Laboratorio # 01: Reconocimiento de materiales

I. INTRODUCCIN

El reconocimiento de materiales es la accin de distinguirlos por las caractersticas que presentan, estas pueden ser a simple inspeccin, pero existen casos en que este mtodo no basta, por lo que se realizan pruebas para que segn la respuesta que se obtenga y el conocimiento de sus propiedades nos lleven a conocer de qu material se trata.La importancia del reconocimiento de materiales se debe a que segn esto se opta por el material que ser transformado en objetos tiles y adecuados para las aplicaciones a realizar, considerando aspectos como la resistencia a ciertas circunstancias en las que vaya a funcionar, tambin se toma en cuenta el costo que puede generar la eleccin de un determinado material que cumple las exigencias y desde luego se considera la abundancia o escasez de estos.Mediante las pruebas de penetracin, corte, sonido y chispa realizados en laboratorio nos permiti comprobar las propiedades de las muestras con las que trabajamos: madera, acero y hierro dulce, as como tambin permiti conocer la utilizacin de estas herramientas para las pruebas y las consideraciones que se deben tomar para dicho procedimiento.

II. RESUMEN

En este experimento de reconocimiento de materiales se busc identificar las principales diferencias que existen en los diversos materiales y rescatar la caracterstica ms resaltante de cada uno de ellos, para esto primero se someti a una prueba de dureza o penetracin a los materiales resultando mas suave la madera y al otro extremo de dureza el acero inoxidable, seguidamente se hizo la prueba de desprendimiento y acerrado donde nuevamente la madera fue el material mas fcil de cortar y el mas duro fue el acero. En tercera instancia se someti a los materiales a una prueba de sonido donde se percibi que la madera tenia un sonido seco, el bronce un sonido grave y el acero un sonido mas agudo; para finalizar se llevo los materiales al esmeril, donde el nico que desprendi chispas fue el acero debido a la presencia del hierro. De todo esto se puede valorar la facilidad y economa del reconocimiento de los materiales por el aspecto fsico, saliendo de los parmetros largos y tediosos que se desarrollan en las pruebas qumicas.

III. MARCO TERICO

CARACTERSTICAS DE LOS MATERIALES SLIDOS

Los materiales slidos metlicos presentan una serie de propiedades que les otorgan la caracterstica de ser una fuente importante de aplicaciones tecnolgicas. Este es el caso del cobre, y de sus aleaciones, que por ser un elemento de estas caractersticas, es utilizado ampliamente como materia prima de objetos tecnolgico industriales y domsticos.

Los materiales slidosLos materiales slidos son aquellos que, a temperatura ambiente, tienen sus tomos o molculas altamente agregados, presentando una fuerza de unin alta y una energa cintica baja.

Los slidos no metlicosLos slidos no metlicos tienden a aceptar electrones, es decir, a reducirse formando aniones. Sus tomos se unen entre s a travs de enlaces covalentes y mediante enlaces inicos con un elemento metal. Estos tipos de enlaces determinan que el slido no metlico tenga baja o nula conductividad trmica, conductividad elctrica, maleabilidad, ductilidad y dureza.

Los slidos metlicosLos slidos metlicos tienen tendencia a oxidarse, es decir, a desprenderse de los electrones de su ltima capa o capa de valencia, formando de esta manera cationes. Sus tomos se unen entre s a travs de enlaces metlicos o con enlaces inicos con un no metal, determinando con esto, que estos slidos tengan una alta conductividad trmica, conductividad elctrica, maleabilidad, ductilidad y dureza.

La conductividad elctrica

La conductividad elctrica se define como la capacidad de ciertas sustancias de transmitir la corriente elctrica. Los slidos metlicos son buenos conductores de la electricidad ya que en los tomos de los metales hay siempre algn electrn que tiene la tendencia a emigrar porque es perifrico y est dbilmente unido al ncleo, de manera que el enlace metlico hace que exista un flujo de electrones entre sus tomos.Por ejemplo, el cobre, la plata y el oro son excelentes conductores de electricidad, no as el plstico, la madera, etc., donde no existen los enlaces metlicos.

La conductividad trmica

La transferencia del calor o conductividad trmica se logra mediante dos mecanismos. El primero es la interaccin molecular, en la cual las molculas de niveles energticos relativamente mayores (indicados por su temperatura) ceden energa a molculas adyacentes en niveles inferiores.

El segundo mecanismo de transferencia de calor por conduccin es el de electrones libres. La facilidad que tienen los slidos para conducir el calor vara directamente con la concentracin de electrones libres, por lo tanto, se espera que los slidos metlicos puros sean los mejores conductores de calor, ya que presentan mayor cantidad de electrones libres. La concentracin de electrones libres vara considerablemente en las aleaciones metlicas y es muy baja en los no metales.La facilidad con que el calor viaja a travs de un material lo define como conductor o como aislante trmico. Ejemplos de buenos conductores son los metales como el cobre, la palta, el oro, etc. y de buenos aislantes, los plsticos, maderas, aire.

La maleabilidadLa maleabilidad es la caracterstica que tiene un material para deformarse antes de fracturarse. Esta es una caracterstica muy importante en el diseo de estructuras, puesto que un material maleable es usualmente tambin muy resistente a cargas de impacto (pesos y fuerzas). Un material maleable tiene, adems, la ventaja de avisar cuando va a ocurrir la fractura, al hacerse visible su gran deformacin. Tambin se dice que la maleabilidad es la capacidad de un material para formar lminas. Los metales son muy maleables porque la disposicin de sus tomos hace que al golpearlos se deslicen unos sobre otros sin romperse, a diferencia de los no metales que son rgidos.

La ductibilidadLa ductibilidad es la propiedad de los metales para formar alambres o hilos de diferentes grosores. Los metales se caracterizan por su elevada ductibilidad, la que se explica porque los tomos de los metales se disponen de manera tal que es posible que se deslicen unos sobre otros y por eso se pueden estirar sin romperse

Enlace metlicoEl enlace metlico es caracterstico de los elementos metlicos. Este es un enlace fuerte, primario, que se forma entre elementos de la misma especie. Al estar los tomos tan cercanos unos de otros, interaccionan los ncleos junto con sus nubes electrnicas empaquetndose en las tres dimensiones, por lo que quedan rodeados de tales nubes. Estos electrones libres son los responsables de que los metales presenten una elevada conductividad elctrica y trmica, ya que stos se pueden mover con facilidad si se ponen en contacto con una fuente elctrica. Adems, le otorgan el brillo y la maleabilidad a los metales.Las estructuras metlicas tienen algunas propiedades muy caractersticas, en el cristal cada tomo tiene un nmero de coordinacin muy elevado y la estructura presenta una conductividad elctrica y trmica muy grande.

El empaquetamiento de los tomos en el cristal es de tal forma que los mantiene muy prximos entre s, lo que da lugar a que haya una gran superposicin de los orbitales de los electrones externos y que los electrones de valencia no estn asociados con un ncleo especial sino que estn completamente deslocalizados sobre todos los tomos de la estructura.

IV. DETALLES EXPERIMENTALESMATERIALES: Materiales

Madera. Bronce. Acero rpido

Equipo Esmeril. Sierra metlica Punzn de fierro

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL. De los materiales proporcionados por el docente se realizara las siguientes pruebas:a) Prueba de Penetracin o Dureza Rayar el material con tiza y luego con un punzn y un martillo de gran pesado aproximadamente de 8kg golpear con una fuerza firme el material.

Observar y anotar y luego comparar

b) Prueba de Desgaste o Corte Con una sierra metlica se sobrepasa el material, causando cierta alteracin. Observar y anotar y luego comparar

c) Prueba de Sonido Desde cierta altura aproximadamente de un 1 metro se suelta el material evitando que rebote. Escuchar y anotar los resultados.

d) Prueba de Chispa Colocar el material in contacto con el esmeril que gira a 3600 revoluciones por minuto. Observar y anotar los resultados para cara materialV. ANLISIS DE LOS RESULTADOS

a) Prueba de Penetracin o Punzonado: Se observ que aplicada esta fuerza en los dichos materiales causaban cierta alteracin fsica a stos.

BlandoDuroMuy duro

MADERA

BRONCE

ACERO

CON EL BRONCE

CON EL ACERO

b) Prueba de Desprendimiento o Aserrado: En la tabla se puede observar que el material que tuvo mayor desprendimiento de viruta fue la madera, el menos afectado en muy bajas proporciones el hierro dulce. Este sufri un mnimo rasguo.

DesprendimientoMuy BajoBajoAlto

MADERA

BRONCE

ACERO

Con la madera

Con el bronce

Con el acero

c) Prueba de Sonido: Con esta prueba se determina el nivel de cohesin del enlace en el material.SonidoSeco GraveMuy Grave

MADERA

BRONCE sordo

ACERO resonante

Con la Madera, Bronce y Acero

d) Prueba de Chispa: La prueba de chispa puede ser un mtodo confiable para clasificar los metales ferrosos, ya que en una composicin especfica produce una chispa con caractersticas especficas. Cuando un metal es puesto contra piedra de esmeril que gira a 3600 revoluciones por minuto, pequeos fragmentos se desprenden con dicha friccin, los cuales se vuelven incandescentes. La diferencia en el patrn de la corriente de la chispa puede identificar los metales y el tipo de aleacin.

COLORCARACTERSTICA

MADERANo tiene base ferrosa, por lo tanto no produce chispa

BRONCENo tiene base ferrosa, por lo tanto no produce chispa

ACEROAmarillo - naranjaDistancia moderada. Chispa simple, se propaga hacia arriba y hacia abajo (en todas direcciones.

Las chispas del acero

Las chispas dependen del % de aleciones , % de carbono, ya que estas propiedades ocasionaran que las chispas sean corta , largas ,oscura o claras, etc .Las explosiones que se observan son debido a las aleaciones.

VI. CONCLUSIONES:

Se pudo comprobar que el material mas duro es el acero inoxidable en comparacin con los otros metales.

Con la prueba del sonido se pudo deducir que mientras mas duro es un metal el sonido de impacto ser mas agudo.

los nicos metales que pueden producir chispas al ser sometidos al esmeril son los que tienen en su composicin al hierro, y la intensidad del color de las chispas esta en funcin de la pureza del hierro, es decir, si el metal contiene mayor porcentaje de acero mayor ser la luminosidad de las chispas.

Para que un material raye otro, la dureza de este debe ser mayor, como se demostr en la prueba del punzn, que penetro a todos los materiales excepto al acero inoxidable que era de mayor dureza.

VII. RECOMENDACIONES:

Prueba de penetracin Asegurar bien los materiales antes de dar el golpe para que no ocurra ningn accidente. Tratar de que todos los golpes sean de la misma magnitud para que podamos diferenciar los resultados en los diferentes materiales.Prueba de corte Debemos coger firmemente el arco de sierra para tratar de cortar uniformemente los materiales y no se vaya hacia un lado. Coger la cierra de manera perpendicular al material para que no resbale tanto la hoja de la sierra, esto dependiendo del tipo de material.Prueba de sonido: Estar atentos al primer impacto para tener buenos resultados Si se tuviera, colocar un soporte en el lugar de impacto de los materiales para poder identificar mejor el tipo de sonido y para que solo sea un impacto.Prueba de chispa: Para mejores resultados los materiales debern someterse con la misma presin contra la piedra de esmeril y el lugar deber estar oscuro. Utilizar proteccin adecuada para los ojos cuando se realice esta prueba (espejuelos de seguridad).

VIII. BIBLIOGRAFA:

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IX. NDICE /ANEXOS

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