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MATERIALES METÁLICOS
Tipo de sustancia:
Los metales son sustancias inorgánicas que están compuestas de uno o más elementos
metálicos. Pudiendo también contener algunos elementos no metálicos.
Los elementos metálicos pueden estar formando parte de compuestos organometálicos.
Ejemplos de metales: Hierro, cobre, aluminio, níquel y titanio.
Clasificación:
Los metales y aleaciones clasifican en ferrosas y no ferrosas, atendiendo a que en su
composición exista Fe o no.
A su vez se subdividen en:
FERROSAS:
-Aceros: Contienen entre 0,05-2% de peso en C.
-Aceros inoxidables: Requieren aleación de elementos para evitar ser dañados por
ambientes corrosivos.
-Hierro fundido: Contenido en Fe superior al 2%. Las propiedades mecánicas son
inferiores.
NO FERROSAS:
-Aleaciones de Al, Mg, Ti, Cu, Ni y Zn.
-Materiales refractarios.
-Metales preciosos.
Estructura cristalina:
Entorno al 90% de los metales cristalizan al solidificar en 3 estructuras cristalinas de
empaquetamiento compacto:
BCC (Empaquetamiento cúbico compacto centrado en el cuerpo)
·Posee los átomos de la celdilla unidad, en los vértices del cubo y en el centro del
mismo.
·El número de átomos es por celdilla unidad. Los átomos contactan entre sí a lo largo de
la diagonal del cubo.
·El IC es 8 ya que el átomo central se encuentra rodeado de 8 átomos vecinos.
·El factor de empaquetamiento atómico es del 68%, quiere decir que el espacio ocupado
en una celdilla unidad es del 68% y el resto espacio vacío.
·Ej: Fe, Cr (a temperatura ambiente), W
FCC (Empaquetamiento cúbico compacto centrado en las caras)
·Posee los átomos de la celdilla unidad en los vértices y en el centro de cada cara.
·El número de átomos por celdilla unidad es 4.
·El IC es12. Los átomos contactan a lo largo de la cara.
· El factor de empaquetamiento atómico es del 74%, reflejando que los átomos están lo
más compacto posible.
·Contactan a lo largo de la diagonal de la cara.
·Ej: Fe, Cr, Pb (a elevadas temperaturas)
HCP (Empaquetamiento hexagonal compacto)
Átomos ocupan los vértices del hexágono, centro de las caras hexagonales superior e
inferior y centro de 3 caras hexagonales.
·El número de átomos por celdilla unidad es 6.
·El IC es 12.
· El factor de empaquetamiento atómico es del74%. Empaquetados lo más juntos
posible.
Propiedades:
Tipo de enlace interatómico: -metálico conformando estructura cristalina específica de
los metales.
El enlace metálico involucra la compartición de todos los electrones deslocalizados que
producen un enlace no direccional.
·Resistencia aceptable hasta media temperatura.
·Buenos conductores del calor y la electricidad.
·Tenaces y deformables, en general.
·Altas densidades.
Ej: aceros, aluminios, cobres, titanio, superaleaciones…
-Propiedades MECÁNICAS:
Determinan cómo responde el material al aplicarse una fuerza o esfuerzo.
·Resistencia mecánica: suelen ser duros y resistentes.
La dureza es la resistencia de un metal a la deformación permanente en su superficie.
La resistencia es la tensión máxima alcanzada en el diagrama de tensión-deformación
Ductibilidad: son dúctiles y maleables.
La ductilidad es considerada una variante de la plasticidad, es la propiedad que poseen
ciertos metales para poderse estirase en forma de hilos finos.
La maleabilidad es la posibilidad de cambiar de forma por la acción del martillo, quiere
decirse que puede batirse o extenderse en forma de planchas o láminas.
Impacto:
Resistencia a ser rayados y a la rotura.
-Propiedades FÍSICAS:
Dependen de la estructura y procesamiento del material, describen características
como, conductividad eléctrica o térmica, magnetismo y comportamiento óptico,
generalmente no se alteran por fuerzas que actúan sobre el material.
Punto de fusión:
Todos son sólidos a Tª ambiente, excepto el Hg. que es líquido a esta temperatura. El
punto de fusión varía de –39 ºC. del Hg a los 3410ºC. del W.
Todos los metales se expanden con el calor y se contraen al enfriarse.
Conductividad térmica y eléctrica:
Los metales son, en general, buenos conductores eléctricos y térmicos, ya que el
empaquetamiento es muy compacto y la E se transmite de unos átomos a otros.
Con impurezas se reduce la conductividad térmica y también eléctrica, porque
disminuye la eficiencia del movimiento de los electrones.
Propiedades ópticas:
Viene determinadas por la interacción entre el material y la radiación EM en forma de
ondas o partículas de E.
Al interaccionar la radiación con la estructura electrónica o cristalina de los metales
crean varios efectos ópticos.
Los metales reflejan y/o absorben fuertemente la radiación incidente desde λ larga hasta
mitad de la región del UV-Visible. La cantidad de energía absorbida depende de la
estructura electrónica de cada metal.
Los metales son opacos y tienen alta reflectancia.
La mayoría son de color grisáceo, pero algunos son de colores distintos como el Bi
que es rosáceo, Cu rojizo y Au amarillo.
·Propiedades magnéticas:
El comportamiento magnético está condicionado por los dipolos que están dados por la
estructura electrónica del metal, por lo que al cambiar la microestructura cambia las
propiedades.
El Fe, Ni y Co son fácilmente magnetizables por lo que son utilizados como imanes
permanentes. Son ferromagnéticos, debido a que los niveles de E están parcialmente
ocupados por los dipolos que al aplicar un campo magnético se alinean en la misma
dirección de éste.
Se mejoran estas propiedades introduciendo defectos en la microestructura.
Aplicaciones:
Las aplicaciones de los metales son innumerables. La principal aplicación se centra en
el ámbito de la construcción, son útiles en aplicaciones estructurales donde deben
soportar cargas.
También en la electricidad, porque los metales son conductores y permiten el paso de
la corriente a través de ellos, son capaces de soportar tensiones eléctricas importantes;
sin ella no habría luz. Uno de los materiales más utilizados es el Cu.
En los medios de comunicación y sistemas industriales, la mayoría de los aparatos
modernos y equipos que son fabricados con diferentes metales y aleaciones. .
Como hemos podido apreciar a lo largo del trabajo los metales juegan un rol muy
importante en nuestras vidas ya que si nos ponemos a pensar muchas de las cosas que
nos rodean y utilizamos diariamente, están fabricadas de metal o son aleaciones.