Metales

Metales

La estructura atómica de los metales se caracteriza por tener un bajo número de electrones en su última capa [máximo de 3] y se diferencian del resto de los elementos, principalmente en el tipo de enlace que poseen: Enlace Metálico

- Sólidos a temperatura ambiente, excepto el mercurio

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Características

- Alta conductividad térmica y eléctrica, debido a que a pesar de poseer átomos muy compactos, permiten el flujo de electrones- Brillo metálico

- Pueden emitir electrones si se someten al calor

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Propiedades

- Fusibilidad: puede pasar a estado líquido, lo que es aprovechable para el moldeado- Forjabilidad: poder soportar variaciones en su forma por acciones mecánicas, estando en estado sólido y en caliente- Maleabilidad: propiedad de modificar su forma a temperatura ordinaria por acciones mecánicas- Tenacidad: capacidad de absorber energía ante esfuerzos del exterior, antes de romperse o deformarse

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Propiedades

- Ductilidad: se puede alargar en forma de hilos en la dirección de su longitud, frente a fuerzas de tensión antes de romperse- Facilidad de corte: propiedad de poderse separar en pedazos utilizando herramientas cortantes- Soldabilidad: capacidad de poderse unir por presión dos metales hasta formar un trozo único- Oxidabilidad: reacción que ocurre en la mayoría de los metales por acción del oxígeno en el aire

MetalesEtapas del proceso

Fabricación - Obtención1 Extracción: se realiza a cielo abierto o en explotaciones subterráneas

2 Separación del mineral: se separa la mena de la ganga y otras sustancias que se encuentran en la materia prima

3 Obtención del metal: se separa el metal de los elementos que lo acompañan en la mena.Etapa donde se transforma el mineral en metaly ocurren cambios químicos:

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Fabricación - Obtención- Reducción de óxidos de carbón2ZnO + C → CO2 + 2Zn

- Tostación de sulfuros 2PbS + 3O2 → 2PbO + 2SO2- Disociación por calor (CO) 4 Ni → Ni + 4CO

- Por sustitución del óxido Cr2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Cr- Por electrólisis CuSO4 → Cu+2 + SO4

-2

4 Purificación o refinación: licuación, fusión, oxidación y electrólisis. Mediante estos procedimientos se obtiene un metal altamente puro

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Principales metales usadosen la construcciónHIERRO [Fe]- Hematita roja [trióxido de hierro, 60% de Fe]- Magnetita [trióxido de hierro, 70% de Fe]- Limonita [trióxido de hierro hidratado, 40% de Fe]- Siderita [carbonato de hierro, 40% de Fe]

y sus materias primas

ALUMINIO [Al]- Bauxita [óxido de aluminio hidratado]- Criolita [fluoruro de aluminio y sodio]

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Principales metales usadosen la construcciónCINC o ZINC [Zn]- Blenda [sulfuro de zinc]- Calamina [carbonato de zinc]

y sus materias primas

PLOMO [Pb]- Galena [sulfuro de plomo]- Cerusita [carbonato de plomo]- Anglesita [sulfato de plomo]

Otros metales:COBRE [Cu], CROMO [Cr], NIQUEL [Ni]

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Hierro

Metal blanco platinado con brillo, buen conductor de calor y electricidad, dúctil, maleable y tenaz. Posee una densidad de 7.680 kg/m3 y punto de fusión a 1530 ºC.Se oxida progresivamente en un ambiente húmedo.Es uno de los primeros metales objeto de explotación a nivel mundial, siendo Chile, Australia y Brasil los que encabezan la lista de países productores.

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Hierro

Tipos de hierro:

- Arrabio o lingote: [hierro de primera fusión] es duro, quebradizo, poco dúctil y maleable, no trabajable. Contiene 10% de impurezas y 4% de carbono. Es usado como materia prima de otros tipos de hierro.

- Hierro dulce o forjado: hierro puro, con 99% de Fe. Es dúctil, maleable, fácil de doblar por lo que facilitan los trabajos mecánicos de martillado, forjado, etc. Su baja resistencia limita su uso con fines estructurales.

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Hierro

- Hierro colado: [hierro de segunda fusión] se tienen dos tipos de hierros colado:• Fundición gris: posee carbono en forma de grafito, tiene un lento enfriamiento, usado en piezas de maquinarias y objetos de fundición.• Fundición blanca: posee carbono combinado, tiene un enfriamiento brusco, se usa como materia prima de hierro forjado.

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Acero

Es una aleación de hierro y carbono cuyo porcentaje de carbono está comprendido entre 0.05 y 1.7 %. Ésta combinación le confiere una alta resistencia a la tracción, que puede llegar, dependiendo de las proporciones, a 4500 kg/cm2 . Es el metal más usado en la construcción con fines estructurales.

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Acero

Clasificación:

Según su método de fabricación:- Carburación de hierro forjado- Descarburación de “hierro cochino”

Según su uso:- Acero de remaches- Acero estructural [contenido de C va de 0,1-0,6 %]Según su composición química:- Por el porcentaje de carbono: Suave [0.1-0.2%], Medio [0.2-0.4%], Duro [0.4-0.7%], Muy duro [0.7-1.5%]-Por la aleación:Al cromo, Al manganeso, Al cromo-níquel

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Acero

Aleaciones

Unión de dos o más metales. El metal base es unido a los metales de aleación para mejorar una o varias propiedades. Al incrementar la cantidad de elementos de aleación, es posible controlar la microestructura de los aceros y en consecuencia modificar sus propiedades

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Acero

Algunas aleaciones del acero:Manganeso: endurece la superficie del acero y lo hace más resistente al desgaste

Cromo: lo hace resistente a la corrosión. Se requiere un mínimo de 11.5%

Cromo-Níquel: la presencia del níquel lo hace más duro pero es más resistente a la corrosión con cromo puro

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Acero

Tratamiento térmico del acero

Rompe la estructura gruesa y se consigue el refinamiento del tamaño del grano y la distribución uniforme de los componentes

Temple: alcanza mayor dureza y tenacidad

Recocido: elimina tensiones dejadas por el temple y por tratamientos mecánicos

Revenido: modera la excesiva dureza y fragilidad alcanzadas en el temple

Cementación: se obtiene una superficie dura y un núcleo blando y tenaz

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Acero

Tratamiento mecánico del acero

Modifica la forma sin eliminación de materia ni cambios químicos. Algunos tratamientos son el laminado, forjado, estriado, entre otrosTratamiento mecánico en frío: se somete a esfuerzos superiores al límite elástico, por ende se produce una deformación y es necesario recocerlo

Tratamiento mecánico en caliente: se aplica torsión-tensión combinados. Con esto se aumenta la resistencia a la rotura y se disminuye el alargamiento

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Curva Esfuerzo-DeformaciónHierro y Acero

DEFORMACIÓN

ES

FU

ER

ZO

HIERRO

ACEROzona

elástica

límite elástic

o

esfuerzo

máximo

esfuerzo de

fractura

zona plástic

a

escalón de relajamient

o