Guia Completa de Materials: Propietats, Metalls i Aliatges

Selecció de Materials i Propietats Clau

Els materials es seleccionen segons diversos criteris:

• Propietats
• Qualitats estètiques
• Fabricació
• Cost
• Disponibilitat
• Impacte ambiental

Propietats Mecàniques dels Materials

Una propietat mecànica és el comportament dels materials davant l'aplicació de forces externes.

Resistència Mecànica

La resistència mecànica és la capacitat d'un material de suportar l'esforç sense trencar-se o deformar-se.

Tipus d'Esforços Mecànics

• Tracció: estirar
• Compressió: aixafar
• Flexió: doblegar
• Torsió: retorçar
• Cisallament: tallar

Factors que Influeixen en la Deformació

• Secció elevada: Tracció, Compressió, Flexió, Torsió, Cisallament
• Poca longitud: Compressió, Flexió, Torsió
• Cantell gran: Flexió
• Forma quadrada: Torsió

Comportament dels Materials

• Deformació: elàstica / plàstica
• Comportament: fràgil / dúctil

Duresa

La duresa és la resistència que presenta un material a ser ratllat o penetrat per un altre.

Tenacitat

La tenacitat és la capacitat de resistència al xoc.

Resiliència

La resiliència és l'energia necessària per trencar un material amb un sol cop.

Procés d'Obtenció de Metalls

Per obtenir metall, hem de seguir aquest procés:

• Mineria:
  • Extracció del mineral del jaciment.
  • Enriquiment: la seva preparació, separant la part rica (mena) de la no aprofitable (ganga).
• Metal·lúrgia:
  • Obtenció i afinament: separació del metall dels altres elements amb els quals es troba combinat químicament.
• Indústries metàl·liques:
  • Mecanització: elaboració del metall per obtenir articles útils.

Components del Mineral

Un mineral està format per:

• La part rica i aprofitable: mena.
• La part no aprofitable (pobra en metall): ganga.

Què és un Aliatge?

Un aliatge és un producte obtingut a partir de la unió de dos o més elements químics (amb un mínim d'un metall) que presenta característiques pròpies d'un metall.

Exemples d'Aliatges Comuns

• Acer: Ferro (Fe) + Carboni (C)
• Duralumini: Alumini (Al) + Coure (Cu) + Magnesi (Mg) + Manganès (Mn) + Silici (Si)
• Llautó: Coure (Cu) + Zinc (Zn)

Classificació de Productes Metal·lúrgics

• Fèrrics: Ferros, Acers, Foses
• No Fèrrics: Purs, Aliatges

Ferro Pur

El ferro pur conté menys del 0,03% de carboni i s'utilitza industrialment per les seves propietats magnètiques.

Varietats Al·lotròpiques del Ferro

Les diferents temperatures de solidificació d'un metall donen lloc a les varietats al·lotròpiques. El ferro en té quatre: alfa, beta, gamma i delta.

Si fonem ferro pur fins que es torni líquid i el deixem refredar, observarem els següents canvis:

• Delta (1539 ºC): Temperatura constant mentre passa a fase sòlida.
• Gamma (fins a 1390 ºC): La temperatura baixa lentament i torna a ser constant mentre la massa canvia a l'estructura cristal·lina.
• Beta (fins a 900 ºC): Descendeix fins a 900 ºC i es manté constant mentre canvia.
• Alfa (fins a 750 ºC): L'estructura torna a canviar i es conserva.

Acers i Foses

• Els acers són aliatges de ferro amb un contingut de carboni del 0,1% a l'1,76%.
• Les foses són aliatges de ferro amb un contingut de carboni entre l'1,76% i el 6,67%, i contenen silici.