Explorando las Propiedades y Aplicaciones de los Materiales: Metales y Plásticos

Los materiales se clasifican según sus propiedades, las cuales determinan su idoneidad para diferentes aplicaciones en ingeniería y la industria. A continuación, se describen las propiedades físicas, mecánicas, químicas y tecnológicas de los materiales, así como una clasificación de los materiales metálicos y plásticos.

Propiedades de los Materiales

Propiedades Físicas

Las propiedades físicas incluyen:

• Punto de fusión
• Densidad
• Conductividad eléctrica
• Coeficiente de dilatación
• Dureza (resistencia a la rotura)
• Elasticidad
• Maleabilidad
• Resistencia a la fatiga
• Ductibilidad

Propiedades Mecánicas

Las propiedades mecánicas incluyen:

• Tensión
• Compresión
• Torsión
• Cizalladura
• Flexión

Propiedades Químicas

Las propiedades químicas determinan la reacción de los materiales al entrar en contacto con otras sustancias. La resistencia a la corrosión es un ejemplo clave.

Propiedades Tecnológicas

Las propiedades tecnológicas definen el comportamiento de los materiales al ser trabajados mediante procesos industriales de transformación.

Materiales Metálicos

Los materiales metálicos se utilizan ampliamente en la fabricación mecánica y se distinguen de los no metálicos por su conductividad térmica y eléctrica, así como por su brillo característico.

Acero

El acero es un material fundamental en la ingeniería. Se clasifica según su composición:

• Aceros al carbono: Contienen únicamente hierro y carbono.
• Aceros especiales: Además de carbono y hierro, contienen otros elementos (ternarios: tres elementos; cuaternarios: cuatro elementos).
• Aceros de baja aleación ultrarresistentes: Ofrecen la mayor resistencia dentro de los aceros.
• Aceros inoxidables: Contienen cromo y níquel, variando su dureza y resistencia según su aplicación.
• Aceros de herramientas: Contienen wolframio, que les proporciona dureza, resistencia y durabilidad.

Cobre

El cobre es un metal muy dúctil y maleable, lo que facilita su forjado y laminado tanto en frío como en caliente. Es altamente flexible y resistente a muchos líquidos industriales. Después de la plata, es el mejor conductor de calor y electricidad.

Aplicaciones del Cobre

El cobre se utiliza en estado puro en conductores eléctricos y piezas como cojinetes.

Aleaciones de Cobre

• Latón (Cu + Zn): Utilizado en tornillería y piezas de máquinas.
• Bronce (Cu + Sn): Predomina el cobre en su composición.
• Otras aleaciones (Cu + Cr): Empleadas en soldadura por puntos.

Aluminio

El aluminio es blando, muy dúctil y maleable, ligero y buen conductor de la electricidad. Aunque no se encuentra en estado libre, es abundante en la naturaleza.

Cuanto más puro es el aluminio, mayor es su resistencia y dureza.

Aplicaciones del Aluminio

Se utiliza por su ligereza e inalterabilidad a los agentes atmosféricos, con aplicaciones crecientes en diversos sectores. Forma parte de numerosas aleaciones:

• Cobre: Aumenta la resistencia mecánica.
• Zinc: Aumenta la colabilidad, aunque las aleaciones resultantes son frágiles.
• Silicio: Proporciona una colabilidad muy alta.
• Níquel: Aumenta la resistencia, pero reduce la colabilidad.
• Manganeso: Utilizado en aleaciones de forja, incrementa la resistencia a la corrosión.
• Titanio: Aumenta la resistencia a la fatiga.
• Magnesio: Produce aleaciones ultraligeras.

Estaño

El estaño es un metal blanco brillante, flexible y maleable en frío, pero quebradizo en caliente. Es muy fusible y se oxida fácilmente en estado fundido.

Aplicaciones del Estaño

Se utiliza en forma de chapa fina para recubrimientos. Sus principales aplicaciones son sus aleaciones y el recubrimiento de otros metales para prevenir la corrosión. Es esencial en utensilios de cocina.

Plomo

El plomo es muy pesado y blando, poco resistente y se funde con facilidad.

Aplicaciones del Plomo

Se utiliza en tuberías de agua y otros líquidos. Los óxidos de plomo se emplean en pinturas protectoras.

Zinc

El zinc es frágil y poco resistente tanto en estado fundido como en frío, y no es maleable. Sin embargo, calentado entre 120-150°C, puede ser laminado. Se utiliza para proteger otros metales debido a su resistencia a la oxidación.

Plásticos

Los plásticos se clasifican en:

• Termoplásticos: Se funden con el calor.
• Termoestables: No se funden con el calor, se endurecen y se degradan. Son más rígidos pero frágiles.
• Elastómeros: Son muy elásticos ante esfuerzos mecánicos.

Los plásticos se pueden moldear y ofrecen baja densidad en comparación con los materiales metálicos, buena resistencia a la carga y alta resistencia a la corrosión. Además, presentan baja conductividad eléctrica y térmica, y son económicos.