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CLASIFICACION, CARACTERISTICAS, PROPIEDADADES, USOS, Y APLICACIONES DE LOS MATERIALES

Unidad 1 Clasificacion, Caracteristicas,Aplicaciones,Usos de los materiales


Los metales ferrosos como su nombre lo indica su principal componente es el fierro.  Tienen elevada conductividad térmica y eléctrica.  Gran resistencia  Elevada plasticidad y maleabilidad  Carácter reciclable.

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Hierro: Tiene una concentración de carbono que se encuentra entre el 0.008% y el 0.03%.Es de color blanco grisáceo y tiene buenas propiedades magnéticas. Acero: Su concentración de carbono se sitúa entre el 0.03% y el 1.76%.Tiene elevada dureza y tenacidad; además de resistencia a la tracción. Fundiciones: Tiene una concentración de carbono que se encuentra entre el 1.76%y el 6.67%.Presenta una elevada dureza y resistencia al desgaste. En esta aleación lo que se mejora son las propiedades mecánicas del hierro. Unidad 1 Clasificacion, Caracteristicas,Aplicaciones,Usos de los materiales


Hierro: Frágil, magnético, conductor, eléctrico, y térmico, se oxida. Punto de fusión 1540 grados. Aceros: La proporción de carbono marca sus propiedades: mas carbono=mayor dureza, mayor fragilidad, menor ductibilidad. Fundiciones: Alta resistencia al desgaste, funden a menos temperatura que los aceros, menos elásticas que los aceros mas frágiles y quebradizos. Unidad 1 Clasificacion, Caracteristicas,Aplicaciones,Usos de los materiales


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Son los metales puros y las aleaciones de metales que no tienen hierro en su componente o por pequeĂąas cantidades. ejemplo: cobre, plomo, estaĂąo, aluminio, etc.

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Cobre: Son los que se obtienen de los minerales cuprita. Plomo: Estos se obtienen del mineral galena. Estaño: Se obtiene del mineral casiterita. Aluminio: Estos se obtiene de la bauxita.

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Cobre: Color pardo rojizo, alta conductividad térmica, y eléctrica, resistencia ala corrosión, muy dúctil. Plomo: Brillante, gris blanco, blando, maleable, resistente a los ácidos. Estaño: Blanquiazul, frágil, maleable, baja resistencia mecánica, alta resistencia ala corrosión y oxidación.

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Por lo regular los metales no ferrosos tienen menor resistencia a la tensión y dureza que los metales ferrosos, sin embargo su resistencia a la corrosión es superior. Su costo es alto en comparación a los materiales ferrosos. Los metales no ferrosos son utilizados en la manufactura como elementos complementarios de los metales ferrosos, también son muy útiles como materiales puros o aleados los que por sus propiedades físicas y de ingeniería cubren determinadas exigencias o condiciones de trabajo. Unidad 1 Clasificacion, Caracteristicas,Aplicaciones,Usos de los materiales


Metales Ferrosos  Hierro: Muy limitados ;componentes eléctricos y electrónicos.  Aceros: Herramientas ,recipientes ,coches ,aviones, barras, perfiles, palastros.  Fundiciones: Mecanismos, carcasas de motores, soportes, cigüeñales , engranaje. Unidad 1 Clasificacion, Caracteristicas,Aplicaciones,Usos de los materiales


Metales No Ferrosos Cobre: Conductor eléctrico, tuberías, calderas, automóviles. Plomo: Baterías, cables, tuberías, protección RX, aditivos. Estaño: Recubrimientos de piezas, colorantes. Aluminio: Aeronáutica, automovilística, conductor líneas, aéreas AT, polvo en pinturas, depósitos ,utensilios. Unidad 1 Clasificacion, Caracteristicas,Aplicaciones,Usos de los materiales


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Los polímeros son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros.

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CLASIFICACION DE LOS POLIMEROS

HAY 5 CLASIFICACIONES SON LAS SIGUIENTES:  SEGUN SU ORIGEN  SEGUN SU MECANISMO DE POLIMERIZACION  SEGUN SU COMPOSICION QUMICA  SEGUN SUS APLICACIONES  SEGUN SU COMPORTAMIENTO AL ELEVAR LA TEMPERATURA

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Según su origen Polímeros naturales. Existen en la naturaleza muchos polímeros y las biomoléculas que forman los seres vivos son macromoléculas poliméricas. Por ejemplo, las proteínas, los ácidos nucleicos, los polisacáridos (como la celulosa y la quitina), el hule o caucho natural, la lignina, etc.

Polímeros semisintéticos. Se obtienen por transformación de polímeros naturales. Por ejemplo, la nitrocelulosa, el caucho vulcanizado, etc. Polímeros sintéticos. Muchos polímeros se obtienen industrialmente a partir de los monómeros. Por ejemplo, el nylon, el poliestireno, el cloruro de polivinilo (PVC), el polietileno, etc.

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Según su mecanismo de polimerización Polímeros de condensación. La reacción de polimerización implica a cada paso la formación de una molécula de baja masa molecular, por ejemplo agua.

Polímeros de adición. La polimerización no implica la liberación de ningún compuesto de baja masa

Polímeros formados por etapas. La cadena de polímero va creciendo gradualmente mientras haya monómeros disponibles, añadiendo un monómero cada vez. Como por ejemplo los poliuretanos. Unidad 1 Clasificacion, Caracteristicas,Aplicaciones,Usos de los materiales


Según su composición química.

Dentro de ellos se pueden distinguir: •Poliolefinas, formados mediante la polimerización de olefinas.

Ejemplos: polietileno y polipropileno. •Polímeros estirénicos, que incluyen al estireno entre sus monómeros.

Ejemplos: poliestireno y caucho estireno-butadieno. •Polímeros vinílicos halogenados, que incluyen átomos de halógenos (cloro, flúor...) en su composición. Ejemplos: PVC y PTFE. Unidad 1 Clasificacion, Caracteristicas,Aplicaciones,Usos de los materiales


•Polímeros acrílicos. Ejemplos: PMMA.

•Polímeros orgánicos no vinílicos. Además de carbono, tienen átomos de oxígeno o nitrógeno en su cadena principal. Algunas sub-categorías de importancia: •Poliésteres •Poliamidas •Poliuretanos

Polímeros inorgánicos. Entre otros: •Basados en azufre. Ejemplo: polisulfuros. •Basados en silicio. Ejemplo: silicona. Unidad 1 Clasificacion, Caracteristicas,Aplicaciones,Usos de los materiales


Según sus aplicaciones Elastómeros. Son materiales con muy bajo módulo de elasticidad y alta extensibilidad Plásticos. Son aquellos polímeros que, ante un esfuerzo suficientemente intenso, se deforman irreversiblemente, no pudiendo volver a su forma original Fibras. Presentan alto módulo de elasticidad y baja extensibilidad, lo que permite confeccionar tejidos cuyas dimensiones permanecen estables. Recubrimientos. Son sustancias, normalmente líquidas, que se adhieren a la superficie de otros materiales para otorgarles alguna propiedad, por ejemplo resistencia a la abrasión. Adhesivos. Son sustancias que combinan una alta adhesión y una alta cohesión, lo que les permite unir dos o más cuerpos por contacto superficial. Unidad 1 Clasificacion, Caracteristicas,Aplicaciones,Usos de los materiales


Según su comportamiento al elevar su temperatura Termoplásticos, que fluyen (pasan al estado líquido) al calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado solido) al enfriarlos. Su estructura molecular presenta pocos (o ningún) entrecruzamientos. Ejemplos: polietileno (PE), polipropileno (PP), cloruro de polivinilo PVC.

Termoestables, que no fluyen, y lo único que conseguimos al calentarlos es que se descompongan químicamente, en vez de fluir. Este comportamiento se debe a una estructura con muchos entrecruzamientos, que impiden los desplazamientos relativos de las moléculas.

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Propiedades eléctricas Los polímeros industriales en general son malos conductores eléctricos, por lo que se emplean masivamente en la industria eléctrica y electrónica como materiales aislantes. Las baquelitas (resinas fenólicas) sustituyeron con ventaja a las porcelanas y el vidrio en el aparellaje de baja tensión hace ya muchos años; termoplásticos como el PVC y los PE, entre otros, se utilizan en la fabricación de cables eléctricos, llegando en la actualidad a tensiones de aplicación superiores a los 20 KV, y casi todas las carcasas de los equipos electrónicos se construyen en termoplásticos de magníficas propiedades mecánicas, además de eléctricas y de gran duración y resistencia al medio ambiente, como son, por ejemplo, las resinas ABS.

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Propiedades físicas de los polímeros. Estudios de difracción de rayos X sobre muestras de polietileno comercial, muestran que este material, constituido por moléculas que pueden contener desde 1.000 hasta 150.000 grupos CH2 – CH2 presentan regiones con un cierto ordenamiento cristalino, y otras donde se evidencia un carácter amorfo: a éstas últimas se les considera defectos del cristal.

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Las propiedades mecánicas Son una consecuencia directa de su composición así como de la estructura molecular tanto a nivel molecular como supermolecular. Actualmente las propiedades mecánicas de interés son las de los materiales polímeros y éstas han de ser mejoradas mediante la modificación de la composición o morfología por ejemplo, cambiar la temperatura a la que los polímeros se ablandan y recuperan el estado de sólido elástico o también el grado global del orden tridimensional

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Concepto. · Son compuestos o soluciones compuestas. · Químicamente sus átomos se unen mediante enlaces iónicos y covalentes. · Son duros y frágiles, de alto punto de fusión. · Malos conductores, baja conductividad térmica y eléctrica. · Estabilidad química y eléctrica. · Resistentes a la compresión. La palabra cerámica deriva del vocablo griego keramos, cuya raíz sánscrita significa "quemar". En su sentido estricto se refiere a la arcilla en todas sus formas. Sin embargo, el uso moderno de este término incluye a todos los materiales inorgánicos no metálicos que se forman por acción del calor. Unidad 1 Clasificacion, Caracteristicas,Aplicaciones,Usos de los materiales


Origen de la cerámica. La arcilla es de tipo sedimentario, formada por fragmentos de otras rocas. Está formada por materiales arcillosos (silicatos y alúmina hidratada). Los principales minerales arcillosos son: • Arcilla colinita: contiene un elevado porcentaje de alúmina para cerámica compacta. • Arcilla montmorillonita: poco utilizada. • Arcilla illita: son muy abundantes y las más utilizadas por sus propiedades plásticas.

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Los cerámicos ordinarios se clasifican según su aspecto en cuatro tipos: • Cerámicos porosos: poseen arcilla de grano grueso, áspera, permeable y absorben la humedad (ladrillos, tejas, etc.). • Cerámicos semicompactos: poseen arcilla de grano fino, poco permeable y no absorben la humedad. • Cerámicos compactos: poseen estructura macrocristalina, impermeables (lozas finas, porcelanas), suaves y no absorben humedad.

• Cerámicos tenaces: soportan altos esfuerzos y temperaturas elevadas.

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Los cerámicos son frágiles por imperfecciones como grietas, porosidad e inclusiones extrañas, se intensifica la fractura frágil que es una falla mecánica, los defectos varían en tamaño, forma y orientación. La fractura frágil es cualquier grieta o imperfección que limita la capacidad de un cerámico a resistir un esfuerzo. La fractura frágil tiene un tratamiento estadístico. existen métodos para mejorar la tenacidad que resultan en una mayor resistencia a la fractura y en esfuerzos mayores, un método es el de rodear las partículas frágiles con un material motriz más suave y tenaz. Deformación de los cerámicos a altas temperaturas. Flujo viscoso del vidrio: a temperaturas altas se convierte en un mecanismo importante de deformación, ocurre en los vidrio y cerámicos que contienen una mezcla de fases vítrea y cristalina.

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Los cerámicos cristalinos se usan para la manufactura. Los productos de arcilla se utilizan para producir tubos, ladrillos y artefactos de cocina. Existen técnicas de conformado para productos de arcilla. Los productos de arcilla pasan por un secado y horneado.. Las aplicaciones de productos de arcilla son por ejemplo: los ladrillos que se aplican en la construcción. Procesamiento y aplicaciones de cerámicos avanzados. Estos están diseñados para optimizar las propiedades mecánicas a temperaturas elevadas. Algunos procesos para llegar a los cerámicos avanzados son: Compresión y sinterizado. Unión por reacción Proceso sol gel.

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La estructura de los vidrios cerámicos. Vidrios de silicato: son los más utilizados. El sílice fundido puro, tiene un punto de fusión alto y sus cambios son dimensionales durante el calentamiento y enfriamiento, contienen óxidos que se comportan como formadores de vidrio, los modificadores rompen la estructura reticular y hacen que el vidrio se cristalice. Vidrios de silicato modificados: la relación oxígeno-silicio aumenta los modificadores y rompen la red de sílice, una relación alta de oxígenosilicio no permite que haya vidrio. La modificación reduce el punto de fusión y la viscosidad del sílice, lo que hace que se produzca un vidrio a bajas temperaturas.

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Comportamiento eléctrico

Aislamiento eléctrico y comportamiento dieléctrico La mayoría de los materiales cerámicos no son conductores de cargas móviles, por lo que no son conductores de electricidad. Esto se debe a que los enlaces iónico y covalente restringen la movilidad iónica y electrónica, es decir, son buenos

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aislantes eléctricos. Cuando son combinados con fuerza, permite usarlos en la generación de energía y transmisión. Las líneas de alta tensión son generalmente sostenidas por torres de transmisión que contienen discos de porcelana, los cuales son lo suficientemente aislantes como para resistir rayos y tienen la resistencia mecánica apropiada como para sostener los cables. La cerámica dieléctrica es usada en dos áreas principales: la primera es la pérdida progresiva de dielectricidad de alta frecuencia, usada en aplicaciones tales como microondas y radio transmisores; la segunda, son los materiales con alta dielectricidad constante (ferro eléctrico). Aunque la cerámica dieléctrica es inferior frente a otras opciones para la mayoría de los propósitos, generalmente ocupa estos dos dichos muy bien.

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ES FACIL COMPRENDER EL CONCEPTO GENERAL DE LA DUREZA COMO UNA CUALIDAD DE LA MATERIA QUE TIENE QUE VER CON LA SOLIDEZ Y LA FIRMEZA DE CONTORNO, PERO NO SE HA IDEADO TODAVÍA NINGUNA MEDIDA UNIVERSAL DE LA DUREZA APLICABLE A TODOS LOS MATERIALES. LA "FÍSICA" FUNDAMENTAL DE LA DUREZA AÚN NO SE HA ENTENDIDO CLARAMENTE.


Algunos materiales cerámicos pueden soportar temperaturas extremadamente altas sin perder su solidez. Son los denominados materiales refractarios. Generalmente tienen baja conductividad térmica por lo que son empleados como aislantes. Por ejemplo, partes de los cohetes espaciales son construidos de azulejos cerámicos que protegen la nave de las altas temperaturas causadas durante la entrada a la atmósfera.

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El ensayo de TENSION de un material consiste en someter a una probeta normalizada realizada con dicho material a un esfuerzo axial de tensión 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 una ensayo de tensión suelen ser muy pequeñas (ε=10-4 a 10-2 s-1).

Máquina para ensayo de tensión por computadora


M贸dulo de elasticidad o M贸dulo de Young, que cuantifica la proporcionalidad anterior.

Coeficiente de Poisson, que cuantifica la raz贸n entre el alargamiento longitudinal y la acortamiento de las longitudes transversales a la direcci贸n de la fuerza.


Límite de proporcionalidad valor de la tensión por debajo de la cual el alargamiento es proporcional a la carga aplicada.

Límite de fluencia o límite elástico aparente: valor de la tensión que soporta la probeta en el momento de producirse el fenómeno de la cEdencia o fluencia. Este fenómeno tiene lugar en la zona de transición entre las deformaciones elásticas y plásticas y se caracteriza por un rápido incremento de la deformación sin aumento apreciable de la carga aplicada. Límite elástico (límite elástico convencional o práctico): valor de la tensión a la que se produce un alargamiento prefijado de antemano (0,2%, 0,1%, etc.) en función del extensómetro empleado.


Carga de rotura o resistencia a la tracci贸n: carga m谩xima resistida por la probeta dividida por la secci贸n inicial de la probeta.


El esfuerzo de compresión es la resultante de las tensiones, o presiones qué existe dentro de un sólido deformable o medio continuo, caracterizada porque tiende a una reducción de volumen o un acortamiento en determinada dirección. En general, cuando se somete un material a un conjunto de fuerzas se produce tanto flexión, como cizallamiento o torsión, todos estos esfuerzos conllevan la aparición de tensiones tanto de tracción como de compresión.


Dificultad de aplicar una carga conc茅ntrica o axial, sin que aparezca pandeo. Una probeta de secci贸n circular es preferible a otras formas.

El ensayo se realiza en materiales: Duros. Semiduros. Blandos.


RESISTENCIA DE LA INDENTACIÓN PERMANENTE BAJO CARGAS ESTÁTICAS O DINÁMICAS (DUREZA POR PENETRACIÓN). ABSORCIÓN DE ENERGÍA BAJO CARGAS DE IMPACTO (DUREZA POR REBOTE). RESISTENCIA DE LA ABRASIÓN (DUREZA POR DESGASTE). RESISTENCIA AL RAYADO (DUREZA POR RAYADO). RESISTENCIA A LA CORTADURA, A LA PERFORACIÓN (MAQUINABILIDAD).


EL NÚMERO DE DUREZA ENCONTRADO ES UNA FUNCIÓN DEL GRADO DE PENETRACIÓN DE LA PIEZA DE ENSAYO POR LA ACCIÓN DE UN PENETRADOR BAJO UNA CARGA ELÁSTICA DADA. DIFIERE DE ESTE OTRO ENSAYO EN QUE LOS PENETRADORES Y LAS CARGAS SON MENORES, DE AHÍ QUE LA HUELLA RESULTANTE SEA MENOR Y MENOS PROFUNDA. EN LUGAR DE LA CARGA MENOR DE 10 KG Y LAS CARGAS MAYORES DE 60,100,150 KG DE ROCKWELL REGULAR, EL APARATO SUPERFICIAL APLICA UNA CARGA MENOR DE 3 KG Y CARGAS MAYORES DE 15, 30 O 45 KG. UN PUNTO DE DUREZA EN LA MÁQUINA SUPERFICIAL CORRESPONDE A UNA DIFERENCIA EN PROFUNDIDAD DE PENETRACIÓN DE 0,001 MM.


ESTE ENSAYO CONSISTE EN OPRIMIR UNA BOLA DE ACERO ENDURECIDO CONTRA UNA PROBETA. DE ACUERDO CON LAS ESPECIFICACIONES DE LA ASTM (ASTM E 10), LAS ESTIPULACIONES DE LAS CUALES SE SIGUEN AQUÍ, SE ACOSTUMBRA USAR UNA BOLA DE 10 MM Y UNA CARGA DE 3000 KG, PARA METALES DUROS, 1500KG PARA METALES DE DUREZA INTERMEDIA Y 500 KG PARA MATERIALES SUAVES.


Esta máquina es parecida a la de Brinell en la que se realiza una penetración y determina el número de dureza de la razón P/A de la carga P (Kg) al área superficial A de la penetración en mm2. El penetrador es una pirámide de base cuadrada en la cual el ángulo entre las caras opuestas es de 136º (ASTM E 92); la carga puede variar desde 5 hasta 120 Kg en incrementos de 5 Kg.


Método para determinar el comportamiento del material sometido a la carga de choque en la flexión, tracción o torsión. La cantidad que se suele medir es la energía absorbida al romper la probeta en un único golpe, como en el ensayo de impacto Charpy, el ensayo de impacto Izod y el ensayo de tracción dinámica. Los ensayos de impacto se realizan sometiendo a las probetas a varios golpes de intensidad creciente, como en el ensayo de impacto con caída de bola y el ensayo de impacto con golpe repetido. La elasticidad del impacto y la dureza con escleroscopio se determinan en ensayos de impacto no destructivos.


ULTRASONIDO ENSAYOS DE LIQUIDOS PENETRANTES ENSAYOS DE RAYOS X ENSAYOS DE PARTICULAS MAGNETICAS


El método de Ultrasonido se basa en la generación, propagación y detección de ondas elásticas (sonido) a través de los materiales


En la figura de abajo, se muestra un sensor o transductor acústicamente acoplado en la superficie de un material. Este sensor, contiene un elemento pieza-eléctrico, cuya función es convertir pulsos eléctricos en pequeños movimientos o vibraciones, las cuales a su vez generan sonido, con una frecuencia en el rango de los megahertz (inaudible al oído humano). El sonido o las vibraciones, en forma de ondas elásticas, se propaga a través del material hasta que pierde por completo su intensidad ó hasta que topa con una interfase, es decir algún otro material tal como el aire o el agua y, como consecuencia, las ondas pueden sufrir reflexión, refracción, distorsión, etc. Lo cual puede traducirse en un cambio de intensidad, dirección y ángulo de propagación de las ondas originales.


El método o prueba de líquidos penetrantes (LP), se basa en el principio físico conocido como "Capilaridad" y consiste en la aplicación de un líquido, con buenas características de penetración en pequeñas aberturas, sobre la superficie limpia del material a inspeccionar.


Una vez que ha transcurrido un tiempo suficiente, como para que el líquido penetrante recién aplicado, penetre considerablemente en cualquier abertura superficial, se realiza una remoción o limpieza del exceso de líquido penetrante, mediante el uso de algún material absorbente (papel, trapo, etc.) y, a continuación se aplica un líquido absorbente, comúnmente llamado revelador, de color diferente al líquido penetrante, el cual absorberá el líquido que haya penetrado en las aberturas superficiales.


Las pruebas magnéticas son de dos tipos: •Se espolvorea hierro pulverizado en la soldadura. Después, se establece una carga magnética a través de la soldadura; las partículas de hierro se acumulan en las grietas o fallas. •Se mezclan limaduras de hierro con petróleo; se limpia y pule la superficie de la soldadura y se aplica esta mezcla con una brocha. Se magnetiza la soldadura con una fuerte corriente eléctrica. Si hay una grieta o falla en la soldadura, las partículas de hierro se adherirán en los bordes de la grieta y producirá una línea oscura como del diámetro de un cabello.


Los rayos X son vibraciones electromagnĂŠticas invisibles que se propagan a la velocidad de la luz, pero con una longitud de onda muy corta.


propiedades de los materiales  

bueno este libro tratara de los diferentes tipos de materiales y sus propiedades.