1.2.2.           PROPIEDADES DE LOS METALES

I) PROPIEDADES FÍSICAS: Las más importantes son:

• Brillo: la inmensa mayoría presentan un brillo metálico muy intenso.
• Conductividad calorífica: los metales son buenos conductores del calor.
• Conductividad eléctrica: los metales permiten el paso de la corriente eléctrica.
• Densidad: la inmensa mayoría de los metales presentan altas densidades.
• Fusibilidad: la mayoría de los metales presentan elevadísimos puntos de fusión.

            II) PROPIEDADES QUÍMICAS:

• Tendencia a la perdida de electrones de la última capa para transformarse en iones electropositivos (cationes).
• La mayoría se combinan con el oxígeno para formar óxidos.

Reaccionan con los ácidos para formar sales

III) PROPIEDADES MECÁNICAS: Son aquellas que sirven para definir su comportamiento cuando es sometido a la acción de esfuerzos exteriores. Las principales son:

(a)   Elasticidad: Es la capacidad de un material para recuperar su forma inicial al cesar la causa que provocaba su deformación.

Plasticidad: Es la aptitud de un material para permanecer deformado al cesar la causa que provocaba su deformación 

Maleabilidad: Es la propiedad que permite extender un material en láminas muy finas sin romperse. Tales como la plata, el oro y el cobre.

Ductilidad: Es la propiedad que presentan algunos materiales de dejarse estirar en hilos muy finos (alambres), sin romperse.

(a)   Dureza: Oposición de los materiales a ser rayados o penetrados por otros.

(b)   Tenacidad: Es la oposición que presentan los cuerpos a romperse.

(c)   Fragilidad: Es la falta de aptitud de un cuerpo para resistir esfuerzos de choque.

            IV) PROPIEDADES TECNOLÓGICAS: En los procesos industriales, además de las propiedades expuestas, deben tenerse en cuenta otras propiedades, denominadas “propiedades tecnológicas”, a fin de elegir el procedimiento de fabricación más adecuado. Las principales son:

(a)     Soldabilidad: Facilidad que presentan los materiales metálicos para unirse entre sí por medio de soldadura.

(b)     Forjabilidad: Es la aptitud que presentan los materiales metálicos para poder cambiar de forma mediante la aplicación de esfuerzos exteriores.

Colabilidad:Es la propiedad que presentan los materiales (cuando están en estado líquido) para adquirir la forma de la cavidad del molde que los contiene 

1.2.2.           ALEACIONES

Los metales en estado puro presentan unas propiedades mecánicas y tecnológicas determinadas, que pueden ser mejoradas en la mayoría de los casos, para su utilización industrial. Esto se consigue formando aleaciones de, dos, tres, cuatro o más metales. Son (mezclas homogéneas formadas por dos o más metales o elementos de carácter metálico en mezcla, disolución o combinación Si bien, las características de la aleación resultante dependen de los elementos que la forman, en gran número de casos las propiedades de una aleación no pueden deducirse de las de sus componentes

SIDERURGIA

“la metalurgia del hierro recibe el nombre particular de Siderurgia”.

            Se denomina siderurgia al conjunto de operaciones mediante las cuales se obtiene un metal ferroso.

Extracción del mineral de hierro.

Separar la parte útil, mena 

Calcinación del mineral o reducción con carbón de coque, en un alto horno, para obtener el arrabio

Transformación del arrabio en hierro dulce, fundición o acero

MATERIALES FÉRRICOS.

hierro Características:

• El hierro, es un metal de color blanco grisáceo, dúctil y maleable, cuyo símbolo químico es Fe.
• Un peso específico de 7,85 kilogramos/dm, y un punto de fusión de 1539º C, aunque puede ser inferior si contiene carbono.
  

• ALEACIONES FÉRRICAS.

              La gran importancia industrial del hierro se debe a las aleaciones que forma con el carbono que influye decisivamente en las propiedades de la aleación. Se diferencian: acero y fundición.

                  El acero colabora con la protección, la seguridad y salud de los trabajadores

  ACEROS.- Los aceros son aleaciones hierro-carbono, cuyo contenido de carbono es inferior al 2 %. El porcentaje en carbono oscila entre el 0,03 % y el 1,76 %.

              Características:

  • Su peso específico varía entre 7,6 y 7,8 kg/dm, y su temperatura de fusión entre 1200º  C y 1400º C.
  • El carbono es el principal elemento aleante (en general) y modifica extraordinariamente las características mecánicas del acero.

  •  FUNDICIÓN.- Las fundiciones son aleaciones hierro-carbono, con un contenido de carbono entre el 2 y el 5 %. Esta es su gran diferencia.

                                                                                             Carburador

                Características:                                

    Su peso específico es similar a los aceros, y su temperatura de fusión depende del porcentaje de carbono que contengan  I. “Fundición blanca”: Es aquella, en que el carbono se presenta en forma de carburo de hierro, lo que le confiere una extraordinaria dureza y elevada fragilidad. Su fractura presenta un color blanco brillante.

                II. “Fundición gris”: En ella, el carbono aparece en láminas de grafito, de cuyo color gris toma su nombre. Es notablemente más blanda que la fundición blanca, pero igualmente frágil.

  • Con las aleaciones se consigue, generalmente:

    §  Aumentar la dureza y resistencia mecánica.

    §  Disminuir el alargamiento y la conductividad eléctrica.

    §  Disminuir el punto de fusión. En algunos casos se consigue puntos de fusión más bajos que los de los elementos que forman la aleación.

    Mejorar la resistencia a la oxidación y a la corrosión
    

  • cobre Características del cobre: De una forma resumida podemos decir.

    §  Es uno de los primeros metales utilizados por el hombre (junto el oro y la plata).

    §  Es un metal de color amarillo-rojizo, cuyo símbolo químico es Cu.

    §  Funde a 1.083º C. Dureza: 3 (Escala de Mohs).

    §  El cobre es muy dúctil (se pueden obtienen hilos muy finos).

    §  Es muy maleable (puede hacerse láminas de hasta 0,02 mm de espesor).

    §  Posee una elevada conductividad térmica y eléctrica (superado solo por la plata).

    §  Su peso específico de entre 8 y 8,96 kg/dm, (según su porosidad), y una resistencia a la tracción entre 20 y 45 kg/mm.

    Es muy resistente a la acción del aire

  • aluminio

  • Características del aluminio:

    • El aluminio, es muy ligero y resistente a la acción del aire (inoxidable). En realidad, en presencia de éste se recubre de una delgada película muy fina de óxido (óxido de aluminio (AlO), que lo protege. Su símbolo químico es Al.
    • Su principal característica es su bajo peso específico: 2,7 kg/dm. Es de color blanco grisáceo.
    • Es muy blando, dúctil y maleable; funde a 658º C. Dureza: 2 (Escala M).
    • No lo atacan las sustancias orgánicas. Por lo que ha sido muy empleado para fabricar utensilios de cocina. En la actualidad se le considera capaz de producir intoxicaciones, por lo que prácticamente no se usa en cocina.
    • Es muy fácil de trabajar, maleable (papel de aluminio para envoltorios) y dúctil.

    Posee una elevada conductividad eléctrica y térmica
    

  • estaño Características del Sn:

    • El estaño, funde a 232º C; tiene un peso específico de 7,3 kg/dm, y su símbolo químico es Sn. Fácil de fundir y de trabajar.
    • Debido a su inalterabilidad en contacto con el aire y los ácidos orgánicos, y  que es muy maleable en frío.
    • Tiene un color blanco brillante, que a temperatura superiores a 18º C, adquiere un tono blanco-amarillento. A temperatura ambiente no se oxida.

    Cuando se dobla se oye un crujido denominado “grito del estaño

  • Características del cinc:
  • Buena resistencia a la oxidación y corrosión en el aire, pero su resistencia a la corrosión frente a ácidos y sales es muy reducida.
  • A temperatura ambiente es quebradizo, pero entre 100 y 150º C es muy maleable.
  • Posee un coeficiente de dilatación térmica grande. El mayor de todos los metales.
  • Es un metal de color blanco azulado, blando y poco tenaz; de 7,5 kg/dm^3de peso específico, funde a 419º C, y su símbolo químico es Zn. Dureza: 2,5 (Escala de Mohs).
  • 
    
  • Aplicaciones.-Su principal aplicación es la de servir como recubrimiento para evitar la oxidación de otros metales; el hierro recubierto de cinc se denomina “hierro galvanizado”. También se utilizan otros procedimientos para recubrir el hierro con cinc.
  • Generalmente se comercializa en forma de chapa, que se usan para:
  • Recubrimiento de tejados y otras superficies (en sustitución del aluminio).
  • Canalones y cornisas, tubos de bajada de agua y depósitos.
  • Recubrimiento de pilas y baterías.
  • 
    
  • PLOMO.-El mineral de plomo más empleado es la galena, sulfuro de plomo (figura derecha).
  •                         Galena                  Características del plomo:
  • Es un metal de color blanco azulado, que al contacto con el aire adquiere un tono grisado, muy brillante cuando está recién cortado. Se oxida con facilidad (formando una capa de carbonato básico que lo protege), lo que le hace perder el brillo, en presencia de aire húmedo o agua. 
  • Se trata de un metal muy blando y maleable; funde a 327º C; alcanza un peso específico de 11,34  kg/dm , lo que hace sea uno de los metales más pesados. Su símbolo químico es Pb. Dureza: 1,5 (Escala Mohs).
  • Es inalterable al aire seco, pero expuesto al aire húmedo se cubre de una capa protectora que impide progrese la corrosión; es inmune al agua. 
  • Su principal característica consiste en que no es atacado por el ácido sulfúrico ni el ácido clorhídrico a la temperatura ambiente

  • NÍQUEL.- Tiene una densidad de 8,85kg/dm. Punto de fusión: 1450º C.

    §  Tiene un color brillante plateado.

    §  Es muy tenaz y se deja pulir muy fácilmente.

    §  Es magnético (atraído por el imán).

    §  Es bastante resistente a la oxidación y corrosión de productos químicos.

    §  Se emplea para:

    A)     Fabricación de aceros inoxidables de herramientas (acero y el cromo)

    B)     Aparatos de la industria química

    C)      En recubrimientos (por electrólisis) de otros metales

    CROMO.- Tiene una densidad de 6,8 kg/dm. Su punto de fusión es 1.900º C.

    §  Tiene un color grisáceo acerado.

    §  Es muy duro y tiene una gran acritud.

    §  Debido a su alta resistencia a la corrosión, es muy empleado como recubrimiento antioxidante

    A)     Cromado brillante: para objetos decorativos

    B)     Cromado duro: para la fabricación de aceros: inoxidables y herramientas

  • titanio Características:

    • Es un metal blanco plateado que resiste 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 400º C.
    • Tiene una densidad de 4,45 kg/dm. El punto de fusión es 1.800º C. 

    ALEACIONES DE MATERIALES NO FÉRRICOS: LATÓN Y BRONCE, ENTRE OTRAS.

    ALEACIONES DE COBRE.-Reciben el nombre de aleaciones pesadas y fundamentalmente se distinguen dos tipos: latones y bronces.

                LATONES: Los latones son aleaciones cobre-cinc, con un contenido de cobre superior al 50

  •  I.                  Latones ordinarios.- Pueden ser: para fundir o para forjar, y se hallan compuestos solamente de cobre y cinc.

    II.               Latones especiales.- Contienen, además de cobre y cinc, otros elementos: aluminio, hierro, plomo, etc., que le aporta propiedades especiales.

    BRONCES: Se denominan bronce a todas las aleaciones del cobre con otro metal, a excepción del cinc, en cuyo caso –como hemos estudiado- se denominan latones. En base a esto, los bronces se clasifican en: ordinarios y especiales.

    I.       Bronces ordinarios.- Se hallan constituidos únicamente por cobre y estaño, variando la proporción de este último entre el 2 y el 20 %.

    Bronces especiales.- Se denominan bronces especiales a los formados por el cobre y otro metal distinto del cinc y el estaño.