Classificació de Materials i Propietats Tècniques per a Enginyeria

Introducció a la Selecció de Materials

La selecció del material és una etapa crítica en la fabricació. Aquesta decisió depèn de diversos factors, incloent-hi el manteniment de les toleràncies i els acabats superficials especificats als plànols, així com la seva estabilitat durant el servei (resistència a l'oxidació, la corrosió i el desgast).

Tipus de Materials Industrials

Metalls

• Fèrrics: Aquells on el ferro és el component principal i majoritari (acers i foses).
• No Fèrrics: Metalls simples o aliats amb altres metalls sense que el ferro en formi part (alumini, coure, zinc, crom).

També es consideren altres elements no metàl·lics (hidrogen, oxigen).

Materials Ceràmics

Són compostos químics formats per elements metàl·lics (M) i no metàl·lics (no M), com ara òxids, carburs i nitrurs. Exemples inclouen vidre, porcellana, abrasius i refractaris. Es caracteritzen per ser durs, forts, fràgils i tenir una baixa conductivitat.

Materials Plàstics o Polímers

Són compostos orgànics formats principalment per carboni, hidrogen, resines i algun element no metàl·lic. Es creen mitjançant processos de polimerització de petites molècules orgàniques. Inclouen cautxús, plàstics i adhesius. Exemples comuns són el Polietilè (PE), el PVC i el PET. Ofereixen característiques com la flexibilitat i l'aïllament.

Propietats Mecàniques dels Materials

Resistència

Capacitat de suportar càrregues extremes (torsió, compressió, tracció).

Duresa

Resistència a ser ratllat o penetrat per un altre material més dur. Es mesura amb un duròmetre.

Elasticitat

Capacitat d'un material de tornar a la seva forma original en cessar una càrrega aplicada.

Plasticitat

Capacitat de deformació d'un metall per l'acció d'una força extrema sense que la deformació desaparegui quan aquesta cessa.

Tenacitat

Capacitat d'un material que expressa la seva resistència enfront d'esforços i cops sense que es trenqui o fracturi.

Fragilitat

Capacitat de trencar-se sense que s'apreciï deformació prèvia.

Fatiga

Ruptura que experimenta un material quan se sotmet a càrregues periòdiques inferiors al seu límit elàstic.

Propietats Tecnològiques

Ductilitat

Capacitat de deixar-se deformar en fred sense trencar-se (típicament en fils).

Mal·leabilitat

Capacitat de deformar-se en fred sense trencar-se, especialment en làmines.

Colabilitat

Capacitat d'un material fos per omplir un motlle de manera efectiva.

Soldabilitat

Facilitat per soldar-se entre si sota pressió i en calent.

Maquinabilitat

Facilitat per mecanitzar un material (treballar-lo amb eines).

Classificació Detallada de Metalls Fèrrics

• Ferro: Conté entre 0.008% i 0.3% de carboni. És difícil d'obtenir i té aplicacions limitades.
• Acers: Contenen entre 0.3% i 1.17% de carboni. Tenen una aplicació àmplia. A més contingut de carboni, més duresa (resistència als cops), però són més fràgils a l'hora de soldar.
• Foses: Contenen entre 1.17% i 6.67% de carboni. Són barates, més senzilles de fabricar i més fàcils de mecanitzar.

Aliatges Lleugers

Basats en alumini o magnesi, posseeixen una gran importància industrial gràcies a la seva bona resistència mecànica combinada amb una baixa densitat.