo 10 de la tabla periódica de los elementos. Su símbolo es Pt. Se trata de un metal de transición blanco grisáceo, precioso, pesado, maleable y dúctil. Es resistente a la corrosión.

• Plata

Elemento químico de número atómico 47 situado en el grupo 11 de la tabla periódica de los elementos. Su símbolo es Ag Es un metal de transición blanco, brillante, blando, dúctil, maleable.

METALES REFRACTARIOS

se caracterizan por presentar una elevada resistencia mecánica a grandes temperaturas, tiene una enorme dureza, se emplean para fabricar herramientas de corte, ejes y cojinetes, para filamentos de lámparas, y como recubrimiento

• Molibdeno:

Es un metal de color blanco plata, tiene un elevado punto de fusión, un elevado modulo de elasticidad. Matrices de extrusión y componentes estructurales de las naves espaciales.

• Tántalo:

 Tiene un elevado punto de fusión (3000°C), buena ductilidad y buena resistencia de la corrosión, elevada densidad.

• Tungsteno: 

Es el más abundante de los metales refractarios, tiene el punto de fusión más elevado de todos los metales (3410°C), y por lo tanto se caracteriza con resistencia a las altas temperaturas. Filamentos de las lámparas, tubos de rayos X y los electrodos de soldadura.

• Niobio

Posee buena ductilidad, así como resistencia a la oxidación, también es un elemento que funciona en aleaciones.

• Renio 

Es un metal de transición de color blanco-plata, sólido y resistente a la corrosión, muy utilizado en joyería y como catalizador.