Clasificación de los materiales

• Naturales: se encuentran en la naturaleza, a partir de los cuales se fabrican los demás productos. (la madera, el esparto...). 

• Artificiales: se obtienen a partir de materiales naturales que no han sufrido transformaciones previamente. También reciben este nombre los materiales que han sido fabricados con con varios materiales. (el hormigón).

• Sintéticos: son fabricados por el ser humano a partir de materiales artificiales, es decir, no se encuentran en la naturaleza  ni ellos ni ninguno de sus componentes (plásticos, baquelita...). 

Propiedades de los materiales

• Sensoriales: los materiales pueden elegirse según el efecto que produzcan en alguno de nuestros sentidos.

• Ópticas: el material reacciona cuando sobre él incide la luz. Hay materiales opacos (no traspasa la luz), transparentes (dejan pasar la luz) y translúcidos (dejan pasar la luz pero no dejan ver a través de ellos).

• Térmicas: los materiales son buenos conductores de calor, aunque algunos son aislantes y evitan que el calor los atraviese con facilidad.

• Magnéticas: es la capacidad que tiene un material ferroso para que sea atraído por un imán.

• Químicas: la oxidación y corrosión son las propiedades químicas.
• Mecánicas:

 -Elasticidad: capacidad para recuperar su forma inicial.

 -Plasticidad: capacidad para conservar su forma una vez deformado.

 -Ductilidad: capacidad para estirarse en hilos.

 -Maleabilidad: capacidad para extenderse en láminas.

 -Dureza: resistencia al desgaste

 -Fragilidad: el material se rompe cuando algo impacta sobre él.

 -Tenacidad: resistencia de un cuerpo a su rotura en esfuerzos lentos.

 -Fatiga: deformación de un material sometido a cargas variables.

  -Maquinabilidad: facilidad de un cuerpo al dejarse cortar por arranque de viruta

  -Acritud: aumento de la dureza, fraguilidad y resistencia por la deformación en frío

  -Colabilidad: capacidad que tiene un material fundido para llenar un molde.

  -Resiliencia: resistencia que opone un cuerpo a los choques o esfuerzos bruscos.

Esfuerzos físicos de los materiales

• Tracción: la fuerza tiende a alargar el objeto y actúa de manera perpendicular a la superficie que lo sujeta

                                            

• Compresión: la fuerza tiende a acortar el objeto. Actúa también perpendicularmente.

                                                     

• Flexión: la fuerza es paralela a la superficie de fijación. Tiende a curvar el objeto

   

                                                                 

• Torsión: la fuerza tiende a retorcer el objeto. Las fuerzas son paralelas a la superficie de fijación

 

• Cortadura: la fuerza es paralela a la superficie que se rompe y pasa por ella.

           

• Pandeo: es similar a la compresión, pero se da en objetos con poca sección y gran longitud.

Introducción a los ensayos de materiales:

Ensayo de tracción:  consiste en someter a una probeta normalizada a un esfuerzo axial de tracción creciente hasta que se produce la rotura de la probeta. Este ensayo mide la resistencia de un material a una fuerza estática o aplicada lentamente. Las velocidades de deformación en un ensayo de tensión suelen ser muy pequeñas.

Ensayo de fatiga: consiste en hacer girar rápidamente una probeta normalizada del material a analizar, al mismo tiempo que se deforma debido a la fuerza.

Ensayo de dureza: consiste en ejercer una fuerza con un diamante o bola de acero sobre la pieza a analizar y ver las medidas de la huella dejada.  Luego se aplica una fórmula y se calcula el grano de dureza.

Ensayo de resiliencia:  la energía de deformación que puede ser recuperada de un cuerpo deformado cuando cesa el esfuerzo que causa la deformación. La resiliencia es igual al trabajo externo realizado para deformar un material hasta su límite elástico.

Estructura interna de los materiales:

BCC (cúbica centrada    en el cuerpo)	Hay un átomo en cada uno de los vértices de la red cúbica y otro en el centro.
FCC( Cúbica centrada  en las caras)	Hay un átomo en cada uno de los vértices de la red cúbica y otro en el centro de cada cara.
HCP(hexagonal compacta)	Hay un átomo en cada uno de los vértices, tres en el centro y uno en la cara superior e inferior.

Características de las redes cristalinas:

	BCC	FCC	HCP
Número de atomos por celda	8*1/8+1=2	8*1/8+6*1/2=4	3+2*1/2+12*1/6=6
Máximo empaquetamiento	Los átomos en contacto en contacto según la diagonal		Átomos de las las bases en contacto
	A=4R/	A=4R/	A=2R
Factor de empaquetamiento	0,68	0,74	0,74

Solidificación de los metales:

Fase 1 nucleación:
Los átomos se unen entre sí formando redes cristalinas. Para el caso del hierro es una estructura BCC. Este proceso se inicia alrededor de impurezas o sobre la propia pared del molde, que está en estado sólido. A medida que se va extrayendo calor, más átomos se van uniendo a la red cristalina original, originando otras redes que se unen a la anterior y formando lo que se denomina núcleo

Fase 2 crecimiento:
a) Velocidad de enfriamiento muy lenta: a medida que se va extrayendo calor, los átomos se iran uniendo a los núcleos originales.
b) Velocidad de enfriamiento rápida: En este caso, los átomos no tienen tiempo a moverse por la masa líquida para unirse a los núcleos existentes

Transformaciónes para enfriar o calentar hierro puro

a) 1538º. El hierro líquido se solidifica, formando una estructura BCC, denominada hierro delta.

b) 1395º. La masa sólida cambia su estructura, obteniendose una red FCC o hierro gamma

c) 910º. El hierro gamma se transforma en ferrita o hierro alfa.

Algunos constituyentes de los aceros

-Cementita. Es el constituyente más duro y frágil de los aceros. Depende de la cantidad de carbono que tenga el acero.

-Martensita. Es el constituyente más duro después de la cementita. Aparece cuando el enfriamiento es extremadamente brusco.

-Bainita. Tiene una dureza media. Aparece cuando la velocidad de enfriamiento no es muy grande.

-Perlital. Sus granos tiene el aspecto de una perla. Es el consituyente más blando  de los aceros. Aparece cuando el enfriamiento es muy lento.

-Ferrita. Es un constituyente cuya presencia es inversamente proporcional a la cantidad de carbono de la aleación.