Propiedades de los Metales: Mecánicas, Físicas y Químicas
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Propiedades Fundamentales de los Metales
A continuación, se detallan las propiedades más importantes que definen el comportamiento y las aplicaciones de los materiales metálicos, clasificadas en químicas, mecánicas y físicas.
Propiedades Químicas
- Oxidación
- Fenómeno de combinación del oxígeno con los metales, produciendo la corrosión. En algunos metales, este proceso no termina en corrosión, sino que genera una capa protectora que, a medida que avanza, dificulta la continuación del proceso hasta detenerlo.
- Corrosión
- Deterioro lento de los metales al combinarse el oxígeno con la humedad. También existe la corrosión química, producida por ácidos y otros agentes.
Propiedades Mecánicas
Estas propiedades describen cómo responde un material metálico a la aplicación de fuerzas.
- Tenacidad
- Propiedad de los metales para resistir esfuerzos bruscos, como golpes o choques, sin romperse.
- Elasticidad
- Propiedad que tienen los metales de recuperar su forma inicial después de haber sido sometidos a una deformación.
- Límite elástico
- Fuerza máxima que puede soportar un material sin sufrir una deformación permanente.
- Módulo de elasticidad (Módulo de Young)
- Relación entre la tensión aplicada y el alargamiento unitario producido en la zona elástica del material.
- Plasticidad
- Capacidad de un metal para adquirir deformaciones permanentes sin romperse.
- Maleabilidad
- Propiedad que permite reducir los metales a láminas delgadas mediante compresión.
- Ductilidad
- Capacidad de un metal para ser estirado en hilos o alambres mediante esfuerzos de tracción.
- Resistencia a la rotura
- Carga máxima que un cuerpo puede soportar por unidad de sección antes de romperse.
- Estricción
- Fenómeno de reducción de la sección transversal de un material en la zona de rotura cuando es sometido a un esfuerzo de tracción.
- Dureza
- Resistencia que opone un metal a ser penetrado o rayado por otro cuerpo.
- Fragilidad
- Propiedad opuesta a la tenacidad; es la facilidad con la que un material se rompe por la acción de un choque, sin apenas deformarse.
- Resiliencia
- Energía que absorbe un cuerpo antes de romperse por un impacto o choque.
- Fluencia (Creep)
- Capacidad que tienen algunos metales de deformarse lentamente y de forma continua bajo la acción de una carga constante, especialmente a altas temperaturas.
- Maquinabilidad
- Facilidad con la que un material puede ser mecanizado por arranque de viruta. Se evalúa por factores como la calidad de la viruta producida, la velocidad de corte alcanzable y el desgaste de la herramienta.
Propiedades Físicas
- Fusibilidad
- Propiedad que tiene un material para pasar del estado sólido al líquido (fundirse) bajo la acción del calor.
- Calor específico
- Indica la cantidad de calor necesaria para aumentar la temperatura de una unidad de masa de un cuerpo en un grado.
- Dilatabilidad
- Propiedad de los metales para aumentar su volumen cuando se incrementa la temperatura.
- Temperatura de fusión
- Temperatura a la cual se produce el cambio de estado sólido a líquido que experimenta un metal al calentarse progresivamente.
- Conductividad térmica
- Propiedad de los materiales que les permite transmitir el calor a través de su masa.
- Conductividad eléctrica
- Propiedad que les permite transmitir la corriente eléctrica a través de su masa.
Tablas de Referencia de Materiales Metálicos
Influencia de Elementos de Aleación en el Acero
| Elemento | Influencia Principal |
|---|---|
| C (Carbono) | Eleva la dureza y la resistencia; disminuye la tenacidad. |
| Si (Silicio) | Mejora la elasticidad y la resistencia a la corrosión. |
| P y S (Fósforo y Azufre) | Son impurezas generalmente perjudiciales que aumentan la fragilidad. |
| Ni (Níquel) | Incrementa la tenacidad, la resistencia a la corrosión y al impacto. |
| Cr (Cromo) | Incrementa la resistencia, la dureza y la resistencia a la corrosión (aceros inoxidables). |
| V (Vanadio) | Incrementa la resistencia al desgaste y afina el grano del acero. |
| W y Mo (Tungsteno y Molibdeno) | Incrementan la dureza y la resistencia a altas temperaturas. |
Propiedades y Aplicaciones de Metales Comunes
| Símbolo | Peso Específico (g/cm³) | Punto de Fusión (°C) | Mineral Principal | Propiedades | Aplicaciones Comunes |
|---|---|---|---|---|---|
| Cu (Cobre) | 8.96 | 1083 | Calcopirita | Color rojizo, dúctil, maleable. Excelente conductor de electricidad y calor. | Cableado eléctrico, tuberías, componentes electrónicos, aleaciones (bronce, latón). |
| Al (Aluminio) | 2.7 | 660 | Bauxita | Ligero, blando, dúctil, maleable. Buen conductor eléctrico y térmico. Resistente a la corrosión. | Aviación, automoción, bicicletas, carpintería metálica, envases. |
| Sn (Estaño) | 7.3 | 232 | Casiterita | Blanco plateado, brillante, muy maleable y moldeable. Difícil de oxidar. | Recubrimiento de acero (hojalata), soldaduras blandas, aleaciones. |
| Pb (Plomo) | 11.34 | 327 | Galena | Blando, muy denso, color grisáceo. Funde fácilmente, maleable, poco dúctil y poco tenaz. | Baterías, protección contra radiaciones, soldaduras. |
| Zn (Zinc) | 7.14 | 419 | Blenda | Blanco azulado, frágil a temperatura ambiente pero laminable en caliente. Resistente a la corrosión. | Recubrimiento de acero (galvanizado), chapas, canalones, aleaciones (latón). |