Trabajo N°1

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

INTRODUCCIN

El ser humano conoci e hizo uso del material desde incluso su proceso de evolucin humana a partir de la necesidad que radicaba en la fabricacin de herramientas de caza y pesca para as poder sustentar su alimentacin, ya luego con el sedentarismo el humano inicia la agricultura para lo cual fabrica herramientas de sembro, cosecha entre otros.A medida que el hombre evoluciona, vienen con l nuevas necesidades que apuntan a la mejora de la calidad de vida y de conocer ms nuestro planeta y tambin otros. Por ello en cada poca que ha tenido la historia universal, sobre todo en la prehistoria, observamos que en cada una de ellas hay un material caracterstico que a la postre fue el ms utilizado de acuerdo a la necesidad de la sociedad de esa poca (ej. La edad de piedra).Hoy en da nos encontramos en una era marcada por los inminentes avances tecnolgicos que requieren materiales eficientes pero que ocasionen un costo mnimo pero una buena ganancia, en el Per todava no tenemos la capacidad de convertir los materiales o materia prima que tenemos en manufacturas que puedan estar acorde a los avances de la ciencia y la tecnologa. Sin embargo para tener los mejores resultados en los materiales que se van a utilizar para la fabricacin de manufacturas es necesario conocer las propiedades de los materiales como: mecnicas, fsicas, qumicas, pticas, sensoriales, trmicas, etc. Para obtener resultados favorables de acuerdo a las exigencias de uso.En el presente trabajo nos abocaremos a las principales propiedades de los materiales que son de mucha importancia tener conocimiento por el campo de accin que tiene nuestra carrera profesional.El alumno.

NOTA: La bibliografa empleada en el presente trabajo constituye un 90% de fuentes del internet, por ello se consider necesario presentar la bibliografa utilizada en un CD.

PROPIEDADES DE LOS MATERIALESI. MATERIALES: GENERALIDADESPara dar una definicin de lo que es un material, primero debe entenderse como es que est conformado. Lo primero es que un material est compuesto por elementos, generalmente los elementos qumicos encontrados en la naturaleza y representados en la tabla peridica de elementos qumicos. Sin embargo, esto no es todo, en los materiales estos elementos estn relacionados por una composicin qumica definida. Un ejemplo muy sencillo es la sal comn, su frmula qumica es NaCl, lo que significa que hay un tomo de Sodio (Na) por cada tomo de Cloro (Cl) y es la nica forma de obtener este compuesto.El ltimo factor importante de un material es el acomodo de estos elementos, es decir, su estructura, los materiales estn caracterizados por tener una estructura, determinada y nica, si este acomodo cambia, cambiarn las caractersticas del material y por lo tanto se hablar de este como una variacin o como otro material distinto.En ciencia e ingeniera de materiales, existe adems otra distincin para los materiales, y es que deben tener un uso especfico, si no es as, entonces se le denomina nicamente sustancia. Por ejemplo, el agua (H2O) en estado lquido es un sustancia, pero al enfriarse y convertirse en hielo, se puede usar como un material de construccin, por lo tanto, esta misma agua solidificada, al tener un uso prctico, se le considera un material.En resumen, los materiales estn formados por elementos, con una composicin y estructura nica y que adems, pueden ser usados con algn fin especfico.Los materiales se clasifican de forma muy general en: 1

Metales Cermicos Polmeros Materiales compuestos

Sin embargo, est clasificacin no es nica, pues los materiales se pueden dividir por su estructura, por sus propiedades fsicas y qumicas, por sus usos en industrias especficas, etc.

Imagen 1: Formacin de Cloruro de Sodio mediante el enlace inico.II. PROCESO HISTRICO2.1. Edad de Piedra Hasta 3000 a.c. El hombre desarroll una gran destreza para crear armas punzo-cortantes tales como cuchillos, flechas y lanzas para defenderse de las bestias y/o animales. El hombre del neoltico descubri que la arcilla se ablandaba al mezclarla con agua y se endureca al secarse. Este ciclo de ablandamiento-endurecimiento se poda repetir varias veces al ir aadiendo agua. Cuando se introducan los bloques de arcilla hmeda dentro de una hoguera por un determinado tiempo estos quedaban permanentemente endurecidos al secarse y eran muy resistentes al agua.

Imagen 2: Lanzas e instrumentos fabricados y utilizados en la edad de piedra.2.2. Edad de Bronce Orgenes de la metalurgia, aproximadamente desde 5000 a.c. hasta 1500 a.c. El hombre neoltico descubri que poda ablandar el cobre natural calentndolo y endurecerlo al someterlo al martilleo. El cobre desplaz a la piedra y se convirti en el material preferido para el hombre para la fabricacin de materiales y objetos ceremoniales. Sin embargo el cobre natural escase, entonces el hombre tuvo que concentrarse en extraer metales de los minerales.

Imagen 3: Objetos fabricados en la edad de Bronce.

2.3. Edad de Bronce Desarrollo de las aleaciones, aproximadamente desde 2000 a.c. hasta 0 a.c. Los metales puros eran demasiados suaves como para ser utilizados como armas. Descubrieron que al mezclar mineral de estao y mineral de cobre, previo al proceso de fundicin, el producto resultante presentaba ventajas representativas en relacin con todos los metales conocidos hasta entonces. El nuevo material era: ms fcil de fundir que el cobre, poda fluir fcilmente dentro de los moldes (sin burbujas de gas), se endureca ms rpido despus de ser vaciado y poda endurecerse ms mediante el martilleo. El hombre primitivo descubri, desarroll y perfeccion las tcnicas que permiten producir metales con propiedades sustancialmente diferentes a las de sus constituyentes individuales; es decir, invent las aleaciones.

Imagen 4: Trabajos en aleaciones propios de la edad de bronce.2.4. Edad de Hierro Aproximadamente 1000 a.c. hasta 1950 D.C. Se inventa accidentalmente el Hierro Bueno, esto por los hititas (Turqua). El proceso consista en calentar el hierro dentro de un horno de carbn, se martillaba la pieza para compactarla y se remova el xido producido, repitiendo el procedimiento varias veces. Durante el calentamiento en el horno, los tomos de carbono se difundan hacia el interior del hierro, produciendo as acero de bajo contenido en carbono y en la sociedad de esa poca no se descubra que el causante del hierro bueno era el carbono sino hasta el ao 1774 d.C.

Imagen 5: Edad del hierro.2.5. Revolucin Industrial La mano de obra es desplazada por las mquinas, que a su vez tenan mayor ndice de produccin y a menor precio que la anterior y casi totalmente eran construidas en hierro. La metalurgia cobr nuevos horizontes. Desarrollo de medios de transporte(ferrocarril y barcos de vapor) El hierro y el acero se utilizaron para la construccin de puentes. Se facilitaron las travesas comerciales entre las sociedades a lo largo de nuevos canales de navegacin y carreteras.

Imagen 6: Los puentes y ferrocarriles tuvieron sus inicios gracias a la revolucin industrial.2.6. poca actual Fue hasta aos recientes que los cientficos lograron entender la relacin entre los elementos estructurales de los materiales y sus propiedades. A partir de entonces se desarrollaron miles de materiales. Se puede denominar a la poca actual como la era del silicio o como la era de los polmeros. Era del silicio porque la mayora de componentes de los aparatos elctricos se basan en este material. Era de los polmeros porque hay una gran produccin de plsticos y fibras textiles a partir de seda y nylon. Cabe resaltar que desde los ancestros el hombre tuvo la idea de reutilizar el material desechado o que ya no necesitaba pero, recin en el ao 1980 formalmente nace el Reciclado de Materiales.

Imagen 7: Los aparatos elctricos marcan la tendencia en esta poca.

Imagen 8: los polmeros en su gran mayora se producen en los pases asiticos como China.III. CLASIFICACIN DE LOS MATERIALESPodemos clasificar los materiales empleando dos criterios bsicos: su origen y propiedades qumicas.3.1. Segn su origen:3.1.1. Materiales naturales Se encuentran en la naturaleza. Constituyen los materiales bsicos para fabricar los dems productos. En ocasiones estos recursos son limitados y se pueden agotar, en otras ocasiones pueden reciclarse o reutilizarse. El reciclado o reciclaje es una buena solucin para preservar el medio natural y ahorrar recursos naturales, al mismo tiempo que se reducen costes. Son naturales la madera, la lana, el esparto, la arcilla, el oro, etc.

3.1.2. Materiales artificiales Se obtienen a partir de otros materiales que se encuentran en la naturaleza y no han sufrido transformacin previa. Tambin reciben este nombre los productos fabricados con varios materiales que sean en su mayora de origen natural. Son artificiales el hormign y los bloques de hormign, que son productos artificiales, fabricados a partir de arena (en un 50%; material natural), grava (en un 30%; material natural), cemento (en un 20%; material artificial) y agua (material natural).

3.1.3. Materiales sintticos Estn fabricados por el hombre a partir de materiales artificiales. No se encuentran en la naturaleza ni tampoco los materiales que los componen. El ejemplo ms caracterstico lo constituyen los plsticos, como la baquelita, que se obtiene a partir de dos materiales artificiales: formol y fenol. Durante los ltimos cien aos se han descubierto multitud de materiales, as como nuevos mtodos de fabricacin (por ejemplo: la vulcanizacin).

3.2. Segn su composicin qumica:3.2.1. Metales Los materiales metlicos son aquellos cuya base fundamental est constituida por un metal, como el hierro, el cobre, el cinc, el aluminio, el plomo, el estao y otros. Por su especial utilidad en el campo industrial, distinguiremos dos tipos: los materiales frricos, o materiales derivados del hierro, y los materiales no frricos, derivados del resto de los metales. Todos los metales, excepto el mercurio (lquido a temperatura ambiente), poseen unas caractersticas comunes derivadas de su estructura interna, que a su vez es consecuencia de la particularidad propia del enlace metlico.Algunas de estas caractersticas son las siguientes: Elevada conductividad trmica y elctrica. Considerable resistencia mecnica. Gran plasticidad; es decir, considerable capacidad de deformacin antes de la rotura. Elevada maleabilidad (capacidad de laminacin). Carcter reciclable, ya que se pueden fundir y conformar de nuevo.

3.2.2. No metalesSon todos aquellos que van a ser parte de la industria de la construccin pero como agregados, tambin los materiales que forman parte de la industria textil, de la manufactura plstica, etc. Podemos mencionar a:Materiales Cermicos: Combinacin de elementos metlicos y no metlicos (carburos, xidos y nitruros) Cermicas, arcillas, vidrios, vitrocermicas. Aislantes trmicos y elctricos; refractarios; resistentes a medios qumicamente agresivos; muy duros y muy frgiles.Materiales Polimricos: Compuestos orgnicos a base de carbono, hidrgeno y otros elementos. Estructuras moleculares muy grandes (macro-molculas). Plsticos y Cauchos. Poseen baja densidad; materiales bastante flexibles, fcilmente conformbles y poco resistentes a las altas temperaturas.Podemos resumir la clasificacin de los materiales en la siguiente imagen:

Ilustracin 1: Resumen esquemtico de la clasificacin global de materiales. Tabla 1: Aplicaciones, propiedades, ejemplos y obtencin de materiales.

IV. PROPIEDADES DE LOS MATERIALESEn lneas generales, se puede afirmar que no existe ningn material perfecto que se pueda emplear para la fabricacin de cualquier producto. Cada aplicacin necesita de un material que cumpla unas caractersticas determinadas.Ingenieros y diseadores necesitan sopesar las ventajas e inconvenientes de cada uno de los materiales y elegir adecuadamente aquel que mejor se adapte a las necesidades requeridas Para elegir adecuadamente un material es necesario conocer, entre otras, sus propiedades sensoriales, pticas, trmicas, magnticas, qumicas, mecnicas, etctera. La eleccin de un material se debe hacer cuidadosamente desde el punto de vista de sus propiedades, dependiendo de la aplicacin a la que se destine. Algunas de las propiedades caractersticas de la mayora de los materiales son:

4.1. PROPIEDADES MECNICASLa capacidad de los materiales de resistir la accin de los esfuerzos exteriores se caracteriza por sus propiedades mecnicas. Por lo tanto, al elegirse el material para la fabricacin de elementos de mquinas, ante todo se debe tener en cuenta sus propiedades mecnicas (Resistencia, Elasticidad, Ductilidad, Tenacidad, Resiliencia y Resistencia a la Fatiga). Estas propiedades se determinan por los resultados de los ensayos mecnicos, durante los cuales los materiales son sometidos a la accin de esfuerzos exteriores (cargas). Los esfuerzos exteriores pueden ser estticos, dinmicos o cclicos (repeticin variable). La carga en un cuerpo solido genera esfuerzos y deformacin. 4.1.1. EsfuerzoEs la magnitud de la carga referida a una unidad de superficie de la seccin transversal de la muestra ensayada (Kg. /cm2)

Imagen 9: Diagramas de esfuerzos de tensin y compresin y deformacin.

4.1.2. DeformacinEs el cambio de la forma y las dimensiones de un cuerpo solido bajo la influencia de fuerzas exteriores aplicadas. Se diferencian las deformaciones por traccin o compresin, por flexin, torsin y cizallamiento. En condiciones reales el material puede estar sometido a uno o varios tipos de deformacin simultneamente.Para determinar la resistencia, elasticidad, ductilidad y tenacidad, los materiales se prueban a la traccin esttica en forma de probetas de seccin circular o plana. El ensayo se realiza en mquinas de ensayo de traccin. Como resultado de los ensayos se obtiene el diagrama de traccin, donde en el eje de las abscisas (X) se trazan los valores de la deformacin y por el eje de las ordenadas (Y) las cargas aplicadas a la probeta.

Imagen 10: Diagrama esquemtico de la deformacin a causa de la tensin.4.1.3. ResistenciaEs la capacidad del material a resistir la destruccin bajo la accin de las cargas. Se evala por el lmite de fluencia y el lmite de rotura. Un ndice importante de la resistencia del material es tambin la resistencia especfica, que es la relacin del lmite de resistencia del material a su densidad. El lmite de rotura (resistencia temporal), es la tensin especfica en Pa, N/m2, Kg/cm2, correspondiente a la carga mxima precedente a la destruccin de la probeta:

Dnde: Pmx: Carga mxima en N o Kg. A0: Superficie inicial de la seccin transversal de la superficie de trabajo de la probeta ( m2 cm2)La Resistencia real de la rotura (k) es la tensin determinada por la relacin de la carga Pk en el momento de la rotura a la mnima superficie de la seccin transversal de la probeta de la rotura Ak

El lmite de fluencia es la tensin mnima (MPa o Kg/cm2), para la cual se deforma la probeta sin un aumento notorio de la carga.

4.1.4. ElasticidadEs la capacidad del material a recuperar su forma inicial y las dimensiones al interrumpirse la accin de la carga Pel y se evala por el lmite de proporcionalidad pr y el lmite de elasticidad el.El lmite de proporcionalidad pr es la tensin mxima (MPa o Kg/cm2), que una vez superada se pierde la proporcionalidad entre la tensin aplicada y la deformacin de la probeta.

4.1.5. DuctilidadEs la capacidad del material de adoptar nuevas formas y dimensiones bajo la accin de esfuerzos exteriores sin destruirse, se caracteriza por el alargamiento relativo y el estrechamiento relativo.El alargamiento relativo (despus de la rotura) llamado tambin porcentaje de alargamiento (%A), es la relacin del incremento (lf l0) de la longitud calculada de la probeta despus de la rotura a su longitud calculada inicial l0, expresado en tanto por ciento.

El estrechamiento relativo (despus de la rotura) A, denominado tambin porcentaje de reduccin de rea, es la relacin de la diferencia de la superficie inicial y final (A0 Af) de la seccin transversal de la probeta despus de la rotura a la superficie inicial A0 de la seccin transversal expresada en tantos por ciento:

Cuanto mayor es el valor del alargamiento y estrechamiento relativo tanto ms dctil es el material, en los materiales frgiles estos valores se aproximan a cero. La fragilidad de algunos materiales de construccin es una propiedad negativa.

4.1.6. ResilienciaEs la capacidad del material de resistir las cargas dinmicas y se determina como la relacin del trabajo que se emplea para la fractura de la probeta W (en MJ) a la superficie de su seccin transversal A (en m2) en el lugar de la entalla.

Para los ensayos se elaboran probetas estndar especiales de seccin cuadrada con entalla. La muestra se ensaya en mquinas de prueba de resiliencia de pndulo. El pndulo de la mquina en cada libre golpea la probeta del lado opuesto a la entalla. En ste se registra el trabajo.Es de gran importancia la determinacin de la resiliencia para algunos materiales que trabajan en condiciones de temperaturas bajas y que revelen inclinaciones a la fragilidad en fro. Cuanto menor es el umbral de fragilidad en fro, es decir, la temperatura para la cual la rotura resiliente pasa a la rotura frgil y mayor el margen de resiliencia del material, tanto mayor es la resiliencia del material. La fragilidad en fro es la reduccin de la resiliencia a bajas temperaturas.

4.1.7. TenacidadLa Tenacidad de un material es la habilidad que este posee para absorber energa durante la deformacin plstica (capacidad para soportar esfuerzos ocasionales superiores al esfuerzo de fluencia, sin que se produzca la fractura). La tenacidad es un parmetro que involucra la resistencia mecnica y la ductilidad. La tenacidad es un concepto comnmente utilizado pero difcil de medir y definir. La forma de concretar el concepto es medir el rea bajo la curva de esfuerzo deformacin o mediante ensayos de impacto.Un material tenaz es aquel que tiene un alto lmite de fluencia y una alta ductilidad.

4.1.8. DurezaEs la capacidad del material de resistir la penetracin en su cuerpo de otro ms duro. Existe una relacin entre la dureza de un material y la resistencia de ste.Deben poseer una elevada dureza las herramientas para trabajar y mecanizar metales: cuchillas, brocas, fresas, como tambin las superficies endurecidas de las piezas. La dureza del metal se determina con los mtodos Brinell, Rockwell y Vickers, empleando una mquina de dureza o Durmetro.El mtodo Brinell, consiste en que, en la superficie plana del metal se hace penetrar con una carga constante una bola de acero templado. El dimetro de la bola y el valor de la carga se eligen en dependencia de la dureza y el espesor del metal que se ensaya. La dureza por el Mtodo Brinell HB BHN, se determina en el medidor dureza de bola.La prueba se realiza de la manera siguiente: en la superficie de la muestra, cuya dureza se debe medir con una lima o esmeril, se limpia un plano de 3 a 5 cm2. La muestra se coloca en la mesa del durmetro y se levanta sta hasta hacer contacto con la bola de acero que est fijada en el husillo del aparato. Se baja la carga y se hace penetrar la bola en la muestra que se prueba, en la superficie del metal se crea una huella, cuanto mayor es la huella, ms blando es el metal.Como medida de dureza HB se adopta la relacin de la carga al rea de la superficie de la huella de dimetro d y profundidad t, la que se crea al hacer penetrar con la fuerza P a la bola de dimetro D.El valor numrico de la dureza se determina de la forma siguiente: Se mide el dimetro de la huella por medio de una lupa con divisiones y por el valor obtenido se halla en la tabla especial estndar el nmero respectivo a la dureza.La ventaja del mtodo Brinell reside en la facilidad del ensayo y a la precisin de los resultados que se obtienen. No se recomienda medir la dureza con el mtodo Brinell de materiales con HB > 450, de acero templado, por ejemplo, ya que durante la medicin se deforma la bola y se alteran las indicaciones.Para el ensayo de materiales duros se emplea el Mtodo Rockwell. En la muestra se hace penetrar un cono de diamante con un ngulo de 120 o una bola de acero templado de 1.59 mm de dimetro. La dureza por el mtodo Rockwell se mide en unidades convencionales. La magnitud de la unidad de dureza corresponde al desplazamiento axial de la punta en 0.002 mm. El ensayo se realiza en una mquina de dureza o durmetro. El valor de la dureza se determina por la profundidad de la huella h y se lee en el cuadrante del indicador montado en el equipo. En todos los casos la carga previa P0 es igual a 100 (N).Al ensayarse metales de elevada dureza se emplea el cono de diamante y una carga total de:

La dureza se lee en la escala C y se designa HRC o RC. Si para los ensayos se emplea la bola de acero y una carga total de 1000 (N), entonces la dureza se lee en la escala B y se designa HRB o RB.Al ensayarse artculos muy duros o delgados se utiliza el cono de diamante y una carga total de 600 (N). La dureza se registra por la escala A y se designa HRA o RA. Ejemplo de designacin de la dureza por el mtodo Rockwell: HRC 50; dureza 50 por escala C.Al determinarse la dureza por el Mtodo Vickers en calidad de punta que se hace penetrar en el material, se utiliza una pirmide tetradrica de diamante con un ngulo en la punta de 136. Para los ensayos se emplean cargas de 50 a 1000 (N) (las cargas menores son para determinar la dureza de las piezas delgadas y capas endurecidas de metal).El valor numrico de la dureza se determina por la forma siguiente: se miden las longitudes de ambas diagonales de la huella despus de cesar la carga y con un microscopio y por el valor medio aritmtico obtenido de la longitud de la diagonal se halla en la tabla el nmero correspondiente a la dureza. Ejemplo de designacin de la dureza por el mtodo Vickers: HV 500 500 VHN.Para la evaluacin de la dureza de metales en pequeos volmenes, por ejemplo, en los granos de metal o sus componentes estructurales se emplea el mtodo de determinacin de micro dureza. La punta (identor) del aparato es una pirmide tetradrica de diamante (con un ngulo en punta de 136, el mismo que en la pirmide para los ensayos con el mtodo Vickers). La carga en el identor no es grande y asciende de 0.05 a 5 N, y la dimensin de la huella de 5 a 30 m. El ensayo se realiza en el microscopio metalogrfico, dotado con un mecanismo de carga. La micro-dureza se evala por la dimensin de la diagonal de la huella.

4.1.9. FatigaSe denomina as al proceso de acumulacin paulatina de deterioros del material bajo la accin de tensiones de repeticin variable que acarrean grietas y la destruccin. La fatiga del metal est determinada por la concentracin de las tensiones en sus distintos volmenes, en los que hay inclusiones no metlicas, poros de gas, diversos defectos locales, etc. Es caracterstica la fractura por fatiga que se crea despus de la destruccin de la probeta como resultado de una carga mltiple, consistente de dos partes diferentes por su aspecto. Una parte de la fractura 1 con una superficie uniforme (alisada) creada a consecuencia del rozamiento de las superficies en la zona de las grietas surgidas a causa de las cargas de repeticin variables, la otra parte 2 con una fractura granular surge en el momento de la destruccin de la probeta. Las pruebas de fatiga se realizan en mquinas especiales. Las ms empleadas son las mquinas para la flexin de repeticin variable de la probeta en rotacin, fijada de uno o ambos extremos, como tambin las mquinas para las pruebas de traccin-compresin y a la torsin de repeticin variable. Como resultado de las pruebas se determina el lmite de fatiga, lo que caracteriza la resistencia a la fatiga del material.

Lmite de fatigaEs la propiedad del material de resistir a la fatiga. El lmite de fatiga es la tensin mxima que puede resistir el metal en determinados nmeros de ciclos de cargas sin destruirse

4.2. PROPIEDADES FSICAS4.2.1. ColorSe denomina as a la capacidad de los materiales de reflejar la radiacin luminosa de una determinada longitud de onda. Por ejemplo el cobre tiene un color rojo-rosado, el aluminio blanco plateado.4.2.2. DensidadSe denomina as a la caracterstica del material, que se expresa como la masa contenida en una unidad de volumen. Por su densidad, los metales y aleaciones se dividen en livianos (menos de 4,5 g/cm3) y pesados. La densidad tiene gran importancia para la elaboracin de distintos elementos mecnicos y artculos. Por ejemplo, en la construccin de aviones y la industria aeroespacial se busca utilizar metales y aleaciones ms livianos (aluminio 2.7, magnesio 1.74, titanio 4.51), lo que contribuye a la reduccin del peso. Estos materiales estn siendo reemplazados en algunas aplicaciones por polmeros (PEAD 0.94 0.97;PP 0.90 0.91; Tefln 2.1 2.3; Nylon66 1.13 1.1) y materiales compuestos a base de fibras de vidrio, carbono y aramida (kevlar) reforzadas con resinas (con densidades entre 1.2 y 2.0).

4.2.3. Temperatura de fusinSe denomina as a aquella temperatura que siendo alcanzada por el metal, este pasa del estado slido al lquido. Por la temperatura de fusin se diferencian los metales de alta temperatura de fusin (Wolframio, W 3416 C; Tantalio, Ta 2950 C; Titanio, Ti 1670 C; Hierro, Fe 1538 C; Cobre, Cu 1083 C y otros) y los de baja temperatura de fusin (Estao 232C, Plomo 327 C, Zinc 419.5 C, Aluminio 660 C, Magnesio 651 C). La temperatura de fusin tiene gran importancia al seleccionarse el metal o aleacin para la elaboracin de artculos fundidos, uniones soldadas, aparatos termoelctricos y otros artculos. En unidades SI la temperatura de fusin se expresa en grados Kelvin (o K).

4.2.4. Conductividad trmicaSe denomina as a la capacidad de los materiales de transmitir el calor desde los sectores de mayor temperatura a los de menor temperatura en un cuerpo. La plata, el cobre y el aluminio poseen una alta conductividad trmica. El hierro tiene una conductividad trmica cerca de tres veces menor que el aluminio y cinco veces menor que la del cobre. La conductividad trmica tiene una gran importancia en la seleccin del material para las piezas. Por ejemplo, si el metal conduce mal el calor, entonces calentndolo y enfrindolo con rapidez (tratamiento trmico, procesos de soldadura) puede provocar la aparicin de grietas. Algunos elementos de mquinas (mbolos de motores, paletas de turbina) deben ser fabricados de materiales con una buena conductividad trmica. En unidades SI la conductividad trmica se expresa en (W/m*K)

4.2.5. Dilatacin o expansin trmicaSe denomina as a la capacidad de los metales de aumentar sus dimensiones al calentarse y disminuirlas al enfriarse.Las expansiones trmicas deben tenerse en cuenta durante los procesos de soldadura, forjado y estampado volumtrico en caliente de los metales, la elaboracin de moldes de fundicin, matrices, rodillos de laminacin, calibres, la elaboracin de uniones de precisin y el armado de aparatos en la construccin de armaduras de puentes, el tendido de rieles ferroviarios. La contraccin trmica debe tenerse presente en los procesos de obtencin de piezas mecnicas por fundicin y soldadura, durante la etapa de solidificacin y enfriamiento de los metales.

4.2.6. Capacidad calricaSe denomina as a la capacidad del metal de absorber durante el calentamiento una determinada cantidad de calor. En unidades SI se expresa en (J/K). La capacidad calrica de distintos metales se compara por el valor del calor especifico, que es la cantidad de calor expresada en grandes caloras, que son necesarias para elevar la temperatura de 1 Kg. de metal en 1 C .En unidades SI (J / Kg*K).

4.2.7. Electroconductividad y Resistencia elctricaSon dos conceptos mutuamente opuestos que describen la capacidad del metal de conducir corriente elctrica. La conductividad elctrica, se evala en el SI en Siemens (Sm) y la electroconductividad especifica en Sm/m, en forma anloga, la resistencia elctrica se expresa en ohms () y la resistencia elctrica especifica en /m.Una buena conductividad elctrica es necesaria, por ejemplo, para conductores de corriente elctrica (cobre, aluminio). Al fabricarse aparatos de calentamiento elctrico y hornos se emplean aleaciones de una alta resistencia elctrica (Nicrom, Constantan y Kanthal). En los metales se tiene que al elevarse la temperatura disminuye su Electro conductividad y al reducirse esta aumenta.

Tabla 2: Propiedades Fsicas de Materiales.

MATERIALESDensidadCalor Esp.Conduc.

AKg/m3J/KgCW/mC

Acero785048058

Adobe17800.85

Agua (sin conveccin)100041840.6

Aire (a 20C,1 Atm. sin conveccin)1.212130.03

Alfombras y moquetas100013500.05

Aluminio2700920204

Arcilla21000.93

Arcilla expandida3000.09

Arcilla expandida4500.11

Arena con humedad natural17001.4

Arena seca15000.58

Asfalto21000.7

BKg/m3J/KgCW/mC

Betn10500.17

Bronce850064

CKg/m3J/KgCW/mC

Cartn-yeso9000.18

Cascote de ladrillo13000.41

Cobre8900384

Contrachapado6000.14

Corcho aglomerado UNE.56901100.04

EKg/m3J/KgCW/mC

Enlucido de yeso8008800.3

Enlucido de yeso con perlita5700.18

Escoria de carbn12000.19

Espuma elastomrica600.34

FKg/m3J/KgCW/mC

Fbrica bloques hormign celular a8000.44



Fbrica bloques hormign celular v6000.35



Fbrica bloques huecos hormign L10000.44

Fbrica bloques huecos hormign M12000.49

Fbrica bloques huecos hormign P14000.56

Fbrica ladrillo cermico macizo18008780.87

Fbrica ladrillo hueco12000.49

Fbrica ladrillo perforado16000.76

Fabrica ladrillo silico-calcreo16000.79

Fibra de vidrio910.04

Fibra de vidrio I160.04

Fibra de vidrio II250.04

Fibra de vidrio III380.03

Fibra de vidrio IV550.03

Fibra de vidrio V780.03

Forjado Bovedilla hormign 16+4cm11001.48



Fundicin o acero785058

Grava rodada o de machaqueo17000.81

HKg/m3J/KgCW/mC

Hormign segn densidad6008050.17










Hormign para bloque hueco16008050.73

HKg/m3J/KgCW/mC

Hormign armado normal24008051.63

Hormign celular con ridos slice6000.34



Hormign celular sin ridos3050.09

Hormign con ridos ligeros L6000.17

Hormign con ridos ligeros M10000.33

Hormign con ridos ligeros P14000.55

Hormign de fibra de madera4500.08

Hormign en masa arcilla expandida5000.12

Hormign en masa arcilla expandida15000.55

Hormign en masa ridos ligeros16000.73

Hormign en masa sin vibrar20001.16

Hormign en masa vibrado24008051.63

LKg/m3J/KgCW/mC

Lmina bituminosa11000.19

Lana mineral I400.04

Lana mineral II600.04

Lana mineral III800.04

Linleo12000.19

MKg/m3J/KgCW/mC

Madera confera60013800.14

Madera frondosa80012550.21

Metacrilato10000.19

Moqueta, alfombra10000.05

Mortero de cal o bastardo16000.87

Mortero de cemento20001.4

PKg/m3J/KgCW/mC

Papel9500.14

Perlita expandida1300.05

Picn21007502.16

Placas de escayola8000.3

Plaquetas20001.05

Poliestireno expandido I1015900.06

Poliestireno expandido II120.04

Poliestireno expandido III150.04

Poliestireno expandido IV200.03

Poliestireno expandido V250.03

Poliestireno extrusionado3312100.03

Polietileno reticulado300.04

Polisocianuro espuma350.03

Poliuretano espuma L +/-5kg350.02

Poliuretano espuma P800.04

PVC13500.18

R TKg/m3J/KgCW/mC

Rocas compactas27508803.5

Rocas porosas21002.33

Tablero aglomerado de partculas65012150.08

Terreno arenoso con humedad natural17001.4

Terreno coherente humedad natural180014602.1

U VKg/m3J/KgCW/mC

Urea-formol espuma120.04

Vermiculita expandida1200.04

Vidrio celular1600.04

Vidrio plano25008360.95

CAPAS HETEREOGENEASDensidadCalor Esp.Conduc.

Kg/m3W/mC

Cmara aire vertical 0-2cm1.20.12

Cmara aire vertical 3 cm1.20.18







Kg/m3J/KgCW/mC

Cmara de 1 cm en bloques25cm19210000.15

Cmara de 1 cm en bloques48010000.23




Cmara de 11 cm en Bovedilla Horm81510000.85

Cmara 2cm +yeso 1cm = 3cm2709000.15

Cmara +Fibrocemento 5cm20010000.28

Kg/m3J/KgCW/mC

Mortero Bloque3cm +mortero1cm = 4 cm170010000.83

Mortero Bloque3cm +yeso1cm = 4 cm140010000.54

Kg/m3J/KgCW/mC

4.3. PROPIEDADES MAGNTICAS:Se caracterizan por una permeabilidad magntica absoluta o constante magntica, es decir, la capacidad de los metales de magnetizarse. En unidades SI la constante magntica se expresa en H/m. Poseen elevadas propiedades magnticas el hierro, nquel, cobalto y sus aleaciones llamadas ferromagnticas.Los materiales con propiedades magnticas se utilizan en aparatos electrotcnicos y para la fabricacin de imanes.Tabla 3: Propiedades magnticas de algunos materiales.SUPERFICIES:Absortancia aEmitancia e

Plstico blanco0.050.92

Cal, yeso0.080.95

Aluminio pulido0.100.05

Papel0.250.95

Pintura blanca reciente0.10 a 0.150.90

Pintura colores claros0.30 a 0.400.90

Acero inoxidable.0.450.25

Mrmol0.40 a 0.500.95

Pintura colores medios y grises0.50 a 0.700.90

Ladrillo rojo0.650.93

Acero galvanizado nuevo.0.650.20

Hormign claro0.60 a 0.700.88

Pinturas oscuras0.80 a 0.900.90

Arena hmeda0.900.95

Asfalto0.950.95

4.4. PROPIEDADES QUMICASLas propiedades qumicas caracterizan la capacidad de los metales y aleaciones de resistir la oxidacin o entrar en combinacin con diversas sustancias: el oxgeno del aire, soluciones de cidos, lcali y otras. Cuando el metal entra con ms facilidad en combinacin con otros elementos, tanto ms rpido se destruye. La destruccin qumica de los metales por la accin sobre s superficie de un medio exterior agresivo se llama corrosin.Los metales resistentes a la oxidacin siendo calentados fuertemente se denominan pirro resistentes u oxido resistentes. Estos metales se emplean para la fabricacin de piezas que se exponen en zonas de temperaturas elevadas.La resistencia de los metales a la corrosin, la formacin de cascarilla y la disolucin se determina por el cambio del peso de las muestras ensayadas en unidad de superficie por unidad de tiempo.Las propiedades qumicas de los metales obligatoriamente se toman en consideracin al fabricarse unos u otros artculos. Ellos se refieren de manera especial a los artculos y piezas que trabajan en medios qumicamente agresivos.

Tabla 4: Calificacin cualitativa de acuerdo a algunas propiedades de algunos materiales.

Leyenda: E= excelente, M= Media, A=Alta, B= Baja, N= Nula.

4.5. PROPIEDADES SENSORIALESA menudo elegimos los materiales dependiendo del efecto que puedan producir en alguno de nuestros sentidos. Ms o menos agradables al tacto, el olor, la forma, el brillo, la textura y el color.4.5.1. TactoCon el tacto podemos determinar la forma, textura, aspereza y podemos dar una cantidad cualitativa del peso de un material.4.5.2. OlfatoPodemos determinar de qu material se trata de acuerdo a los olores caractersticos que cada material por su composicin qumica emana.4.5.3. GustoLa composicin qumica de cada material tambin hace que stos tengan un sabor particular lo que los hace reconocibles por sta propiedad del sabor, aunque algunos pueden ser txicos.4.5.4. VistaDe repente la vista sea el sentido que ms caractersticas del material pueda reconocer como: el color, forma, brillo, opacidad, relacin de tamao cuantitativo, etc.A continuacin algunas caractersticas sensoriales de los materiales NaturalesTabla 5: Caractersticas sensoriales de las maderas

Tabla 6: Caractersticas Sensoriales de los Materiales Ptreos.

Tabla 7: Caractersticas Sensoriales de las Arcillas.

Tabla 8: Caractersticas Sensoriales del Cristal.

Tabla 9: Caractersticas Sensoriales de los Metales.

V. ELECCIN ADECUADA DE MATERIALESLa eleccin adecuada de un material para una aplicacin concreta no es una tarea fcil. Exige un gran conocimiento de las propiedades de un elevado nmero de materiales, el tipo de esfuerzos a que pueden estar sometidos y cmo se deben disear las piezas del conjunto para que resistan mejor esos esfuerzos.

Al elegir un material para una determinada aplicacin, habr que tener en cuenta los siguientes factores: Sus propiedades: dureza, flexibilidad, resistencia al calor, etc. Las posibilidades de fabricacin: las mquinas y herramientas de las que se dispone, la facilidad con que se trabaja, etc. Su disponibilidad: la abundancia del material, la proximidad al lugar donde se necesita. Su impacto sobre el medio ambiente: si contamina, o es txico o biodegradable. La propiedad que determina el material del que est fabricada la malla es la elasticidad La propiedad que determina el material del que est fabricada la olla es la conductividad trmica. La propiedad que determina el material del que estn fabricados los faros es la transparencia Mientras tanto para los parachoques se considera su resistencia mecnica.

VI. OPININ

Los materiales han sido muy tiles desde los tiempos muy ancestrales para que el hombre pueda fabricar instrumentos, objetos y/o artefactos para poder realizar sus actividades cotidianas, para satisfacer sus necesidades o simplemente para mejorar su calidad de vida.Sin embargo, es muy necesario, para tener un rendimiento y resultado ptimo, seleccionar los materiales para la elaboracin de algn objeto de acuerdo a sus propiedades mecnicas, fsicas y qumicas bsicamente, de acuerdo con la funcin que deber cumplir el objeto a fabricarse. Es ah donde la inteligencia y habilidad humana entra en accin y hace que se establezcan procesos que ayuden a mejorar la calidad de material como procesos de aleacin, refinacin o Forjabilidad.Desde un aspecto econmico, se ha visto que stos procesos deberan darnos como resultado materiales con mucha mayor eficiencia que sus componentes iniciales, con un menor gasto y con una ganancia muy apreciable.Desde el aspecto tcnico podemos observar que los materiales mejorados deben ayudar junto con un adecuado diseo de estructuras y/o manufacturas al desempeo ptimo en su campo de accin.Finalmente hay muchas propiedades de los materiales ligados con las costumbres de la sociedad humana como la esttica por ejemplo y tambin el mismo costo de material, pues como observamos en la vida cotidiana la poblacin requiere de productos con una buena esttica y un costo relativamente bajo.

VII. BIBLIOGRAFA Textos Virtuales anexados en el CD. Portugal Paz, Andrs. CURSO DE MINERALOGA. Huamanga. UNSCH,Vicerrectorado Acadmico. Ferdinand, Rusell, De Wolf, Mazurek. MECNICA DE MATERIALES. Mxico. Ediciones MC Graw Hill. Blog personal : http://www.vilcherrezunp.org/

VIII. ANEXOS

CONTENIDOINTRODUCCIN1PROPIEDADES DE LOS MATERIALES3I.MATERIALES: GENERALIDADES3II.PROCESO HISTRICO32.1.Edad de Piedra32.2.Edad de Bronce42.3.Edad de Bronce42.4.Edad de Hierro52.5.Revolucin Industrial52.6.poca actual6III.CLASIFICACIN DE LOS MATERIALES73.1.Segn su origen:73.1.1.Materiales naturales73.1.2.Materiales artificiales73.1.3.Materiales sintticos73.2.Segn su composicin qumica:73.2.1.Metales83.2.2.No metales8IV.PROPIEDADES DE LOS MATERIALES104.1.PROPIEDADES MECNICAS114.1.1.Esfuerzo114.1.2.Deformacin114.1.3.Resistencia124.1.4.Elasticidad134.1.5.Ductilidad134.1.6.Resiliencia134.1.7.Tenacidad144.1.8.Dureza144.1.9.Fatiga16Lmite de fatiga164.2.PROPIEDADES FSICAS164.2.1.Color164.2.2.Densidad164.2.3.Temperatura de fusin164.2.4.Conductividad trmica174.2.5.Dilatacin o expansin trmica174.2.6.Capacidad calrica174.2.7.Electroconductividad y Resistencia elctrica174.3.PROPIEDADES MAGNTICAS:174.4.PROPIEDADES QUMICAS184.5.PROPIEDADES TECNOLGICAS184.5.1.Colabilidad184.5.2.Forjabilidad184.5.3.Soldabilidad184.5.4.Maquinabilidad184.6.PROPIEDADES SENSORIALES184.6.1.Tacto184.6.2.Olfato184.6.3.Gusto184.6.4.Vista194.7.PROPIEDADES ECOLGICAS224.7.1.Aspecto positivo224.7.2.Aspecto negativo22V.ELECCIN ADECUADA DE MATERIALES22VI.USO RACIONAL DE LOS MATERIALES23VII.RESIDUOS INDUSTRIALES23VIII.OPININ23IX.CONCLUSIONES23X.BIBLIOGRAFA23XI.ANEXOS23XII.CONTENIDO24

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Trabajo N°1