MATERIALES DE USO TÉCNICO 1º Bachillerato IES Cristóbal Pérez Pastor 1. Materiales metálicos CLASIFICACIÓN PROPIEDADES ■ Tipo de enlace: metálico ■ Metales férricos: contienen hierro puro o mezclado con trazas de carbono (0,03 % 6,67%). ■ Conductores eléctricos y térmicos ■ Duro y tenaz ■ Se pueden fundir aplicando tratamientos térmicos ■ Maleables oxidación y poco resistentes a la ■ Metales no férricos: no contienen hierro en su composición. 1.1. Materiales férricos CLASIFICACIÓN Hierro puro • Formado por hierro y un porcentaje de carbono inferior al 0,03%. • Material frágil aunque es un material magnético • Se utiliza para construir transformadores y electroimanes Acero • Formado por hierro y un porcentaje de carbono entre 0,03%-2% • Elevada resistencia mecánica y dureza, aunque son frágiles. • Se producen aleaciones de acero con otros elementos en menor proporción (cromo y níquel) para conseguir materiales más resistentes a la oxidación y a las altas temperaturas. Fundiciones • Formado por hierro y un porcentaje de carbono entre 2-6,67% • Elevada dureza, aunque son frágiles y poco dúctiles y fácilmente fundibles. • Resistencia a la corrosión y a los cambios de temperatura. • Las más comunes son las fundiciones grises 1.1. Materiales férricos PROCESO DE OBTENCIÓN DE ACERO Y FUNDICIÓN • Se obtienen en hornos a elevada temperatura. • 1º) Se introduce el mineral de hierro, carbón y piedra caliza triturada por la parte superior del horno. • 2º) Se funden los componentes en la parte central • 3º) Se extrae arrabio (fundición con alto contenido de carbono) por la parte inferior. • 4º) Se somete la fundición a un proceso de afino para reducir el contenido de carbono en un horno convertidor hasta obtener acero. 1.1. Materiales no férricos Material Cobre (Cu) Propiedades -Buen conductor del calor y electricidad -Elevada resistencia a la corrosión -Fácilmente conformable en frío -Dúctil, maleable y fácil de soldar Aleaciones Aplicaciones Bronce (Cu + Sn) Latón (Cu + Zn) -Cables -Conducciones de agua y gas Estaño (Sn) -Dúctil y maleable en frío -Líquido a partir de 400ºC -Se descompone en polvo por debajo de -18ºC -Fácil de trabajar y fundir Bronce (Cu + Sn) Hojalata (Sn -Metal de aporte en como recubrimiento de soldadura blanda acero o hierro) Aluminio (Al) -Elevada resistencia a la corrosión -Buen conductor del calor y la electricidad -Dúctil, maleable y fácil de mecanizar Aleaciones con otros elementos como Cu, Si, Zn, Mn -Aviones, envases y botellas para alimentos, etc. 1.1. Materiales no férricos Material Cinc (Zn) Titanio (Ti) Propiedades -Maleable y dúctil -Buen conductor eléctrico y térmico -Elevada resistencia a la corrosión y a la oxidación -Dúctil y maleable en caliente -Ligero y resistente Aleaciones Latón (Cu + Zn) Aleaciones Aplicaciones -Recubrimiento de otros metales (hierro y acero) – (proceso de galvanizado) -Fuselaje de aviones -Cirugía 2. Materiales cerámicos PROPIEDADES ■ Materiales inorgánicos compuestos por elementos metálicos + no metálicos unidos por enlace iónico-covalente. ■ Elevada dureza, rigidez y punto de fusión. ■ No tienen electrones libres por lo que son menos elásticos y más frágiles que los metales. ■ Baja conductividad eléctrica aplicación en electrónica (condensadores y semiconductores) CLASIFICACIÓN Arcilla -Formado por silicatos de aluminio hidratados. -Aumento de la plasticidad al mezclarlo con agua, por lo que resulta fácilmente moldeable. -Aplicación: construcción (800-1,100ºC) Loza -Mezcla de arcilla, feldespato y sílice. -Aplicaciones: vajillas, azulejos, etc. Porcelana -Formada a partir de caolín y feldespato sometidos a una doble cocción (hasta 1.400ºC). -Aplicación: fabricación de vajillas y sanitarios. 2. Materiales cerámicos CLASIFICACIÓN Gres -Mezcla de arcilla plástica y arena de cuarzo hasta 1.400ºC. -Material impermeable, resistente y opaco. -Aplicación: pavimentos y baldosas. • • • • • • Vidrio Mezcla de óxidos de silicio y óxidos de otros elementos (Na, Ca) junto con caliza y sosa Se enfría rápidamente por lo que no cristaliza y presenta estructura amorfa. No es dúctil ni maleable. No soporta esfuerzos de tracción. Al alcanzar el límite de resistencia se produce su fractura. Es transparente o translúcido. Fibra de vidrio • Hilos de vidrio muy finos solidificados que tienen suficiente flexibilidad. • Aplicación: fibra óptica (telecomunicaciones) Materiales vitrocerámicos • Se obtienen a partir de la transformación de vidrio en una estructura cristalina mediante tratamiento térmico. • Admite ciclos de enfriamiento y calentamiento rápido sin romperse 2. Materiales cerámicos CLASIFICACIÓN Cemento -Tras mezclar roca caliza (componente calcáreo) y arcilla (componente arcilloso), triturada y cocida se obtiene un polvo que se mezcla con agua para formar una pasta que fragua lentamente en contacto con el aire y adquiere resistencia. -El tipo de cemento más conocido es el cemento Portland (esta mezcla se cuece a 1.500 ºC) -Se utiliza para la elaboración de mortero y hormigón. -Requiere un gran consumo energético y la emisión de dióxido de carbono a la atmósfera. Hormigón -Mezcla de arena, agua, grava y cemento. -Elevada resistencia a esfuerzos de compresión, pero no a los de tracción. -En su interior puede incorporar barras de acero que le confieren resistencia a la tracción y flexión (hormigón armado). 3. Materiales poliméricos ¿Qué es un polímero? Son macromoléculas que se forman por la unión de monómeros mediante enlaces covalentes formando largas cadenas de monómeros que son las unidades de repetición. Son compuestos orgánicos. EJEMPLO CLASIFICACIÓN ■ Naturales: biomoléculas formadas por seres vivos. ■ Sintéticos: polimerización a partir de monómeros. Ejemplo: plásticos. 3.2. Polímeros de origen sintético ¿Cómo se forman? La unión de monómeros para formar un polímero se produce mediante reacciones de polimerización: Adición: el monómero de partida es una molécula con doble enlace C = C que se rompe por la presencia de un radical (fase de iniciación). La cadena va creciendo por adición sucesiva del monómero (fase de propagación), hasta que se combinan dos radicales (fase de terminación). Ejemplos: PVC, PE, PP, etc. Condensación: se produce una reacción entre dos monómeros bifuncionales –COOH (grupo carboxílico) o –OH (grupo hidroxilo) + grupo amino (NH2). Ejemplos: PA 6.6, PUR, PC, resinas epoxi. 3.2. Polímeros de origen sintético Clasificación PE = Polietileno PP = Polipropileno POM = Polioximetileno PA = Poliamida (nylon) PTFE = Politetrafluoroetileno (o Teflón) PC = Policarbonato PMMA = Polimetacrilato de metilo PS = Poliestireno PVC = Policloruro de vinilo PUR = Poliuretano UP = Resina de poliéster MF = Resinas melamina – formaldehído 3.2. Polímeros de origen sintético Clasificación 3.3. Clasificación de polímeros de origen sintético Clasificación Termoplásticos Las cadenas interaccionan solo por fuerzas intermoleculares, sin que haya enlaces covalentes entre ellas (cadenas moleculares independientes). • Amorfos: cadenas muy ramificadas por lo que no se empaquetan con orden estructural y son transparentes. Ejemplos: PC, PMMA, PS, PVC. • Parcialmente cristalinos: cadenas muy lineales por lo que se empaquetan formando regiones cristalinas (parciales). Ejemplos: PE, PP, POM, PA, PTFE. 3.3. Clasificación de polímeros de origen sintético Clasificación Elastómeros Existen enlaces covalentes entre cadenas (cadenas moleculares entrecruzadas) pero grado de entrecruzamiento bajo. • No se disuelven • No funden • Sí se hinchan (ej. con agua) • Ejemplos: PUR, caucho natural y sintético (SBR) vulcanizados, etc. -Reticulación: reacción química que permite formar enlaces covalentes entre las cadenas de polímero para dar lugar a un elastómero o un termoestable. Para ello, se utilizan agentes reticulantes como peróxidos. -Vulcanización: caso concreto de reticulación del caucho utilizando como agente reticulante azufre. 3.3. Clasificación de polímeros de origen sintético Clasificación Termoestables Existen enlaces covalentes entre cadenas (cadenas moleculares entrecruzadas) con grado de entrecruzamiento alto • No se disuelven • No funden • No se hinchan • Muy duros y rígidos, pero frágiles • Ejemplos: resinas (UP, PF, MF, EP)
