Materiales Metalicos
CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES MÉTALICOS
Latón: Se utiliza en los coches en los bornes de bateria y antiguamente se utilizaba en las bocinas de los coches ya vemos que no tiene nada que ver con las actuales bocinas
El latón es una aleación de cobre y zinc.
Las proporciones de cobre y zinc pueden variar para crear una variedad
de latones con propiedades diversas. En los latones industriales el
porcentaje de Zn se mantiene siempre inferior al 20%. Su composición
influye en las características mecánicas, la fusibilidad y la capacidad
de conformación por fundición, forja, troquelado y mecanizado. En frío,
los lingotes obtenidos pueden transformarse en láminas de diferentes espesores, varillas o cortarse en tiras susceptibles de estirarse para fabricar alambres. Su densidad también depende de su composición. En general, la densidad del latón ronda entre 8,4 g/cm³ y 8,7 g/cm³.
Aluminio: Hoy en dia el aluminio en los coches es muy utulizado desde llantas,chasis, carrocerias, etc.
El aluminio es un elemento químico, de símbolo Al y número atómico 13. Se trata de un metal no ferromagnético.
Es el tercer elemento más común encontrado en la tierra. Los
compuestos de aluminio forman el 8% de la corteza de la tierra y se
encuentran presentes en la mayoría de las rocas, de la vegetación y de
los animales. En estado natural se encuentra en muchos silicatos (feldespatos, plagioclasas y micas). Como metal se extrae únicamente del mineral conocido con el nombre de bauxita, por transformación primero en alúmina mediante el proceso Bayer y a continuación en aluminio metálico mediante electrólisis. Es buen conductor de la electricidad y del calor, se mecaniza con facilidad y es muy barato. Por todo ello es desde mediados del siglo XX el metal que más se utiliza después del acero.
El principal inconveniente para su obtención reside en la elevada cantidad de energía eléctrica
que requiere su producción. Este problema se compensa por su bajo coste
de reciclado, su extendida vida útil y la estabilidad de su precio.
Hierro: El hierro se emplea mucho en los coches, sobre todo en los motores aunque se empiezan a sustitituir por su elevado peso, pero todabia hay algunos que se siguen utilizando
como bloques motor, arbol de levas, cigueñal..., los cuales se les conoce como de hierro fundido o fundición
El hierro es un elemento químico de número atómico 26 situado en el grupo 8, periodo 4 de la tabla periódica de los elementos. Su símbolo es Fe y tiene una masa atómica de 55,6 u.
Este metal de transición es el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre, representando un 5% y, entre los metales, sólo el aluminio es más abundante. El núcleo de la Tierra está formado principalmente por hierro y níquel, generando al moverse un campo magnético. Ha sido históricamente muy importante, y un período de la historia recibe el nombre de Edad de Hierro. En cosmología, es un metal muy especial, pues es el metal más pesado que puede producir la fusión en el núcleo de estrellas masivas; los elementos más pesados que el hierro solo pueden crearse en supernovas..
Es un metal maleable, de color gris plateado y presenta propiedades magnéticas; es ferromagnético a temperatura ambiente y presión atmosférica. Es extremadamente duro y denso.
Se encuentra en la naturaleza formando parte de numerosos minerales,
entre ellos muchos óxidos, y raramente se encuentra libre. Para obtener
hierro en estado elemental, los óxidos se reducen con carbono y luego es sometido a un proceso de refinado para eliminar las impurezas presentes.
Es el elemento más pesado que se produce exotérmicamente por fusión, y
el más ligero que se produce a través de una fisión, debido a que su
núcleo tiene la más alta energía de enlace por nucleón
(energía necesaria para separar del núcleo un neutrón o un protón); por
lo tanto, el núcleo más estable es el del hierro-56 (con 30 neutrones).
Bronce : Se emplea en los sincronizadores o conos de fricción de las cajas de cambio manuales
Se utiliza en los sincronizadores porque es un material blando y necesitamos esa propiedad para frenar los piñones y conseguir engranarles
Bronce es toda aleación metálica de cobre y estaño en la que el primero constituye su base y el segundo aparece en una proporción del 3 al 20 %.
Metal galvanizado:
El galvanizado o galvanización es el proceso electroquímico por el cual se puede cubrir un metal con otro. Se denomina galvanización pues este proceso se desarrolló a partir del trabajo de Luigi Galvani, quien descubrió en sus experimentos que si se pone en contacto un metal con una pata cercenada de una rana, ésta se contrae
como si estuviese viva; posteriormente se dio cuenta de que cada metal
presentaba un grado diferente de reacción en la pata de rana, lo que
implica que cada metal tiene una carga eléctrica diferente.
Más tarde ordenó los metales según su carga y descubrió que puede
recubrirse un metal con otro, aprovechando esta cualidad (siempre
depositando un metal de carga mayor sobre otro de carga menor).
De su descubrimiento se desarrolló más tarde el galvanizado, la galvanotecnia, y luego la galvanoplastia.
La función del galvanizado es proteger la superficie del metal sobre el cual se realiza el proceso.
El galvanizado más común consiste en depositar una capa de zinc (Zn) sobre hierro
(Fe); ya que, al ser el zinc más oxidable, menos noble, que el hierro y
generar un óxido estable, protege al hierro de la oxidación al
exponerse al oxígeno del aire.
Se usa de modo general en tuberías
para la conducción de agua cuya temperatura no sobrepase los 60 °C ya
que entonces se invierte la polaridad del zinc respecto del acero del
tubo y este se corroe en vez de estar protegido por el zinc.
Acero galvanizado se utiliza en el coche en el cable de embrague o cable de aceleador, incluso en cables de tiradores para abrir maleteros, capos, elavalunas antuguios, etc.
Acero:
El término acero es una aleación de hierro con una cantidad de carbono
variable entre el 0,03% y el 1,075% en peso de su composición,
dependiendo del grado. Si la aleación posee una concentración de carbono
mayor al 2,0% se producen fundiciones que, en oposición al acero, son mucho más frágiles y no es posible forjarlas sino que deben ser moldeadas.
La diferencia principal entre el hierro y el acero se halla en el
porcentaje del carbono: el acero es hierro con un porcentaje de carbono
de entre el 0,03% y el 1,075%, a partir de este porcentaje se consideran
otras aleaciones con hierro.
El acero conserva las características metálicas del hierro en estado
puro, pero la adición de carbono y de otros elementos tanto metálicos
como no metálicos mejora sus propiedades físico-químicas.
Existen muchos tipos de aceros: Aceros al silicio, aceros de cementación, aceros inoxidables
e aceros estructurales. Usualmente estas
aleaciones de hierro se engloban bajo la denominación genérica de aceros especiales,
razón por la que aquí se ha adoptado la definición de los comunes o "al
carbono" que además de ser los primeros fabricados y los más empleados, sirvieron de base para los demás. Acero: «un compuesto de hierro y otra sustancia que incrementa su resistencia».
En algunos coches se emplea acero en llantas de chapa, piezas de motor como bielas, pistones para motores diesel, etc.
Cobre:
El cobre, cuyo símbolo es Cu, es el elemento químico de número atómico 29. Se trata de un metal de transición de color rojizo y brillo metálico que, junto con la plata y el oro, forma parte de la llamada familia del cobre, se caracteriza por ser uno de los mejores conductores de electricidad (el segundo después de la plata). Gracias a su alta conductividad eléctrica, ductilidad y maleabilidad, se ha convertido en el material más utilizado para fabricar cables eléctricos y otros componentes eléctricos y electrónicos.
El cobre es el tercer metal más utilizado en el mundo, por detrás del hierro y el aluminio.
El cobre en los vehiculos se emplea en el cableado y en motores electricos y alternadores
CLASIFICACION DE MATERIALES METALICOS
ELEMENTOS PUROS: Aquel elemento cuya concentración es mayor al 99%
ALEACIONES: Es la combinacion de dos o mas elementos, de los cuales al menos uno es metalico e imparte las propiedades metalicas al material. Estas las hay: - FERROSAS -NO FERROSAS
ALEACIONES
FERROSAS: Aceros (Es una aleacion Fe-C (Hierro-Carbono), cuyo contenido de carbono es de 0.008 a 2.0%)
FUNDICIONES: Es una aleación Fe-C (Hierro-Carbono), cuyo contenido de carbono es de 2.0 a 6.67%)
Clasificación
de los aceros, según elcontenido de carbono
Bajo carbono
(hasta 0.25%)
Medio contenido de carbono (0.25 –0.55%)
Alto carbono
(más de 0.55%)
ACEROS ALEADOS
-Baja
aleación (suma de elementos aleantesmenor a 10%)
-Alta
aleación:
a) Aceros
Inoxidables
b) Aceros
refractarios
c) Aceros grado
herramienta
d) Aceros
aplicaciones especiales
ELEMENTO DE ALEACION: Es un elemento adicionado Inten-cionalmente al acero para modificar y mejorar sus propiedades químicas y mecánicas.
ACEROS INOXIDABLES
Un acero
inoxidable es una aleación hierro-carbono, donde se tiene laadición de cromo en
un contenido porcentual nominal mínimo de 12%.
a)Ferríticos
(AISI 400)
b)Martensíticos
(AISI 400 y 500)
c)Austeníticos
(AISI 200 y 300)
a) Aceros
Inoxidables Ferriticos
Contenidos
de cromo de 12-18% en combinación con bajos contenidos de carbono.
Su
resistencia a la corrosión es de moderada a buena.
Magnéticos,
no endurecibles por TTT y siempre son utilizados en la condición de recocido.
Su
soldabilidad es muy baja por lo que su uso se encuentra limitado a espesores
bajos (láminas).
b) Aceros
Inoxidables Martensíticos
Contenidos
de cromo de 12-18% y carbono de0.1 a 1.2%
Resistencia
moderada a la corrosión
Endurecibles
por TTT
Baja
soldabilidad
Magnéticos
c) Aceros
Inoxidables Austeníticos
Cromo 18%, Níquel
8% y Carbono 0.1%
Excelente
resistencia a la corrosión
No son
endurecibles por TTT, pero pueden incrementar su dureza por trabajado en frio
Excelente
soldabilidad y maleabilidad
No son
magnéticos y son funcionales en temperaturas extremas (temperaturas criogénicas
y temperaturas de hasta 925ºC)
HIERRO GRIS
Es el más
común de los hierros colados
Parte del
carbono (libre) se encuentra en forma de hojuelas o laminillas de grafito
distribuidas y orientadas de forma más o menos al azar
La razón por
la cual el C se encuentra en forma de grafito es la presencia de Si en
cantidades de 1.0 a 2.5%
La matriz
(perlítica o ferrítica) depende de la velocidad de enfriamiento (TTT)
La velocidad
de enfriamiento puede obstaculizar la formación de grafito
HIERRO
NODULAR
En este tipo
de hierro el grafito se presenta en forma es feroidal, lo cual se logra con la
adición de elementos como Mg o Ce (inoculantes) en el baño fundido.
La
estructura depende de la composición química, delos inoculantes, de la forma de
aplicar éstos y de la velocidad de enfriamiento.
Este tipo de
material presenta gran aplicación en la Industria Automotriz.
ALUMINIO Y
SUS ALEACIONES
Baja
densidad (aprox. 2.9 g/cm 3), un tercio de la del acero, lo que da como resultado
una alta relación peso – resistencia
Buena
conductividad térmica y eléctrica
Buena
resistencia a la corrosión por la formación de un capa de óxido resistente y de
buena adherencia
Excelente
ductilidad lo que permite su conformado mecánico por distintos métodos
Buena
soldabilidad en la mayoría de sus aleaciones
Son no
tóxicas y no magnéticas
COBRE Y SUS
ALEACIONES
Alta
maleabilidad
Resistencia
mecánica
Resistencia
a la corrosión
Buena
maquinabilidad
Excelente
conductividad térmica y eléctrica
De acuerdo a
la clasificación UNS, las aleacionesC-10100 a C-79900 corresponden a productos forjados;
mientras que las C-80000 a C-99000corresponden a productos fundidos
COBRE Y SUS
ALEACIONES
Grupos
principales:
I. Cobre
comercialmente puro (99.3% min)
II. Aleaciones
con pequeños porcentajes de elementos aleantes
III. Aleaciones
Cu-Zn (Cobre-Cinc) -> Latones
IV. Aleaciones
Cu-Sn (Cobre-Estaño) -> Bronces
V. Aleaciones
Cu-Ni (Cobre-Niquel) -> Cuproníqueles
VI. Aleaciones
Cu-Ni-Zn (Cobre-Niquel-Cinc) -> Alpacas o plata alemana
ENLACE METÁLICO:
Un enlace metálico es un enlace químico que mantiene unidos los átomos (unión entre núcleos atómicos y los electrones de valencia, que se juntan alrededor de éstos como una nube) de los metales entre sí.
El enlace metálico es característico de los elementos metálicos. Es un
enlace fuerte, primario, que se forma entre elementos de la misma
especie. Al estar los átomos tan cercanos unos de otros, interaccionan
sus núcleos junto con sus nubes electrónicas, empaquetándose en las tres
dimensiones, por lo que quedan los núcleos rodeados de tales nubes.
Estos electrones libres son los responsables de que los metales
presenten una elevada conductividad eléctrica y térmica,
ya que estos se pueden mover con facilidad si se ponen en contacto con
una fuente eléctrica. Los metales generalmente presentan brillo y son maleables.
Los elementos con un enlace metálico están compartiendo un gran número
de electrones de valencia, formando un mar de electrones rodeando un
enrejado gigante de cationes.
Muchos de los metales tienen puntos de fusión más altos que otros
elementos no metálicos, por lo que se puede inferir que hay enlaces más
fuertes entre los distintos átomos que los componen. La vinculación
metálica es no polar, apenas hay diferencia de electronegatividad
entre los átomos que participan en la interacción de la vinculación (en
los metales, elementales puros) o muy poca (en las aleaciones), y los
electrones implicados en lo que constituye la interacción a través de la
estructura cristalina del metal. El enlace metálico explica muchas
características físicas de metales, tales como maleabilidad, ductilidad, buenos en la conducción de calor y electricidad, y con brillo o lustre (devuelven la mayor parte de la energía lumínica que reciben).
Los elementos
pueden clasificarse de manera general en: metales y no metales.
La mayoría de los elementos son metales, algunos se encuentran en las
sustancias más diversas y útiles.
En épocas antiguas se conocieron siete
metales: oro, cobre, plata, mercurio, estaño, hierro y plomo. Asimismo,
nombres y símbolos estaban relacionados con los astros: el Sol con el oro, la
Luna con la plata, Venus con el cobre, etcétera.
Aproximadamente tres cuartas partes de los elementos son metálicos y –aun
cuando sus propiedades químicas y físicas son diversas y variadas– poseen
muchas características comunes, tanto en su estado elemental como en sus
compuestos.
CARACTERÍSTICAS
Y PROPIEDDES FÍSICAS DE LOS METALES
-Su
estado físico es sólido a excepción del mercurio que es líquido.
-Presentan un brillo
característico en su superficie (brillo metálico).
-Son dúctiles (se les puede
transformar en alambres) y maleables (se pueden transformar en láminas).
-Son buenos conductores del
calor y la electricidad.
-Son tenaces (la mayoría de
ellos se resisten a la ruptura).
-Su densidad es elevada si se
compara con las de los no metales.
-Se pueden hacer aleaciones
(fundir y mezclar dos o más metales).
A continuación se presentan una serie de elementos metálicos de la tabla
periódica con sus principales características y propiedades físicas.
Cobre (Cu)
propiedades y características físicas. Su densidad es de 8.90 g/cm3.
-Metal de color rojizo, sólido.
-Dúctil y maleable.
-Tenaz.
Después del oro y la plata es
el que conduce mejor calor y electricidad.
Sus principales aleaciones son:
latón (67% cobre y 33% zinc). Latón blanco (más de 50%
de zinc con cobre). Plata nueva (Cu, Zn y Ni). Constantán (Cu y Ni) y
bronce (cobre y estaño).
Plata (Ag)
propiedades y características físicas. Su densidad es de 10.5 g/cm3.
-Metal
blanco puro, sólido.
-Tenaz.
-Muy dúctil y muy maleable.
Segundo conductor
del calor y la electricidad.
Sus principales aleaciones
son: con plomo, oro y cobre forma aleaciones en toda
proporción. Con el cobre las más usuales
son: en monedas (335 y 900 partes de plata, por 165 y 100
de cobre). En orfebrería (800 a 950 milésimas de plata).
CARACTERÍSTICAS
Y PROPIEDADES QUÍMICAS DE LOS METALES
Su molécula está formada por un
átomo.
Sus átomos tienen 1,
2 o 3 electrones que pueden participar en un enlace químico.
Al ionozarse
(proceso para producir iones; átomos con
carga eléctrica) adquieren carga eléctrica positiva.
A continuación se presentan los elementos metálicos de la tabla periódica con
sus principales características y propiedades químicas.
Metales de la familia 2 de los alcalinotérreos (elementos representativos)
Magnesio (Mg) propiedades químicas esenciales
Al quemarse se obtiene
una llama muy brillante (se produce óxido de magnesio).
Arde también en presencia del
vapor de agua, óxido de carbono, anhídrido
carbónico, cloro, bromo, azufre y yodo combinándose.
Calcio (Ca)
propiedades químicas esenciales
En presencia del oxígeno forma
óxido de calio.
Las sales de calcio dan a la
flama una coloración anaranjada.
ESTRUCTURA INTERNA DE LOS MATERIALES
Los
materiales están formados por varios elementos.
Molécula: Es la mínima proporción de la materia
que conserva las propiedades de un material.
Átomo: El átomo es la unidad de
materia más pequeña de un elemento químico que mantiene su
identidad o sus propiedades, y que no es posible dividir mediante procesos
químicos.
Pero lo que
le da sus propiedades es su estructura cristalina.
La estructura física de
los sólidos es gracias a la colocación de sus
átomos, moléculas y las fuerzas que las unen.
Dependiendo de cómo sean las
celdas de los cristales hay 7 sistemas cristalinos y 14 retículos
espaciales diferentes.
Los cuerpos
sólidos se pueden presentar en dos estados fundamentales:
-Cristalino.
Cuando están
constituidos por átomos perfectamente ordenados en el espacio. En este grupo se
encuentran englobados los metales, los materiales
cerámicos y
algunos polímeros que poseen regularidad suficiente.
-Amorfo.
Cuando
solamente presentan un a ordenación espacial a corta distancia. Es el caso de
los vidrios y de los polímeros vítreos.
La
estructura espacial de un sólido cristalino se construye a partir de una unidad
repetitiva o celda unidad.
En los
vértices de estas celdas unidad se sitúan los átomos. La repetición de las
celdas en el espacio da lugar a las llamadas redes cristalinas simples.
También
existe la posibilidad de situarátomos en los centros de las celdas (red
cristalina centrada) o de las caras (red cristalina de caras centradas).
Conviene
destacar que la mayor parte de los metales de interés industrial únicamente cristalizan
en tres tipos de redes
PUREZA Y ALEACIONES:
La pureza es la ausencia de impureza, suciedad o contaminantes que tienen los metales.
La ley es una unidad de medida que define la pureza de los metales preciosos, describiendo la cantidad de oro o plata finos en las ligas de barras, joyas o monedas. En la antigüedad, la Edad Media y los tiempos modernos hasta la adopción del sistema métrico decimal, la ley del oro se medía en quilates y la de la plata en dineros y granos.
El oro puro tiene 24 quilates y la plata pura 12 dineros. Aunque el
oro de 24 quilates y la plata de 12 dineros se consideran puros,
cualquier metal, por puro que sea, contiene una pequeña cantidad de
impurezas debido a las propiedades químicas y físicas de la obtención de
este. Por tanto, el oro puro de 24 quilates, o la plata pura, tienen
999 milésimas en vez de 1000. Cada quilate equivale a 41,666 milésimas, o
4 granos de 10,41 milésimas; cada dinero a 83,333 milésimas, o 24 granos de 3,472 milésimas.
Aunque la calidad del oro de 24 quilates es habitualmente de un 99,9%
de pureza (medida que también es llamada como 3N debido al número de
nueves), se ha llegado a conseguir, a través de refinados, oro de 24
quilates con calidad 4N (99,99%) o 6N (99,9999%), esta última conseguida
por Perth Mint en 1957. En España se considera plata de ley la que tiene una ley de 999, 925 y 800 milésimas.
Una aleación es una combinación, de propiedades metálicas, que
está compuesta de dos o más elementos, de los cuales, al menos uno es
un metal.
Las aleaciones están constituidas por elementos metálicos como Fe (hierro), Al (aluminio), Cu (cobre), Pb (plomo), ejemplos concretos de una amplia gama de metales que se pueden alear. El elemento aleante puede ser no metálico, como: P (fósforo), C (carbono), Si (silicio), S (azufre), As (arsénico).
Mayoritariamente las aleaciones son consideradas mezclas, al no producirse enlaces estables entre los átomos de los elementos involucrados. Excepcionalmente, algunas aleaciones generan compuestos químicos
BREVE HISTORIA DE LA HUMANIDAD RELACIONADA CON LOS MATERIALES METÁLICOS
A lo largo
de la historia, desde su aparición en la Tierra, el ser humano se ha ayudado de
instrumentos para modificar la naturaleza a su favor. En este sentido, la
historia del hombre es una historia de la técnica.
Desde muy
temprano el hombre utilizó los materiales disponibles a su alrededor: palos, piedras,
pieles, huesos... para mejorar su hábitat, fabricar herramientas y armas, etc.
pero sin
modificar
sus propiedades estructurales.
No es esto
lo que ocurre con los metales. La mayor parte de los metales requieren, para
ser utilizados, de una compleja elaboración. En este sentido, la aparición de
la metalurgia es un hecho reciente, desde el punto de vista histórico, pero de
tal importancia para el ser humano que no sería posible entender sin él las
sociedades contemporáneas.
En 1836 el
danés C. J. Thomsen expone un sistema de clasificación de los materiales prehistóricos,
proponiendo que se dividan según provengan de la Edad de Piedra, de la Edad del
Bronce o de la Edad del Hierro. Hoy en día, dicha clasificación sigue vigente. Etapa
Premetalúrgica.
El hombre
prehistórico se vio atraído desde épocas tempranas por los minerales metálicos,
por su singularidad o belleza, como en el caso de la malaquita (mineral de
cobre), y en otros por su capacidad para utilizarlos en la decoración del cuerpo,
tejidos o diversas superficies, caso del ocre (palabra genérica que designa
diferentes óxidos de hierro), muy frecuentemente asociado a yacimientos
paleolíticos.
El primer
metal que se trabajó, sin duda por la facilidad de hacerlo, fue el cobre
nativo. Las primeras evidencias de su trabajo las hallamos en el Tell de Sialk
(Irán) y en Cayönü Tepesi (Anatolia), en tiempos del VIII al VII Milenio a C.
El cobre nativo se puede trabajar en frío, por martillado, pero también se
puede calentar (a una temperatura de 200 a 300º C), para aumentar su
maleabilidad y disminuir su fragilidad. Sin embargo, lafusión del cobre
requiere de una temperatura de 1083º C, lo que no está claro si se consiguió antes
de la reducción del mineral, que no necesita temperaturas tan elevadas. Lo
cierto es que el cobre, nativo o mineral, se fundió y se introdujo en moldes ya
en el V Milenio a C., tal como aparece en Susa.
Otros
metales trabajados de manera premetalúrgica son el oro, que es fácil de
trabajar por martillado a partir de las pepitas; el platino y la plata nativa, muy
escasa en estado natural. Tradicionalmente, se ha considerado la aparición de
la metalurgia como el hito que marca un antes y un después en la prehistoria.
Edad del
Bronce
Aparecen las
aleaciones, siendo la más importante la del cobre con estaño, es decir el
bronce. El estaño adquiere su valor metalúrgico por su asociación con el cobre.
Añadiendo al cobre un 10% de estaño se obtienen varias ventajas en el material
resultante como es disminuir la temperatura de fusión la obtención de un metal fundido
de una gran fluidez y, por supuesto, la mayor dureza del bronce que del cobre.
Sin embargo un exceso de estaño, más de un 13%, vuelve al bronce quebradizo lo
que lo hace inservible para objetos utilitarios.
La
imposición del bronce hace que las armas sean cada vez más numerosas y más
útiles para la guerra. El bronce conoció enormes éxitos con la aparición de los
primeros grandes imperios como los orientales, el del Egipto faraónico o el de
la Creta minoica. Edad del Hierro
Los primeros
en entrar en la Edad del Hierro fueron los hititas. Aunque el trabajo del
hierro es el más difícil de realizar de entre todos los metales, las
posibilidades que ofrece, su mayor eficacia y la dificultad de abastecerse de
cobre y estaño hicieron que el hierro substituyera a las labores asociadas al
cobre de manera bastante rápida.
Estas
circunstancias estimularon el perfeccionamiento de la siderurgia, que llevaron
a que en épocas prehistóricas se consiguieran temperaturas de hasta 1.300º C.
El mineral de hierro es muy abundante en la tierra, supone el 5% del peso de la
corteza terrestre, por lo que su aprovisionamiento no es difícil, pero sin
embargo,son necesarios combustibles de una alta capacidad calorífica para su
reducción, generalmente se utilizó el carbón vegetal.
La
imposición del bronce hace que las armas sean cada vez más numerosas y más
útiles para la guerra. El bronce conoció enormes éxitos con la aparición de los
primeros grandes imperios como los orientales, el del Egipto faraónico o el de
la Creta minoica.
Edad del
Hierro
Los primeros
en entrar en la Edad del Hierro fueron los hititas. Aunque el trabajo del
hierro es el más difícil de realizar de entre todos los metales, las
posibilidades que ofrece, su mayor eficacia y la dificultad de abastecerse de
cobre y estaño hicieron que el hierro substituyera a las labores asociadas al
cobre de manera bastante rápida.
Estas
circunstancias estimularon el perfeccionamiento de la siderurgia, que llevaron
a que en épocas prehistóricas se consiguieran temperaturas de hasta 1.300º C.
El mineral de hierro es muy abundante en la tierra, supone el 5% del peso de la
corteza terrestre, por lo que su aprovisionamiento no es difícil, pero sin
embargo, son necesarios combustibles de una alta capacidad calorífica para su
reducción, generalmente se utilizó el carbón vegetal.
EXTRACCIÓN, PRODUCCIÓN Y RECICLADO DE MATERIALES METÁLICOS
EXTRACCIÓN:.jpg)
Extracción de minerales los minerales se extraen de mineras y canteras.
Las minas ycanteras a cielo abierto mueven una gran cantidad de tierra, generando grandes cantidades de polvo y una agresión radical en el paisaje.
Los
minerales son piedras que generalmente se encuentran en forma de compuestos
insolubles (sulfuros), lo que se hace para obtener el metal, según el método
tradicional, es moler los minerales que contienen metales de interés y después
disolverlos con cianuro. Sin embargo, el uso de este material no permite que
los metales se disuelvan bien y además produce gases tóxicos. En la siguiente
etapa que es la reducción, se mezcla zinc o aluminio con la solución que se
obtiene de la etapa anterior para recuperar el metal, de tal forma éste queda
adherido al fondo del recipiente, después de separa y posteriormente se funde.
Con este procedimiento se recuperan cantidades inferiores al cinco por ciento
del metal de valor.
En el proceso de extracción minera se utilizan diferentes métodos y técnicas, veamos algunos de ellos:
- Extracción de mineral a cielo abierto: se
realiza cuando el yacimiento puede ser explotado en la superficie;
tales son los casos de las minas de hierro en Cerro Bolívar y El Pao o
las minas de bauxita en Los Pijiguaos en Guayana.
- Extracción de mineral del subsuelo: cuando se trata de excavar a cierta profundidad para extraer el rnineral, por lo general el carbón se extrae en esa forma.
- Extracción por cernido: se
refiere a la búsqueda de minerales en la tierra o arena, cerniéndola y
pasándola por corrientes de agua como lo hacen los mineros al buscar
diamantes u otras piedras preciosas.
- Extracción por bombeo: se
refiere a la remoción de grandes cantidades de arena desde el fondo de
los ríos para obtener diamantes, otras piedras preciosas u oro.
TRANSFORMACIÓN :
El acero es
uno de los metales que origina una potente actividad en el sector. En la
actualidad, entre las empresas más sobresalientes, habría que destacar los nombres
de CSI Transformados que con la fabricación de tubos de acero y estirado en
frío mantiene una posición destacada en su mercado específico con productos
como bobinas, flejes y chapas de acero laminados en frío y galvanizados además
de flejes y perfiles de acero pintado así como tubos de acero soldados
longitudinalmente, y, chapas perfiladas y paneles
Las técnicas de trasnformación de los materiales se basan en las propiedades de los mismos.Por las características de los metales podemos aplicar las siguientes técnicas de transformación:
- Forja: Es la técnica de trabajo más primitiva,
en ella el metal se calienta al rojo vivo para luego darle la forma deseada a
golpe de martillo.
- Matizado, estampado y troquelado: A medida que
fue necesario producir un gran número de piezas iguales, fueron creándose
nuevos métodos de forja basados en la utilización de moldes o matrices. El
metal a forjar se comprime con una prensa hasta que adquiere la forma de la
matriz.
- Laminado: Es otra variedad de la forja, se
trabaja el metal en caliente haciéndolo pasar entre dos rodillos que giran en
sentido contrario. Los rodillos comprimen el metal a medida que lo arrastran.
Si las chapas a laminar son finas no hace falta calentarlas.
- Fundición: Los metales no solo se pueden
trasformar por ser sometidos a algún tipo de esfuerzo que le provoca un cambio
en su forma, sino que también se pueden someter al calor hasta llevarlo al
estado líquido para luego introducirlo en un molde hasta que solidifica
En los plásticos podemos realizar las siguientes transformaciones:
- Inyección: En el moldeado por inyección los
gránulos de plásticos por acción del calor se transforman en una masa plástica
que se introduce por una inyectora en un molde que posee la forma que se desea.
Luego el plástico se enfría, se abre el molde y se extrae la pieza.
- Extrusión: El plástico ablandado por acción del
calor sale por una boquilla que posee la forma que se desea dar a la pieza; se
asemeja a la pasta dentífrica saliendo por su recipiente. Por acción del aire o
el agua el material se enfría al salir de la boquilla.
Termoformado: Se calienta una plancha
termoplástica que se encuentra apoyada sobre un molde hasta lograr que se
ablande. Un compresor de aire ubicado por debajo del molde hace vacío, forzando
al material a copiar la matriz.
OXIDACIÓN Y CORROSIÓN:
Oxidación:
Expresado de una manera muy general, diremos que la oxidación ocurre
cuando un átomo inestable pierde un electrón, lo que permite que el
átomo forme un compuesto nuevo con otro elemento.
 |
| Casco metálico oxidado. |
Básicamente existen dos tipos de reacciones químicas:
1) Aquellas en las cuales reaccionan iones o
moléculas sin cambio aparente de la estructura electrónica de las partículas, y
2) Reacciones en las cuales los iones o átomos
experimentan cambios de estructura electrónica.
En el segundo tipo de reacción puede haber
transferencia real de electrones de una partícula a otra o la forma en que se
compartan los electrones puede modificarse. Este último tipo de reacción que
involucra cambios electrónicos se llama reacción de oxidación-reducción.
Originalmente, el término oxidación se asignó a la combinación del oxígeno
con otros elementos. Existían muchos ejemplos conocidos de esto. El hierro se
enmohece y el carbón arde. En el enmohecimiento, el oxígeno se combina
lentamente con el hierro formando óxido ferroso (Fe2 O3);
en la combustión, se combina rápidamente con el carbón para formar CO2.
La observación de estas reacciones originó los términos oxidación “lenta” y "rápida”.
Sin embargo, los químicos observaron que otros elementos no
metálicos se
combinaban con las sustancias de la misma manera que lo hacia el
oxígeno con
dichas sustancias. El oxígeno, el antimonio y el sodio arden en
atmósfera de
cloro y el hierro en presencia de flúor. Como estas reacciones eran
semejantes, los químicos dieron una definición de oxidación más
general. Los reactantes O2 o Cl2,
eliminaban electrones de cada elemento. Por tanto, la oxidación se definió como el proceso mediante el cual hay pérdida aparente de electrones de un átomo o ión.
La corrosión se define como el deterioro de un material a consecuencia de un ataque electroquímico
por su entorno. De manera más general, puede entenderse como la
tendencia general que tienen los materiales a buscar su forma más
estable o de menor energía interna. Siempre que la corrosión esté originada por una reacción electroquímica (oxidación),
la velocidad a la que tiene lugar dependerá en alguna medida de la
temperatura, de la salinidad del fluido en contacto con el metal y de
las propiedades de los metales en cuestión. Otros materiales no
metálicos también sufren corrosión mediante otros mecanismos. El proceso
de corrosión es natural y espontáneo.
La corrosión es una reacción química (oxidorreducción)
en la que intervienen tres factores: la pieza manufacturada, el
ambiente y el agua, o por medio de una reacción electroquímica.
Los factores más conocidos son las alteraciones químicas de los metales a causa del aire, como la herrumbre del hierro y el acero o la formación de pátina verde en el cobre y sus aleaciones (bronce, latón).
Sin embargo, la corrosión es un fenómeno mucho más amplio que afecta a todos los materiales (metales, cerámicas, polímeros, etc.) y todos los ambientes (medios acuosos, atmósfera, alta temperatura, etc.).
Es un problema industrial importante, pues puede causar accidentes
(ruptura de una pieza) y, además, representa un costo importante, ya que
se calcula que cada pocos segundos se disuelven 5 toneladas de acero en
el mundo, procedentes de unos cuantos nanómetros o picómetros,
invisibles en cada pieza pero que, multiplicados por la cantidad de
acero que existe en el mundo, constituyen una cantidad importante.
La corrosión es un campo de las ciencias de materiales que invoca a la vez nociones de química y de física (físicoquímica).
