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MATERIALES. METALES
1. LAS MATERIAS PRIMAS
Es muy difícil encontrar un material que se utilice directamente, tal y como se
encuentra en la naturaleza. Prácticamente todos los materiales que utilizamos han
sufrido algún proceso de transformación. La madera, por ejemplo, se trata para que
resista mejor la humedad y los parásitos.
Llamamos materias primas a aquellos recursos naturales a partir de los que
extraemos los materiales que empleamos en la actividad técnica.
2. FORMAS COMERCIALES
Desde su extracción a partir de las materias primas hasta su
distribución en el mercado, los materiales sufren distintas
transformaciones para convertirse en productos útiles para la
actividad tecnológica.
3. LA ELECCIÓN DE MATERIALES
La elección de los materiales más adecuados para elaborar un
determinado producto depende de muchos factores, entre los que
destacan:
Las propiedades del material El uso que recibe un material depende de cuáles
sean sus propiedades. Por ejemplo, el acero es un material duro y resistente, capaz
de soportar golpes y grandes pesos sin deformarse; es muy adecuado para fabricar
herramientas y vigas. Sin embargo, apenas se emplea para fabricar recipientes,
tales como cajas y latas, porque para ello se dispone de otros materiales más
ligeros y baratos.
Las posibilidades de fabricación La elección de uno u otro material depende de
las máquinas y herramientas de las que se disponga, de la mayor o menor facilidad
con la que se trabaja, etc.
La disponibilidad del material La mayor o menor abundancia del material y la
mayor o menor proximidad al lugar dónde se necesita.
El coste del material y de los medios necesarios para utilizarlo En principio,
y si el producto que se quiere fabricar lo permite, se intentará utilizar los materiales
más baratos.
El impacto medioambiental Se intentará emplear materiales cuya obtención,
producción, uso y desecho tengan el menor impacto medioambiental posible.
4. TIPOS DE MATERIALES
Hay muchas formas de clasificar los materiales: según su composición, por su
origen, de acuerdo con sus propiedades físico- químicas, desde el punto de vista de
la fabricación, etc.
Según su origen, los materiales se pueden clasificar en materiales naturales y
materiales artificiales, dependiendo de que se encuentren directamente en el
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medio natural o sean el resultado de algún proceso de fabricación. Por ejemplo, el
granito es un material natural, mientras que el acero es un material artificial.
Según su composición, los materiales se pueden clasificar en elementos y
compuestos, homogéneos y heterogéneos, metálicos y no metálicos, inorgánicos y
orgánicos, etc.
Según sus propiedades, los materiales se pueden clasificar en rígidos y flexibles,
tenaces y frágiles, conductores y aislantes, reciclables y no reciclables, etc.
5. LAS PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
Los materiales se diferencian entre sí por sus propiedades. Estas propiedades
pueden agruparse de maneras diferentes. No obstante, desde el punto de vista
técnico resulta útil la siguiente clasificación:
Propiedades sensoriales Son aquellas propiedades que, como el color, el
brillo o la textura, están relacionadas con la impresión que produce el material en
nuestros sentidos.
Las propiedades fisicoquímicas Son aquellas propiedades que nos informan
sobre el comportamiento del material ante diferentes acciones externas, tales como
el calentamiento, las deformaciones o el ataque de productos químicos.
Por ejemplo, la conductividad térmica de un material está relacionada con la
mayor o menor dificultad que tiene el material para conducir el calor; la dilatación
térmica indica el aumento de volumen que experimenta un material cuando se
calienta; la transparencia es la facilidad con la que un material permite que lo
atraviese la luz; la conductividad eléctrica indica si un material es buen o mal
conductor de la corriente eléctrica, etc.
Propiedades tecnológicas Son aquellas propiedades que nos informan sobre el
comportamiento del material durante la fabricación.
La fusibilidad, por ejemplo, es la mayor o la menor facilidad que tienen los
materiales para fundir; la plasticidad es la facilidad que tienen los materiales para
cambiar de forma sin romperse ni agrietarse, la ductilidad es la capacidad de
algunos materiales para extenderse en hilos, la maleabilidad es la capacidad que
tienen algunos materiales para extenderse en láminas delgadas, etc.
Propiedades ecológicas Son aquellas propiedades relacionadas con la mayor o
menor nocividad del material para el medio ambiente: toxicidad, volatilidad,
facilidad de reciclado, etc.
6. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES RESISTENTES
Entre otras propiedades, los materiales con los que se construyen las estructuras se
eligen teniendo en cuenta su dureza, su tenacidad, su flexibilidad su elasticidad.
Estas propiedades, que nos informan acerca de cómo se comporta un material ante
distintas cargas y esfuerzos, reciben el nombre de propiedades mecánicas.
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Dureza Es la resistencia que presenta un material a ser rayado o cortado por
otro. Así, por ejemplo, el acero es mas duro que la madera, ya que el acero puede
cortar a la madera mientras que la madera no puede cortar, ni rayar, al acero.
Tenacidad Es la resistencia que presenta un material a romperse cuando se
golpea. Los materiales que, como el hierro, resisten los golpes sin romperse se
llaman materiales tenaces. Por el contrario, los materiales que, como la
porcelana, se rompen cuando se golpean se llaman materiales frágiles.
Flexibilidad Es la capacidad que tiene un material de poderse doblar sin
romperse. El papel y la tela, por ejemplo, son materiales flexibles. Por el
contrario, el barro cocido y el vidrio son materiales rígidos, ya que, cuando se
doblan, se rompen.
Elasticidad Es la capacidad que tiene un material de recuperar su forma por sí
solo, después de que se estira, se comprime o se retuerce. Los materiales que,
como el caucho, recuperan su forma cuando cesa la fuerza que los ha deformado se
llaman materiales elásticos. Por el contrario, los materiales que, como la
plastilina, no recuperan su forma por si solos se llaman materiales plásticos.
7. ENSAYO DE MATERIALES
Desde el punto de vista de la fabricación, muchas veces no es suficiente con
conocer las propiedades físico-químicas del material, sino que también es necesario
conocer su comportamiento durante los procesos mediante los que se lleva a cabo
dicha fabricación. Por otro lado, también es necesario conocer como se va a
comportar el material después de un uso prolongado.
Para estudiar el comportamiento de un determinado material en unas ciertas
condiciones de unos, tales como temperaturas elevadas o esfuerzos de tracción, se
llevan a cabo una serie de ensayos tecnológicos.
Dichos ensayos consisten en someter al material, de manera controlada, a dichas
condiciones y observar los resultados. Por ejemplo, en el ensayo de resistencia se
mide la energía que se necesita para fracturar un material mediante el choque con
una carga, de masa conocida, que se deja caer desde cierta altura.
CUESTIONES:
1. Define materias primas
2. ¿De qué depende la elección de un determinado material?
3. Nombra algunos ejemplos de:
 Propiedades sensoriales
 Propiedades físico-químicas
 Propiedades Tecnológicas
 Propiedades ecológicas
4. Define: Dureza, Tenacidad, Flexibilidad y Elasticidad
5. ¿Qué son los ensayos de materiales y para qué sirven?
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PARTE 1.LOS METALES.
METALES FERROSOS
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Los materiales que encontramos en la naturaleza poseen características muy
distintas entre sí. Dentro de los más comunes podemos nombrar las maderas, los
plásticos, pétreos, y los que nos ocupará a partir de ahora: los metales.
Act1.- Nombra al menos cinco nombre de metales puros (no aleaciones)
Act2.- Nombra algunas características que conozcas de los metales.
Los metales son elementos sólidos a temperatura ambiente, excepto el mercurio,
que es líquido. Pueden emplearse en estado puro o en forma de aleaciones. Una
aleación es una mezcla de un metal con otros elementos, que pueden ser metálicos
o no.
Los metales suelen ser bastante blandos y quebrados en estado puro por lo que es
necesario aportarle algún elemento que haga mejorar sus propiedades mecánicas.
Propiedades de los metales
Al tacto los metales son duros, no adherentes, fríos y muy suaves si su superficie
ha sido pulida; además muchos de los metales presentan un característicos brillo
metálico.
Propiedades mecánicas: (Son las relativas a la aplicación de fuerzas.)
 Poseen dureza y resistencia mecánica muy alta
 Son Tenaces
 Son Maleables
Propiedades térmicas:
 Son conductores del calor
 Se dilatan y contraen
 Se pueden fundir y soldar
Propiedades eléctricas:
 Son buenos conductores de la electricidad
 Algunos poseen propiedades magnéticas.
Propiedades eléctricas:
 Se oxidan con facilidad
Propiedades ecológicas:
 Se pueden reciclar
 Existen algunos metales muy tóxicos para el medio ambiente
Obtención de los metales.
Los metales se obtienen a partir de minerales que
forman parte de las rocas. El metal hierro, por
ejemplo, se extrae del mineral magnetita o siderita,
mientras que el cobre de la calcopirita, y así con
todos los metales.
La extracción del mineral se realiza en minas a
cielo abierto, cuando el mineral se encuentra a
poca profundidad, mientras que cuando el filón es
muy profundo la excavación se realiza bajo tierra,
mina subterránea.
En los yacimientos estos minerales se encuentran
unidos a otros que no son utilizables, ganga,
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despreciándose éstos y cogiendo los minerales útiles, mena.
Para separar la mena de la ganga se utilizan métodos como: Tamizado, Filtración o
Flotación. Una vez hecho este proceso debemos obtener el metal deseado a partir
de la mena; para ello será llevado a industrias metalúrgicas donde realizará dicha
transformación.
Se define metalurgia como el conjunto de industrias que se encargan de la
extracción y transformación de los minerales metálicos.
Se define siderurgia como la rama de la metalurgia que trabaja con materiales que
contengan hierro.
Tipos de metales
Una clasificación típica de los metales es el distinguir los férricos de los no
férricos, es decir, los que su metal de base es el hierro y el resto. Esta
consideración se realiza debido al enorme consumo que se ha hecho de este
material y a la industria que ha generado; tengamos en cuenta que más del 90%
del metal consumido por el ser humano es el hierro.
Act3.- ¿A qué factores crees que se debe el hecho para que sean los minerales de
hierro los más consumidos?
Act4.- Define metalurgia y siderurgia
Materiales férricos
El hierro es un elemento químico, que constituye aproximadamente el 5% de la corteza terrestre.
El hierro no se encuentra en estado puro, sino combinado con otros elementos químicos,
formando minerales como la pirita, la magnetita, la siderita, la
hematites y la limonita.
Existe una amplia variedad de materiales industriales cuyo
componente mayoritario es el hierro, con propiedades y usos
que dependen fundamentalmente de la composición y del
proceso seguido para obtenerlos.
La siderurgia es la metalurgia del hierro, el acero y las
fundiciones.
A grandes rasgos, el proceso siderúrgico transcurre de la
siguiente manera:
1. Extracción del mineral de hierro en las explotaciones mineras.
2. Separación de la mena (el mineral que contiene el hierro) y la ganga (arena, cal, otros
minerales).
3. Calcinación del mineral de hierro en un alto horno, para obtener el arrabio, que es un
producto formado por hierro que contiene entre el 2,5% y el 4,5% de carbono, además de
silicio, manganeso, fósforo, azufre y otras impurezas.
4. Transformación del arrabio en hierro dulce, fundiciones o acero.
Para obtener las fundiciones se deja solidificar el arrabio y después se vuelve a fundir en un
horno de cubilote. Para obtener el acero, el arrabio líquido se mezcla con chatarra y mineral de
hierro en un mezclador y se envía a diferentes hornos de afino, según el tipo de acero que se
quiera conseguir.
Act5.- Cuáles son las fases del proceso siderúrgico?
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Tipos de materiales férricos:
Los derivados ferrosos se clasifican teniendo en cuenta su contenido en carbono. Los más
importantes, son:
El hierro dulce
Este producto siderúrgico contiene entre un 99,90 hasta un
99,99% de hierro. En estas condiciones, se puede considerar como
hierro prácticamente puro.
El hierro dulce tiene pocas aplicaciones industriales, dadas sus bajas propiedades mecánicas y su difícil obtención. Es un material dúctil y maleable, admite la forja. Es por esto, por lo que se le llama también hierro
forjado.
Se emplea fundamentalmente en electricidad y electrónica.
Los aceros
Los aceros son aleaciones de hierro y carbono, a las que se
suelen añadir otros elementos como el cromo, el manganeso, el
níquel, el vanadio o el titanio. La adición de estos elementos
hace que el acero adquiera ciertas propiedades, dependiendo
de los elementos y de la proporción en la que se añadan, tales
como la elasticidad, mayor dureza o mayor resistencia a la
corrosión.
La posibilidad de preparar distintos tipos de aceros, unida a la abundancia del hierro en la
naturaleza, hace que los aceros tengan múltiples aplicaciones.
Según su composición, se distinguen dos clases de aceros:
 Aceros comunes. Contienen únicamente hierro y carbono. Son fáciles de soldar y poco
resistentes a la corrosión. Se emplean en la construcción de estructuras, clavos, tornillos,
herrajes y herramientas corrientes.
• Aceros aleados. Contienen otros elementos además del hierro y del carbono. Son muy
resistentes a la corrosión, al desgaste y a las altas temperaturas. Se emplean en la
fabricación de instrumentos y herramientas especiales, elementos de maquinaria,
herramientas de corte, etc.
Las fundiciones
Las fundiciones son aleaciones de hierro y carbono que se
diferencian de los aceros en el porcentaje de carbono que
contienen. Así, mientras que los aceros contienen entre el 0,03 y el
1,76% de carbono, las fundiciones contienen entre 1,76 y 6,67%.
Esta diferencia hace que las propiedades y los usos de unas y otros
sean diferentes. Por ejemplo, las fundiciones son más resistentes
que los aceros comunes a la corrosión y a los cambios bruscos de
temperatura.
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Según su composición y propiedades, se clasifican en:
• Fundiciones ordinarias. Están formadas casi exclusivamente por hierro y carbono, aunque
pueden contener cantidades muy pequeñas de impurezas. A estas fundiciones no se les puede
dar forma en la forja.

Fundiciones aleadas. Además de hierro y carbono contienen otros elementos químicos, lo que
hace que sus propiedades mecánicas mejoren sensiblemente.
Las fundiciones son fáciles de moldear y de mecanizar y se emplean en la fabricación de piezas de
gran tamaño, tales como calderas, carcasas, bancadas de maquinaria, etc.
Act5.- Clasifica los materiales férricos en función del porcentaje en carbono que contengan.
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Los metales no férricos
Actualmente, los materiales férricos son los más empleados, ya que son relativamente fáciles de
obtener, su coste es bajo y además presentan una gran resistencia mecánica. Sin embargo,
tienen una serie de inconvenientes, como su baja resistencia a la oxidación, la dificultad de su
mecanizado, la baja conductividad eléctrica y térmica, su elevado punto de fusión, etc., lo que
hace necesario el empleo de otros metales con características más ventajosas, aunque resulten
más caros. Estos metales se denominan metales no férricos.
Dependiendo de su densidad, los metales no férricos se pueden clasificar en:
Metales pesados. Su densidad es igual o mayor a 5 kg/dm3. Entre ellos están: el cobre, el
plomo, el cinc, el cromo, el estaño, el níquel, el mercurio, el volframio, etc.
Metales ligeros. Su densidad varía entre 2 y 5 kg/dm3, siendo los más empleados el aluminio y
el titanio.
Metales ultraligeros. Su densidad es menor de 2 kg/dm3, siendo el magnesio el más utilizado en
la industria.
EL COBRE
El cobre es un metal de color rojo brillante, muy resistente a la corrosión, buen conductor del
calor y la electricidad, muy dúctil y maleable y, por lo tanto, fácil de trabajar. Se obtiene a
partir de distintos minerales, como la cuprita, la calcopirita y la malaquita.
Desde la antigüedad se han dado los más diversos usos al cobre y sus aleaciones. Fueron
empleados para fabricar armas, herramientas, monedas, piezas para todo tipo de maquinaria,
instrumentos musicales, etc.
Se emplea con frecuencia en la construcción, tanto en forma de planchas, para recubrir
techumbres, como de canalizaciones para la conducción de gas y agua. Por su buena
conductividad térmica, se usa para fabricar calderas, alambiques, utensilios de cocina, y por su
conductividad eléctrica se encuentra presente en todos los aparatos eléctricos y electrónicos de
uso cotidiano.
En la mayor parte de sus aplicaciones se emplea aleado con otros elementos. Sus principales
aleaciones son los bronces y los latones.

Los bronces. Son aleaciones de cobre y estaño. Su dureza es tanto mayor cuanto mayor
es la cantidad de estaño que contienen. Se emplean en la fabricación de piezas
moldeadas, casquillos de bombillas, campanas, etc.

Los latones. Son aleaciones de cobre y cinc. Se emplean para fabricar llaves y válvulas
para gas y agua, en canalizaciones, bisagras, tornillos, etc.
EL ALUMINIO
El aluminio es un metal de color plateado claro, muy resistente a la oxidación. Es, además, muy
ligero, buen conductor del calor y la electricidad v fácil de mecanizar. Se obtiene principalmente
a partir de la bauxita.
Se emplea aleado con otros elementos, formando las llamadas aleaciones Ligeras, que tienen la
misma resistencia que los aceros pero son considerablemente menos pesadas que ellos.
Sus aplicaciones en la industria son muy numerosas. Se encuentra tanto en las latas de
refrescos, como en los fuselajes de los aviones, marcos de puertas y ventanas, carcasas de
maquinaria, etc.
Se comercializa en forma de lingotes, planchas, chapas y perfiles.
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EL ESTAÑO
El estaño es un metal de aspecto blanco brillante, muy resistente al aire, fácil de fundir y de
trabajar. Es muy maleable en frío, y en caliente se vuelve quebradizo. Se obtiene a partir de la
casiterita.
Se emplea, aleado con plomo o con plata, en la soldadura blanda y en la elaboración de
aleaciones como los bronces. También se utiliza como recubrimiento del hierro y del cobre;
sobre el hierro para obtener hojalata y sobre el cobre para evitar que se cubra de «cardenillo».
Dado que no es tóxico, el estaño también se emplea en la industria de la alimentación.
EL CINC
El cinc es un metal blando, de color blanco azulado, resistente a la intemperie. Se obtiene a partir
de la blenda.
Se usa en la fabricación de recipientes, canalones y planchas para cubiertas de tejados.
También se utiliza para recubrir piezas y planchas de hierro. Este recubrimiento se lleva a cabo
por dos procedimientos:
o
o
Cincado. Introduciendo las piezas en un baño de cinc fundido.
Galvanizado. El objeto se conecta al polo positivo de un generador y se introduce en una
disolución de sulfato de cinc. El polo negativo del generador se conecta a una placa de cinc
que también se sumerge en la disolución. Mediante electrólisis, parte del cinc de la barra se
va depositando sobre el objeto.
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