Propiedades y Clasificación Esencial de Materiales: Aceros, Metales y Plásticos

Propiedades Fundamentales de los Materiales

A continuación, se detallan las propiedades clave que definen el comportamiento de diversos materiales:

• Cohesión: Son las fuerzas de atracción entre las moléculas de un material.
• Dureza: Resistencia que opone un material a ser rayado o penetrado por otro más duro que él.
• Elasticidad: Propiedad de un material para deformarse con una fuerza y recuperar su forma original al cesar esta.
• Fluencia: Deformación que presentan algunos materiales por su propio peso o por una carga constante a lo largo del tiempo.
• Tenacidad: Fuerza que oponen los materiales a dejarse romper por golpes o impactos.
• Fragilidad: Facilidad que tiene un material de romperse con un golpe, sin apenas deformación plástica.
• Plasticidad: Es la facilidad que tienen los cuerpos de deformarse con las fuerzas que se les aplican sin llegar a romperse, manteniendo la deformación.
• Ductilidad: Facilidad de los metales de dejarse estirar formando hilos.
• Maleabilidad: Propiedad de los metales de dejarse reducir a láminas muy finas.
• Porosidad: Propiedad de los cuerpos de permitir el paso de fluidos a través de ellos.
• Magnetismo: Propiedad de algunos minerales de atraer al hierro.

Características del Hierro

El hierro es un metal fundamental en la industria, con las siguientes particularidades:

• Contiene menos del 0.022% de carbono.
• Es un material de color grisáceo, dúctil y maleable que, aleado con carbono, forma aceros.
• Químicamente puro es quebradizo y prácticamente no tiene resistencia mecánica.
• Su símbolo es Fe y su punto de fusión es de 1530 ºC.
• Su peso es 7.85 gramos por decímetro cúbico.

Definiciones de Procesos Metalúrgicos en el Alto Horno

Los siguientes términos describen etapas clave en la producción de metales en un alto horno:

• Deshidratación: Es la etapa en la que el mineral y los elementos que entran en el alto horno pierden su humedad y se secan.
• Reducción: Parte del alto horno donde el mineral de hierro se reduce a través de las toberas de aire, perdiendo así el oxígeno que contiene.
• Carburación: Es cuando el hierro empieza a fundirse entre los 1200 y 1700 ºC, combinándose con carbono.
• Fusión: Parte del horno donde se alcanzan los 1800 ºC y el hierro queda completamente fundido en el crisol del horno.

Tipos de Acero y su Obtención

El acero es una aleación de hierro y carbono, clasificada según su composición y proceso de fabricación:

Clasificación por Composición

• Acero al Carbono: No contienen otro elemento que hierro y carbono, y se sueldan con más facilidad que los aceros aleados.
• Aceros Aleados: En este tipo de acero, además de hierro y carbono, entran en su composición otros elementos como el cromo, vanadio, níquel, silicio y cobalto. Presentan una soldadura más difícil, cuya soldabilidad está en función de su composición y contenido de carbono.

Procesos de Obtención del Acero

El acero se obtiene en hornos llamados convertidores, donde se introduce arrabio con otros materiales. Mediante reacciones químicas, se eliminan las impurezas no deseadas como el fósforo y el azufre, controlando el contenido en carbono.

• Aceros Bessemer: Son aceros obtenidos en un horno convertidor Bessemer, basado en la descarbonización del arrabio.
• Aceros al Crisol: Horno para la obtención de aceros de muy buena calidad.
• Acero LD: Aceros obtenidos por soplado con oxígeno puro.

Categorías de Aceros por Aplicación

• Aceros Finos de Construcción General:

  • Acero al carbono
  • Aleado de gran resistencia
  • Aleado de gran elasticidad
  • Aceros de cementación
  • Aceros de nitruración

• Aceros de Usos Especiales:

  • Acero para mecanizado
  • Acero para soldadura
  • Aceros magnéticos
  • Aceros de dilatación térmica
  • Aceros resistentes a la fluencia

• Aceros Resistentes a la Oxidación y Corrosión:

  • Aceros inoxidables
  • Aceros resistentes al calor

• Aceros de Herramientas:

  • Acero al carbono para herramientas
  • Acero aleado para herramientas
  • Aceros rápidos

• Aceros para Moldeo:

  • Aceros para moldeo
  • Aceros de baja radiación
  • Aceros para moldeo inoxidables

Materiales No Férricos

Estos materiales, a diferencia del hierro y sus aleaciones, presentan propiedades y aplicaciones diversas:

• Aluminio: Material grisáceo, buen conductor de calor y de la electricidad, muy abundante en la naturaleza. Su símbolo químico es Al, su punto de fusión 660 ºC, su peso 2.7 kg/dm³, y se obtiene de la bauxita.
• Carbono: Su densidad es de 3.5 kg/dm³. Se encuentra en los carbones y, químicamente puro, es el diamante.
• Cinc: Su punto de fusión es 419 ºC y su peso de 7.14 kg/dm³. Es dúctil y maleable.
• Cobalto: Se obtiene de la esmaltina o cobaltina. Es blanco y brillante, y forma parte de las aleaciones de aceros rápidos y aceros inoxidables. Su punto de fusión es 1495 ºC y su densidad 8.7 kg/dm³.
• Plomo: Su punto de fusión es de 327 ºC, su peso de 11.34 kg/dm³ y su resistencia a la tracción de 1.8 kg/mm².
• Wolframio: También llamado tungsteno, se obtiene de la wolframita. Es duro y tiene un elevado punto de fusión (3400 ºC). Su densidad es 19.2 kg/dm³.

Materiales Plásticos

Los plásticos son materiales versátiles con características distintivas:

• Son productos derivados del petróleo o resinas que se obtienen por procedimientos químicos.
• Son aislantes y permiten obtener grandes series de piezas económicas.
• Pueden satisfacer las cualidades técnicas de las piezas mecánicas.
• Su densidad está entre 1 y 1.7 kg/dm³.
• Admiten colorantes y no se oxidan.