Departamento de Tecnología. IES Nuestra Señora de la Almudena Mª Jesús Saiz

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TEMA 5: LOS MATERIALES. TIPOS Y PROPIEDADES

1.- Clasificación de los materiales

Los objetos que nos rodean están fabricados con una gran variedad de materiales que podemos clasificar por su origen.

Sin embargo, el criterio más adecuado para clasificar materiales es por sus propiedades. Las posibles aplicaciones de los materiales dependen fundamentalmente de sus características.

Normalmente, los materiales metálicos no se utilizan en estado puro, sino formando aleaciones. Una aleación está compuesta de dos o más elementos, siendo al menos uno metálico. Como por ejemplo: el acero, aleación de hierro y carbono; el bronce, aleación de cobre y estaño.

Clasificación según su origen:

Materiales naturales: son aquellos que se encuentran en la naturaleza, como el algodón, la madera, el cobre, el oro, etc.

Materiales artificiales: son aquellos fabricados por el hombre a partir de los naturales como el papel, el vidrio o el acero.

Materiales sintéticos: son aquellos creados por las personas a partir de materiales artificiales. Es decir, no se encuentran en la naturaleza ni ellos ni ninguno de sus componentes. por ejemplo, el poliéster o el nailon.

Clasificación según sus propiedades y aplicación::

La mayoría de los materiales de la ingeniería están divididos en tres grupos principales materiales metálicos, poliméricos , y cerámicos

Materiales metálicos: Estos materiales son sustancias inorgánicas que están compuestas de uno o más elementos metálicos, pudiendo contener también algunos elementos no metálicos, ejemplo de elementos metálicos son hierro cobre , aluminio , níquel y titanio mientras que como elementos no metálicos podríamos mencionar al carbono.

Los materiales cerámicos , como los ladrillos , el vidrio y la loza , tienen

escasas conductividad tanto eléctrica como térmica y aunque pueden tener

buena resistencia y dureza son deficientes en ductilidad , conformabilidad y

resistencia al impacto..

Polímeros, en estos se incluyen el caucho , los plásticos y muchos tipos de

adhesivos . Se producen creando grandes estructuras moleculares a partir de moléculas orgánicas obtenidas fundamentalmente del petróleo.

2.- Propiedades de los materiales

Son el conjunto de características que hacen que el material se comporte de una manera determinada ante estímulos externos como la luz, el calor, las fuerzas, etc.

Estas propiedades hacen que cada material sea apropiado para unas aplicaciones u otras.

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Propiedades ópticas

Opacos: son los materiales que no permiten que la luz los atraviese.

Transparentes: son los materiales que dejan pasar la luz

Translúcidos: son los materiales que dejan pasar la luz, pero no dejan ver nítidamente a través de ellos.

Propiedades térmicas

Conductor: es la capacidad de conducción de calor. En otras palabras la conductividad térmica es también la capacidad de una sustancia de transferir el movimiento cinético de sus moléculas a sus propias moléculas adyacentes o a otras substancias con las que está en contacto. Ejemplo: metales

Aislante: material que ofrecen una resistencia alta a la transferencia de calor. Ejemplo: madera, plásticos.

Fusibilidad: facilidad con la que un material puede pasar de líquido a sólido.

Propiedades eléctricas

Conductor: capacidad de un material para dejan traspasar a través de ellos la electricidad. Ejemplo: metales.

Aislantes: son los materiales que no permiten el paso de la corriente eléctrica, ejemplo: madera, plástico, etc.

Semiconductores: son los materiales que sólo permiten el paso de la corriente eléctrica en determinadas condiciones.

Propiedades químicas

Oxidación: es la resistencia de un material a reaccionar con el oxígeno de la atmósfera formando un óxido. Cuando el material se oxida queda recubierto de una capa de óxido.

Corrosión: es cuando se produce oxidación pero en un medio húmedo. Cuando el material se corroe, la capa de óxido se desprende del material. La corrosión es más destructiva que la oxidación.

Propiedades mecánicas

Elasticidad: es la propiedad de un material que le hace recuperar su tamaño y forma original después de desaparecer la fuerza que lo deformaba.

Plasticidad: es la propiedad de un material de deformarse y conservar su nueva forma cuando se encuentra sometido a fuerzas que lo deforman.

Ductilidad: es la capacidad de un metal para ser estirado y convertido en alambre,

Maleabilidad: es la capacidad de un material para cambiar de forma cuando se martilla o lamina, para formas hojas delgadas.

Dureza: es la oposición que ofrece un cuerpo a dejarse rayar o penetrar por otro.

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Resiliencia: es la resistencia que opone un cuerpo a los choques o esfuerzos bruscos.

Fragilidad: es la facilidad de los materiales a romperse cuando una fuerza impacta sobre ellos.

Resistencia a la rotura es la oposición que opone un material a romperse ante la acción continuada de diferentes esfuerzos (tracción, compresión, flexión, torsión y cizalladura)

Tenacidad: es la propiedad que tienen ciertos materiales de absorber y soportar, sin deformarse ni romperse, los esfuerzos bruscos que se les apliquen.

Fatiga: consiste en el desgaste y posterior ruptura de un objeto que , soporta cargas repetitivas, aun cuando estas cargas están por debajo de su tensión de rotura

Maquinabilidad: es la facilidad que ofrecen los materiales a ser mecanizados.

Acritud: aumento de la dureza, resistencia y fragilidad en ciertos metales, como consecuencia de una deformación en frio.

3.- Esfuerzos a los que puede someterse un material

Cuando una fuerza actúa sobre un objeto, tiende a deformarlo. Las fuerzas o esfuerzos que pueden deformar un material son las siguientes:

Tracción: cuando sobre el objeto actúan fuerzas que tienden a estirarlo. Los tensores

son elementos resistentes que aguantan muy bien este tipo de esfuerzos.

Compresión: cuando las fuerzas aplicadas tienden a aplastar o comprimir el objeto. Los

pilares y columnas son ejemplo de elementos diseñados para resistir esfuerzos de

compresión.

Pandeo: Cuando se somete a compresión una pieza de gran longitud en relación a su

sección, se arquea recibiendo este fenómeno el nombre de pandeo.

Flexión: cuando actúen sobre el elemento cargas que tiendan a doblarlo. A este tipo de

esfuerzo se ven sometidas las vigas de una estructura.

Torsión: Un cuerpo sufre esfuerzos de torsión cuando existen fuerzas que tienden a

retorcerlo. Es el caso del esfuerzo que sufre una llave al girarla dentro de la cerradura.

Viga

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Cizalla o cortadura: Es el esfuerzo al que está sometida a una pieza cuando las fuerzas

aplicadas tienden a cortarla o desgarrarla. El ejemplo más claro de cortadura lo

representa la acción de cortar con unas tijeras.

4.- Criterios para la elección adecuada de los materiales

La elección adecuada de un material para una aplicación concreta debe hacerse teniendo en cuenta muchos criterios, entre ellos debemos destacar:

Propiedades de los materiales

Tipos de esfuerzo a los que va a estar sometido

Diseño de la pieza según su funcionalidad

Disponibilidad del material

Coste económico