Materiales Metálicos 2do. Ingeniería Mecánica MATERIALES METALICOS INTRODUCCION Ing. Víctor Gómez U. T. N Facultad Regional Tucumán
OBJETIVOS DE LA MATERIA -Estructuras interna y cristalográfica de los materiales. -Relación de la estructura interna con las propiedades de los materiales. -Procesos para la obtención de los productos siderúrgicos, desde la materia prima hasta obtención del producto final. -Variaciones de la red cristalina y estructura granular por la aplicación de tratamientos mecánicos, térmicos o químicos. -Criterios para seleccionar cada tratamiento en función de las propiedades mecánicas y tecnológicas necesarias en cada aplicación. -Conocer los procesos mas importantes de soldadura, los consumibles y la función de sus componentes. -Conocer las características y propiedades de las distintas aleaciones no ferrosas, su variación con los tratamientos. Sus aplicaciones. Metalurgia: Ciencia aplicada cuyo objeto es el estudio de las operaciones tendientes a la preparación, tratamiento (físico/químico) y producción de metales y sus aleaciones. Siderurgia: Tecnología relacionada con la producción del hierro y sus aleaciones, en especial las que contienen un pequeño porcentaje de carbono, que constituyen los aceros
INTRODUCCION - Importancia de los materiales en nuestra cultura. - Aplicación de los materiales en el transporte, la vestimenta, la comunicación, la alimentación, etc. El hombre en sus orígenes y los materiales. - El hombre y el descubrimiento de técnicas para producir materiales con propiedades superiores al de los naturales. - Mejoramiento de las propiedades de los metales por el uso del calor y de otras sustancias. Método de prueba y error. - Últimos 100 años. Direccionamiento hacia las propiedades tecnológicas útiles. Los materiales metálicos Esta disciplina implica estudiar la relación entre la estructura y las propiedades de los metales. - Estructura: A nivel atómico, la estructura se refiere a la organización de átomos y moléculas entre si. El siguiente gran dominio estructural, es el que contiene grandes grupos de átomos enlazados entre si y que se denomina Microscópico o sea, que puede observarse con algún tipo de microscopio. Finalmente, los elementos estructurales que pueden observarse a simple vista y que se denominan Macroscópicos. - Propiedades: Las definiciones de las propiedades suelen ser independientes de la forma y tamaño del material. Las propiedades importantes de los materiales sólidos se agrupan en las siguientes categorías, mecánicas, eléctricas, térmicas, magnéticas, ópticas y químicas. - Las propiedades mecánicas relacionan la deformación con la carga o fuerza aplicada, como por ejemplo el módulo elástico y la resistencia. - Las propiedades eléctricas, tales como la conductividad eléctrica y constante dieléctrica, el estimulo es un campo eléctrico. - El comportamiento térmico de los sólidos se representa en función de la capacidad calorífica y la conductividad térmica. - Las propiedades magnéticas se refieren a la respuestas de un material frente a la influencia de un campo magnético. - Las propiedades ópticas, el estímulo es la radiación electromagnética o lumínica; el índice de refracción y la reflectividad son propiedades ópticas representativas. - Las propiedades químicas indican la reactividad química de un material.
Por que estudiamos los materiales metálicos: Ingenieros y técnicos de las diferentes ramas se encontrarán con problemas de diseño o aplicación en cualquier momento de su vida profesional. A menudo el problema que se presenta es el de la elección del material mas adecuado de entre los miles de materiales disponibles. La decisión final dependerá de varios factores, por ahora mencionamos dos. Primero, una vez determinadas las condiciones de servicio, se caracterizarán las propiedades requeridas del material a utilizar, claro casi nunca este material llenará todas las necesidades impuestas por la aplicación, pero siempre se encontrará una solución de compromiso. El ejemplo clásico lo constituyen la resistencia y la ductilidad, un material de alta resistencia tiene ductilidad limitada. Por lo que habrá que establecer un compromiso razonable entre estas propiedades. Segundo, esta consideración se refiere a la degradación que el material experimenta en servicio, ya sea por elevadas temperaturas o por los ambientes corrosivos los cuales disminuyen considerablemente la resistencia mecánica. Relación Técnica / Económica: Finalmente, la consideración mas convincente es probablemente la económica. Un material puede reunir todas las condiciones requeridas pero, puede resultar demasiado caro y en este punto se debe analizar el compromiso técnico económico que requiere cualquier emprendimiento.
Metales Son aquellos que están compuestos básicamente por uno o más metales, aunque pueden contener otros componentes. La mayoría de las propiedades de los metales se atribuyen a los electrones. Los metales conducen perfectamente el calor y la electricidad y son opacos a luz visible. Los metales son resistentes y a su vez deformables. - Materiales férricos Aquellos cuyo principal componente es el hierro. - Materiales no férricos Los que se obtienen de otros metales que no sea el hierro. Suelen ser sólidos a temperatura ambiente, excepto el mercurio, que es líquido. Todo metal tiene un punto de fusión, que es la temperatura a la cual el metal pasa de sólido a líquido. Son maleables y dúctiles: pueden deformarse para formar láminas y alambres sin sufrir roturas. Oro, Plata y Bronce son los más dúctiles y maleables. Ductilidad es la propiedad que presentan algunos metales y aleaciones cuando, bajo la acción de una fuerza, pueden estirarse sin romperse permitiendo obtener alambres o hilos. Maleabilidad: Propiedad que junto a la ductilidad presentan los cuerpos a ser labrados por deformación. Se diferencia de aquélla en que mientras la ductilidad se refiere a la obtención de hilos, la maleabilidad permite la obtención de delgadas láminas de material sin que éste se rompa, teniendo en común que no existe ningún método para cuantificarlas. Aleaciones: Material metálico que se obtiene al fundir y dejar que se solidifique una mezcla de un metal con otros materiales (normalmente otros metales). Ejemplo: Latón = Cobre + Cinc - Más dureza y resistencia eléctrica que cada metal por separado.
La torre EIFFEL - Ubicación: Campo de Marte, a orillas del río Sena. Paris Francia. - Altura: 300 m mas una antena actual, 325 m. Fue, la estructura mas alta del mundo durante 40 años. - Peso: 7300 Tn mas 2.700 tn agregadas luego, por restaurante, tiendas, museos. - Material: Esta construida en hierro pudelado con un contenido de C entre 0,05 a 0,25. Tiene 2.5 millones de remaches. Cada 5 años se aplican 50 tn de pintura. Tiene cimientos de mas de 30 m de profundidad y trabajaron mas de 200 obreros. - Inauguración: 31 de Marzo de 1889. - Autor: Ing. Gustave Eiffel. - Otra obra: También construyo la estructura de la Estatua de la Libertad, en Nueva York La torre es uno de los monumentos mas visitados del mundo con casi 7 millones de visitantes por año.
ALGUNOS EJEMPLOS DE FALLAS O MAL ELECCION DEL MATERIAL Navíos LIBERTY 1.940 100 c / problemas Un puente en USA Gasoducto en Siberia
SIDERURGIA OBTECION DEL ACERO Esquema de obtención de acero, que es el producto metálico mas empleado en el mundo en cuanto a su aplicación en todo tipo de industria, construcciones civiles, etc.