El señor Acero

                                                Los Aceros

1.¿Qué es el acero?
   -El término acero sirve comúnmente para denominar, en ingeniería metalúrgica, a una aleación de hierro con una cantidad de carbono variable entre el 0,03% y el 1,075% en peso de su composición, dependiendo del grado. Si la aleación posee una concentración de carbono mayor al 2,0% se producen fundiciones que, en oposición al acero, son mucho más frágiles y no es posible forjarlas sino que deben ser moldeadas.
   - El acero conserva las características metálicas del hierro en estado puro, pero la adición de carbono y de otros elementos tanto metálicos como no metálicos mejora sus propiedades fisico-químicas. A pesar de su densidad (7850 kg/m³ de densidad en comparación a los 2700 kg/m³ del aluminio, por ejemplo) el acero es utilizado en todos los sectores de la industria, incluso en el aeronáutico, ya que las piezas con mayores solicitaciones (ya sea a impacto o fatiga) sólo pueden aguantar con un material como el acero.

1.1 Microconstituyentes, estructuras cristalinas.

Microconstituyentes: 
 El hierro puro presenta tres estados alotrópicos a medida que se incrementa la temperatura desde la temperatura ambiente.

- Hasta los 911 °C, el hierro ordinario, cristaliza en el sistema cúbico centrado en el cuerpo (BCC) y recibe la denominación de hierro α o ferrita. Es un material dúctil y maleable responsable de la buena forjabilidad de las aleaciones con bajo contenido en carbono y esferromagnético hasta los 768 °C (temperatura de Curie a la que pierde dicha cualidad). La ferrita puede disolver muy pequeñas cantidades de carbono.

  - Entre 911 y 1400 °C cristaliza en el sistema cúbico centrado en las caras (FCC) y recibe la denominación de hierro γ oaustenita. Dada su mayor compacidad la austenita se deforma con mayor facilidad y es paramagnética.

 - Entre 1400 y 1538 °C cristaliza de nuevo en el sistema cúbico centrado en el cuerpo y recibe la denominación de hierro δ que es en esencia el mismo hierro alfa pero con parámetro de red mayor por efecto de la temperatura, a mayor temperatura el hierro se encuentra en estado líquido.

  - Si se añade carbono al hierro, sus átomos podrían situarse simplemente en los intersticios de la red cristalina de éste último; sin embargo en los aceros aparece combinado formando carburo de hierro (Fe₃C), es decir, un compuesto químico definido y que recibe la denominación decementita de modo que los aceros al carbono están constituidos realmente por ferrita y cementita.


2.Caracteristicas físicas de los aceros:
 -Es difícil establecer las propiedades físicas y mecánicas del acero debidoa que estas varían con los ajustes en su composición, en los
diversos tratamientostérmicos, químicos o mecánicos, con los que pueden conseguirse aceros concombinaciones de características adecuadas para infinidad de aplicaciones, se pueden citar algunas propiedades genéricas:
-Su densidad media es de 7850 kg/m³. En función de la temperatura el acero sepuede contraer, dilatar    o fundir.

- El punto de fusión del acero depende del tipo de aleación y los porcentajes de elementos aleantes. El de su componente principal, el hierro es de alrededorde 1.510 °C en estado puro (sin alear), sin embargo el acero presentafrecuentemente temperaturas de fusión de alrededor de 1.375 °C, y en generalla temperatura necesaria para la fusión aumenta a medida que se aumenta elporcentaje de carbono y de otros aleantes, (excepto las aleaciones auténticasque funden de golpe). Por otra parte el acero rápido funde a 1.650 °C. Su puntode ebullición es de alrededor de 3.000 °C.

- Tenacidad:
Es la capacidad que tiene un material de absorber energía sin producir fisuras(resistencia al impacto). El acero es un material muy tenaz, especialmente en alguna de las aleaciones  usadas  para   fabricar      herramientas.

-  Ductilidad:
Es relativamente dúctil. Con él se obtienen hilos delgados llamados alambres.Un aumento de la temperatura en un elemento de acero provoca un aumentoen la longitud del mismo.
(coeficiente de dilatación pael acaro  α = 0,000012)

-Maleabilidad: 
Se pueden obtener láminas delgadas llamadas hojalata. La hojalata es 
 unalamina de acero, de entre 0,5 y 0,12 mm de espesor, recubierta, generalmentede forma electrolítica, por estaño.

- Dureza:
La densidad promedio del acero es 7850 kg/m3. Es la resistencia que ofrece un   acero para dejarse penetrar. La dureza de los aceros varía entre la del hierro yla que se puede lograr mediante su aleación u otros procedimientos térmicos o químicos, conservar un núcleo tenaz en la pieza que evite fracturas frágiles.
Aceros típicos con un alto grado de dureza superficial son los que se empleanen las herramientas de mecanizado, denominados aceros rápidos quecontienen cantidades significativas de cromo, wolframio, molibdeno y vanadio. Los ensayos tecnológicos para medir la dureza son Brinell, Vickers y Rockwell, entre otros.


3.Diagrama Hierro-Carbono:
 -En el diagrama de equilibrio o de fases, Fe-C se representan las transformaciones que sufren los aceros al carbono con la temperatura, admitiendo que el calentamiento (o enfriamiento) de la mezcla se realiza muy lentamente de modo que los procesos de difusión de temperatura (homogeneización) tienen tiempo para completarse. Dicho diagrama se obtiene experimentalmente identificando los puntos críticos —temperaturas a las que se producen las sucesivas transformaciones— por métodos diversos.
-Microconstituyentes: vease el punto 1.1 donde esta detallado.
- Transformación de la austenita:
    - Un Eutéctico (composición para la cual el punto de fusión es mínimo) que se denomina ladeburita y que contiene un 4,3% de carbono (64,5 % de cementita). La ledeburita aparece entre los constituyentes de la aleación cuando el contenido en carbono supera el 2% (región del diagrama no mostrada) y es la responsable de la mala forjabilidad de la aleación marcando la frontera entre los aceros con menos del 2% de C (forjables) y las fundiciones con porcentajes de carbono superiores (no forjables y fabricadas por moldeo). De este modo se observa que por encima de la temperatura crítica  los aceros están constituidos sólo por austenita, una solución sólida de carbono en hierro γ y su microestructura en condiciones de enfriamiento lento dependerá por tanto de las transformaciones que sufra ésta.

   - Un Eutectoide en la zona de los aceros, equivalente al eutéctico pero en estado sólido, donde la temperatura de transformación de la austenita es mínima. El eutectoide contiene un 0,77 %C (13,5% de cementita) y se denomina perlita. Está constituido por capas alternas de ferrita y cementita, siendo sus propiedades mecánicas intermedias entre las de la ferrita y la cementita.
-Otros microconstituyentes: Las texturas básicas descritas (perlíticas) son las obtenidas enfriando lentamente aceros al carbono, sin embargo modificando las condiciones de enfriamiento (base de los tratamientos térmicos) es posible obtener estructuras cristalinas diferentes.
     - La martentisa es el constituyente típico de los aceros templados y se obtiene de forma casi instantánea al enfriar rápidamente la austenita. Es una solución sobresaturada de carbono en hierro alfa con tendencia, cuanto mayor es el carbono, a la sustitución de la estructura cúbica centrada en el cuerpo por tetragonal centrada en el cuerpo. Tras la cementita (y los carburos de otros metales) es el constituyente más duro de los aceros.
      - Velocidades intermedias de enfriamiento dan lugar a la bainita, estructura similar a la perlita formada por agujas de ferrita y cementita pero de mayor ductilidad y resistencia que aquélla.

      - También se puede obtener austenita por enfriamiento rápido de aleaciones con elementos gammágenos (que favorecen la estabilidad del hierro γ) como el níquel y el manganeso, tal es el caso por ejemplo de los aceros inoxidables austeníticos.
Austenita (hierro-γ duro)
Ferrita (hierro-α. blando)
Cementita (carburo de hierro. Fe₃C)
Perlita (88% ferrita, 12% cementita)
Ledeburita (ferrita - cementita eutectica, 4.3% carbón)
Bainita
Martensita

4. Clasificación de los aceros en función del porcentaje de carbono.
 Clasificación del acero por su contenido de Carbono:
- Aceros Extrasuaves: el contenido de carbono varia entre el 0.1 y el 0.2 %



- Aceros suaves: El contenido de carbono esta entre el 0.2 y 0.3 %






- Aceros semisuaves: El contenido de carbono oscila entre 0.3 y el 0.4 %





- Aceros semiduros: El carbono esta presente entre 0.4 y 0.5 %




- Aceros duros: la presencia de carbono varia entre 0.5 y 0.6 %






- Aceros extraduros: El contenido de carbono que presentan esta entre el 0.6 y el 07 %


5. Relación entre características físicas y tamaño de grano.
   -El crecimiento del grano ocurre debido al proceso de coagulación y reorientación del los granos adjuntos y esto es función de el tiempo y la temperatura.
Conforme la temperatura aumenta, la rigidez de la red disminuye produciendo un incremento en la rapidez de crecimiento del grano.
Los granos grandes tienen menor energía libre que los de tamaño menor. Esto esta asociado con la menor cantidad de área de frontera de grano y esta relacionada con la fuerza que impulsa el crecimiento del grano.
Dicho lo anterior; el tamaño final del grano estará determinado por los parámetros de la energía libre del grano y el grado de rigidez de la red cristalina.
Por tanto, la nucleación y el posterior crecimiento del grano comprendidos en el proceso de recocido serán los factores a controlar para la obtención de propiedades ultimas acorde con las necesidades. Si se favorece una nucleación rápida y un crecimiento lento se obtendrá como resultado un material de grano fino con el incremento en la tenacidad o resistencia al impacto con el aumento en la dureza; en cambio, si la nucleación es lenta y el crecimiento del grano es rápido en tamaño del grano será grueso con el resultado de que el metal disminuye su tenacidad y su maquinabilidad y en cambio aumenta su ductilidad.


6. Aleantes y características que aportan al acero.

- En las aleaciones se pretende conseguir unas características determinadas como templabilidad, resistencia mecanica, dureza, tenacidad, resistencia al desgaste, soldabilidad o maquinabilidad.
Lista de elementos que se pueden alear con el Sr. Acero:

   -Aluminio: se usa en algunos aceros de nitruración al Cr-Al-Mo de alta dureza en concentraciones cercanas al 1% y en porcentajes inferiores al 0,008% como desoxidante en aceros de alta aleación.

   -Boro: En muy pequeñas cantidades (del 0,001 al 0,006%) aumenta la templabilidad sin reducir la maquinabilidad, pues se combina con el carbono para formar carburos proporcionando un revestimiento duro. Es usado en aceros de baja aleación en aplicaciones como cuchillas de arado y alambres de alta ductilidad y dureza superficial.

   - Cobalto: muy endurecedor. Disminuye la templabilidad. Mejora la resistencia y la dureza en caliente. Es un elemento poco habitual en los aceros. Aumenta las propiedades magnéticas de los aceros. Se usa en los aceros rápidos para herramientas y en aceros refractarios.

   - Cromo: Forma carburos muy duros y comunica al acero mayor dureza, resistencia y tenacidad a cualquier temperatura. Solo o aleado con otros elementos, mejora la resistencia a la corrosión, se usa en aceros inoxidables, aceros para herramientas y refractarios. También se utiliza en revestimientos embellecedores o recubrimientos duros de gran resistencia al desgaste, como émbolos, ejes, etc.

   - Molibdeno: Aumenta mucho la profundidad de endurecimiento de acero, así como su tenacidad, mejorar la resistencia a la corrosión.

   - Nitrógeno: Se agrega a algunos aceros para promover la formación de austenita.

   - Níquel: Es un elemento gammageno permitiendo una estructura austenítica a temperatura ambiente, que aumenta la tenacidad y resistencia al impacto.

   - Plomo: El plomo no se combina con el acero, se encuentra en él en forma de pequeñísimos glóbulos, como si estuviese emulsionado, lo que favorece la fácil mecanización por arranque de viruta, (torneado, cepillado, taladrado, etc.) ya que el plomo es un buen lubricante de corte, el porcentaje oscila entre 0,15% y 0,30% Se añade a algunos aceros para mejorar mucho la maquinabilidad.

   - Silicio: aumenta moderadamente la templabilidad. Se usa como elemento desoxidante. Aumenta la resistencia de los aceros bajos en carbono.

   - Titanio: se usa para estabilizar y desoxidar el acero, mantiene estables las propiedades del acero a alta temperatura. Se utiliza su gran afinidad con el Carbono para evitar la formación de carburo de hierro al soldar acero.

   - Wolframio: también conocido como tungsteno. Forma con el hierro carburos muy complejos estables y durísimos, soportando bien altas temperaturas. En porcentajes del 14 al 18 %, proporciona aceros rápidos con los que es posible triplicar la velocidad de corte de los aceros al carbono para herramientas.

   - Vanadio: posee una enérgica acción desoxidante y forma carburos complejos con el hierro, que proporcionan al acero una buena resistencia a la fatiga, tracción y poder cortante en los aceros para herramientas.


 24 febrero 2012. El sector industrial se verá beneficiado con esta nueva aleación de acero bainítico con boro.

7. Tratamientos térmicos.
   -  Fundición Nodular.

Es una aleación Fe-C y Si, cuya microestructura está conformada por una matriz metálica y una cantidad del 10 al 15% de grafito en forma de esferas. La presencia de grafito afecta ciertas propiedades entre ellas la disminución de la dureza y la resistencia mecánica, pero por otro lado, incrementa la maquinabilidad.

  
   -Ferríticas: Posee maquinabilidad, ductilidad y límite elástico moderado.

  -Perlíticas: Buen límite elástico y ductilidad pero baja maquinabilidad, se   pueden templar superficialmente.

   -Tratadas térmicamente: Con tratamientos térmicos como normalizados, templados y revenidos o austemperadas, presentan alta resistencia a la tracción y alto límite elástico.

 La fundición nodular presenta una mayor resistencia a la tracción que la fundición gris y se suele utilizar para la fabricación de válvulas y engranajes de alta resistencia, cuerpos de bomba, cigüeñales y pistones. Se diferencia de la maleable porque generalmente se obtiene como resultado de la solidificación y no requiere tratamiento térmico.

Esferoides de grafito sobre una matriz de ferrita.  Microestructura fundición nodular

Temple y revenido: bonificado

Después que se ha endurecido el acero es muy quebradizo o frágil lo que impide su manejo pues se rompe con el mínimo golpe debido a la tensión interior generada por el proceso de endurecimiento. Para contrarrestar la fragilidad se recomienda el temple del acero (en algunos textos a este proceso se le llama revenido y al endurecido temple). Este proceso hace más tenaz y menos quebradizo el acero aunque pierde algo de dureza. El proceso consiste en limpiar la pieza con un abrasivo para luego calentarla hasta la temperatura adecuada (ver tabla), para después enfriarla al intemperie en el mismo medio que se utilizó para endurecerla.

Tabla de temperaturas para revenido de acero endurecido

Color	Grados C	Tipos de aceros
Paja claro	220	Herramientas como brocas, machuelos
Paja mediano	240	Punzones dados y fresas
Paja oscuro	255	Cizallas y martillos
Morado	270	Árboles y cinceles para madera
Azul obscuro	300	Cuchillos y cinceles para acero
Azul claro	320	Destornilladores y resortes

 

Recocido

El recocido es el tratamiento térmico que, en general, tiene como finalidad principal el ablandar el acero u otros metales, regenerar la estructura de aceros sobrecalentados o simplemente eliminar las tensiones internas que siguen a un trabajo en frío. (Enfriamiento en el horno). Esto es, eliminar los esfuerzos residuales producidos durante el trabajo en frío sin afectar las propiedades mecánicas de la pieza finalizada, o puede utilizarse el recocido para eliminar por completo el endurecimiento por deformación. En este caso, la parte final es blanda y dúctil pero sigue teniendo un acabado de superficie y precisión dimensional buenos. Después del recocido, se puede realizar un trabajo en frío adicional dado que la ductilidad se restaura; al combinar ciclos de repetición de trabajo en frío y recocido, pueden alcanzarse deformaciones totales grandes..
El término "recocido" también se utiliza para describir otros tratamientos térmicos. Por ejemplo, los vidrios pueden tratarse de manera térmica o recocerse para eliminar los esfuerzos residuales presentes en el mismo. Los hierros y aceros pueden recocerse para maximizar sus propiedades, en este caso la ductilidad, aun cuando no se haya trabajado con el material en frío.
Existen 3 etapas consideradas como las más importantes en el proceso de recocido:

   

   -Recuperación

La microestructura original trabajada a bajas temperaturas está compuesta de granos que se encuentran deformados que contienen un gran número de dislocaciones entrelazadas unas con otras. Cuando se calienta primero el metal, la energía térmica adicional permite que las dislocaciones se muevan y formen los límites de una estructura subgranular poligonizada. Lo anterior significa que conforme el material se va calentando, las dislocaciones van desapareciendo y a su vez los granos toman mayor tamaño. Sin embargo, la densidad de las dislocaciones permanece virtualmente sin cambiar. Este tratamiento a temperatura baja elimina los esfuerzos residuales debidos al trabajo en frío sin ocasionar un cambio en la densidad de las dislocaciones y se le llama recuperación. Por último, la recuperación frecuentemente agiliza la resistencia a la corrosión de los materiales.

   -Recristalización

Cuando se somete a muy altas temperaturas un metal trabajado en frío previamente, la recuperación rápida elimina los esfuerzos residuales y produce la estructura de las dislocaciones poligonizadas. Durante este instante ocurre la formación de núcleos de pequeños granos en los límites de las celdas de la estructura poligonizada, eliminando la mayoría de las dislocaciones. Debido a que el número de dislocaciones se reduce en grande escala, el metal recristalizado tiene una resistencia baja pero una gran ductilidad. Se denomina como temperatura de recristalización a la temperatura a la cual aparece una microestructura de granos nuevos que tienen pocas dislocaciones. Recristalización es el proceso durante el cual se forman granos nuevos a través del tratamiento térmico a un material trabajado en frío. La temperatura de recristalización depende de varias variables, por lo tanto no es una temperatura fija
 

   -Crecimiento de granos

Cuando las temperaturas aplicadas en el recocido son muy altas, las etapas de recuperación y de recristalización ocurren de una forma más rápida, produciéndose así una estructura de granos más fina. Si la temperatura es lo bastante alta, los granos comienzan a crecer, con granos favorecidos que eliminan a los granos que son más pequeños. Este fenómeno, al cual se le puede denominar como crecimiento de granos, se lleva a cabo por medio de la reducción en el área de los límites de los granos. En la mayoría de los materiales ocurrirá el crecimiento de grano si se mantienen a una temperatura lo suficientemente alta, lo cual no se encuentra relacionado con el trabajo en frío. Esto quiere decir que la recristalización o la recuperación no son indispensables para que los granos puedan crecer dentro de la estructura de los materiales.
Los materiales cerámicos que presentan un endurecimiento casi nulo muestran una cantidad considerable de crecimiento de granos. Asimismo, puede ocurrir un crecimiento anormal de granos en algunos materiales como resultado de una formación de fase líquida.

Tipos de recocido:

 

 

   -Recocido de homogeneización

En el recocido de homogeneización, propio de los aceros hipoeutectoides, la temperatura de calentamiento es la correspondiente a+200 °C sin llegar en ningún caso a la curva de sólidos, realizándose en el propio horno el posterior enfriamiento lento, siendo su objetivo principal eliminar las heterogeneidades producidas durante la solidificación.

   -Recocido de regeneración

También llamado normalizado, tiene como función regenerar la estructura del material producido por temple o forja. Se aplica generalmente a los aceros con más del 0.6% de C, mientras que a los aceros con menor porcentaje de C sólo se les aplica para finar y ordenar su estructura.
ejemplo:  Después de un laminado en frío, donde el grano queda alargado y sometido a tensiones, dicho tratamiento devuelve la microestructura a su estado inicial.
 

   -Recocido de globulización

Usado en aceros hipoeutectoides para ablandarlos después de un anterior trabajo en frío. Por lo general se desea obtener globulización en piezas como placas delgadas que deben tener alta embutición y baja dureza. Los valores más altos de embutición por lo general están asociados con la microestructura globulizada que solo se obtiene en un rango entre los 650 y 700 grados centígrados. Temperaturas por encima de la crítica producen formación de austenita que durante el enfriamiento genera perlita, ocasionando un aumento en la dureza no deseado. Por lo general piezas como las placas para botas de protección deben estar globulizadas para así obtener los dobleces necesarios para su uso y evitar rompimiento o agrietamiento. Finalmente son templadas para garantizar la dureza. Es usado para los aceros hipereutectoides, es decir con un porcentaje mayor al 0,89 % de C, para conseguir la menor dureza posible que en cualquier otro tratamiento, mejorando la maquinabilidad de la pieza. ejemplo: El ablandamiento de aceros aleados para herramientas de más de 0.8% de C.


 

Diagrama TTT 

  -.Un diagrama TTT (temperatura, tiempo, transformación) o curva S resume las posibles transformaciones de la austenita para cada acero, imprescindibles tanto para el diseño de tratamientos térmicos como para la interpretación de las microestructuras resultantes después de los mismos. Su construcción experimental se realiza mediante un determinado número de muestras de acero que, previamente austenizadas, se enfrían en baños de sales a diferentes temperaturas y tiempos determinados. La microestructura obtenida en cada una de las muestras se analiza y representa, obteniéndose así el diagrama TTT para ese acero.

Esquema de una isoterma de tiempo-temperatura-transformación isoterma. Muestra un calentamiento de la transformación de un estado B a A. La línea roja indica la evolución temporal de la temperatura de calentamiento.

Materiales Sintéticos

                       Materiales Sintéticos


1.Materiales simteticos.
-Los materiales sintéticos son aquellos creados por las personas a partir de materiales naturales, producidos por procesos industriales, generalmente una síntesis química que reproduce las características (composición y propiedades) naturales de otros materiales, la palabra plástico se usó originalmente como adjetivo para denotar un escaso grado de movilidad y facilidad para adquirir cierta forma, sentido que se conserva en el término plasticidad.
-Sin embargo, en sentido concreto, nombra ciertos tipos de materiales sintéticos obtenidos mediante fenómenos de polimerización o multiplicación semi-natural de los átomos de carbono en las largas cadenas moleculares de compuestos orgánicos derivados del petróleo y otras sustancias naturales.
rueda sin aire.


2.caracteristicas tecnicas de materiales sintéticos.
- Los plásticos son sustancias químicas sintéticas denominadas polímeros, de estructura macromolecular que puede ser moldeada mediante calor o presión y cuyo componente principal es el carbono, los plásticos proporcionan el balance necesario de propiedades que no pueden lograrse con otros materiales por ejemplo: color, poco peso, tacto agradable y resistencia a la degradación ambiental y biológica.
- Así que la palabra plástico es una forma de referirse a materiales sintéticos capaces de entrar en un estado plástico, pero plástico no es necesariamente el grupo de materiales a los que cotidianamente hace referencia esta palabra.
- características de la mayoría de los plásticos (aunque no siempre se cumplen en determinados plásticos especiales):
        faciles de trabajar y moldear.
        bajo costo monetario de producción.
        poseen baja densidad.
        suelen ser impermeables.
        son buenos aislantes eléctricos.
        aceptables aislantes acústicos.
        buenos aislantes termicos aunque la mayoría no resisten temperaturas muy elevadas.
        resistentes a la corrosión y a muchos factores químicos.
         algunos no son biodegradables ni fáciles de reciclar, y si se queman, son muy contaminantes.
 

3.clasificacion de las familias de los materiales sinteticos.
-Los objetos que nos rodean están fabricados con una gran variedad de materiales que podemos clasificar de diferentes formas; por ejemplo, por su origen. Sin embargo, el criterio más adecuado para clasificar materiales es por sus propiedades.

 material              aplicaciones                       propiedades                         obtención

 Madera:        Muebles, estructuras,         no conduce calor ni                  arboles(pino, roble, halla).
                            embarcaciones.                electricidad.


Metal:            Chasis, estructuras,            ductil, maleable, buen                  minas y minerales.
                         aletas, capó....               conductor termico y electrico.



Plastico:       salpicadero, boligrafos,         ligeros, mal conductor             petroleo y procesos químicos
                         embases.                             electrico y termico.                       

Petreos:         suelos, encimeras,                  pesados, resistentes,                canteras,(marmol, granito)
(piedras)             fachadas.                    dificiles de trabajar, aislantes
                                                                termicos y electricos.

Ceramica      vajilla, ladrillos              duro, fragil                                        Ceramica: arcilla y arena
y Vidrio       cristales, tejas                 transparente(vidrio, cristal).             cristal: arena, cal, sosa.

Textiles:          ropa                               flexible, resistente,                          nilon y poliester.
                                                                facil de trabajar.

4.Vias y proceso de obtención:

-Madera: cortar arboles, quitar las ramas y corteza para que se seque y se pueda trabajar.
-Metal:
Algunos metales se encuentran en forma de elementos nativos, como el oro, la plata y el cobre, aunque no es el estado más usual.
Muchos metales se encuentran en forma de óxidos. El oxígeno, al estar presente en grandes cantidades en la atmósfera, se combina muy fácilmente con los metales, que son elementos reductores, formando compuestos como la bauxita (Al₂O₃) y la limonita (Fe₂O₃).
Los sulfuros constituyen el tipo de mena metálica más frecuente. En este grupo destacan el sulfuro de cobre (I), Cu₂S, el sulfuro de mercurio (II), HgS, el sulfuro de plomo, PbS y el sulfuro de bismuto (III), Bi₂S₃.
Los metales alcalinos, además del berilio y el magnesio, se suelen extraer a partir de los cloruros depositados debido a la evaporación de mares y lagos, aunque también se extrae del agua del mar. El ejemplo más característico es el cloruro sódico o sal común, NaCl.
Algunos metales alcalino-térreos, el calcio, el estroncio y el bario, se obtienen a partir de los carbonatos insolubles en los que están insertos.
Por último, los lantánidos y actínidos se suelen obtener a partir de los fosfatos, que son unas sales en las que pueden estar incluidos.

-Plasticos: deribados del petroleo,
 La primera parte de la producción de plásticos consiste en la elaboración de polímeros en la industria química. Hoy en día la recuperación de plásticos post-consumidor es esencial también. Parte de los plásticos determinados por la industria se usan directamente en forma de grano o resina. Más frecuentemente, existen varias formas de procesado de plásticos. Una de ellas es la extrusión de perfiles o hilos, la cual permite generar un producto extenso y continuo. Otra forma de procesado es por moldeo (por inyección, compresión, rotación, inflación, etc.). También existe el termoconformado, un proceso que usa un material termoplástico previamente producido a través del procesado de extrusión. Este tipo de procesado tiene diferentes variantes: termoconformado al vacío, a presión y el termoconformado mecánico.

-Petreos:
Una cantera es una explotacion minera, generalmente a cielo abierto, en la que se obtienen rocas industriales, ornamentales o áridos. Las canteras suelen ser explotaciones de pequeño tamaño, aunque el conjunto de ellas representa, probablemente, el mayor volumen de la minería mundial.
Los productos obtenidos en las canteras, a diferencia del resto de las explotaciones mineras, no son sometidos a concentración. Las principales rocas obtenidas en las canteras son: mármoles, granitos, calizas y pizarras.
Toda cantera tiene una vida util, y una vez agotada, el abandono de la actividad puede originar problemas de carácter ambiental, principalmente relacionados con la destrucción del paisaje.
 
-Ceramica:
 La materia prima es la arcilla. Se emplea agua, sílice, plomo, estaño y óxidos metálicos. Para la cerámica llamada gres se utiliza una arcilla no calcárea y sal. Otro material importante para otro tipo de cerámica es el caolín mezclado con cuarzo y feldespato. También se emplea el polvo de alabastro y ma´rmol. Para las porcelanas se utilizan los óxidos de potasio,magnesio y aluminio.
 pastillas de ceramica.

-Vidrio:
 El vidrio se hace en un reactor de fusión, en donde se calienta una mezcla que casi siempre consiste en arena silícea (arcillas) y óxidos metálicos secos pulverizados o granulados. En el proceso de la fusión (paso de sólido a líquido) se forma un líquido viscoso y la masa se hace transparente y homogénea a temperaturas mayores a 1 000ºC. Al sacarlo del reactor, el vidrio adquiere una rigidez que permite darle forma y manipularlo. Controlando la temperatura de enfriamiento se evita la desvitrificación o cristalización.

-Textil:
  con el descubrimiento y desarrollo de los polímeros plásticos, se generalizó el uso de fibras artificiales que tienen origen natural y sintéticas de composición únicamente química, como el nylon y el poliéster.
5.Historia de los materiales sintéticos:
-Madera:El edificio más antiguo de madera en pie es Hōryū-ji (Templo de la Ley Floreciente) en Japón, y tiene unos 1400 años. Aunque se han encontrado estructuras de madera por todo el globo desde el Neolítico.

-Metal:Metales como el oro, la plata y el cobre, fueron utilizados desde la prehistoria. Al principio, sólo se usaron los que se encontraban fácilmente en estado puro (en forma de elementos nativos), pero paulatinamente se fue desarrollando la tecnología necesaria para obtener nuevos metales a partir de sus menas, calentándolos en un horno mediante carbón de madera . Otro hecho importante en la historia fue la utilización del hierro.

No obstante, en la antigüedad no se sabía alcanzar la temperatura necesaria para fundir el hierro, por lo que se obtenía un metal impuro que había de ser moldeado a martillazos. se empezaron a utilizar los hornos provistos de fuelle, que permiten alcanzar la temperatura de fusión del hierro, unos 1.535ºC.

-Plastico:
El invento del primer plástico se origina como resultado de un concurso realizado en 1860, cuando el fabricante estadounidense de bolas de billar Phelan and Collarder ofreció una recompensa de 10 000 dólares a quien consiguiera un sustituto del marfil natural, destinado a la fabricación de bolas de billar. Una de las personas que compitieron fue el inventor norteamericano John Wesley Hyatt, quien desarrolló el celuloide disolviendo celulosa (material de origen natural) en una solución de alcanfor y etanol. Si bien Hyatt no ganó el premio, consiguió un producto muy comercial que sería vital para el posterior desarrollo de la industria cinematográfica de finales de siglo XIX.
En 1909 el químico norteamericano de origen belga Leo Hendrik Baekeland sintetizó un polímero de gran interés comercial, a partir de moléculas de fenol y formaldehído. Se bautizó con el nombre de baquelita y fue el primer plástico totalmente sintético de la historia, fue la primera de una serie de resinas sintéticas que revolucionaron la tecnología moderna iniciando la «era del plástico». A lo largo del siglo XX el uso del plástico se hizo popular y llegó a sustituir a otros materiales tanto en el ámbito doméstico, como industrial y comercial.
En 1919 se produjo un acontecimiento que marcaría la pauta en el desarrollo de los materiales plásticos. El químico alemán Hermann Staudiger aventuró que éstos se componían en realidad de moléculas gigantes o macromoléculas. Los esfuerzos realizados para probar estas afirmaciones iniciaron numerosas investigaciones científicas que produjeron enormes avances en esta parte de la química.


-Ceramica: La invención de la cerámica se produjo durante el neolítico, cuando se hicieron necesarios recipientes para almacenar el excedente de las cosechas producido por la práctica de la agricultura. En un principio esta cerámica se modelaba a mano, con técnicas como el pellizco, el colombín o la placa (de ahí las irregularidades de su superficie), y tan solo se dejaba secar al sol en los países cálidos y cerca de los fuegos tribales en los de zonas frías. Más adelante comenzó a decorarse con motivos geométricos mediante incisiones en la pasta seca, cada vez más compleja, perfecta y bella elaboración determinó, junto con la aplicación de cocción, la aparición de un nuevo oficio: el del alfarero.
 Según las teorías difusionistas, los primeros pueblos que iniciaron la elaboración de utensilios de cerámica con técnicas más sofisticadas y cociendo las piezas en hornos fueron los chinos. Desde China pasó el conocimiento hacia Corea y Japón por el Oriente, y hacia el Occidente, a Persia y el norte de África hasta llegar a lapenínsula Ibérica. En todo este recorrido, las técnicas fueron modificándose. Esto fue debido a ciertas variantes; una de ellas fue porque las arcillas eran diferentes. En China se utilizaba una arcilla blanca muy pura, el caolín, para elaborar porcelana, mientras que en Occidente estas arcillas eran difíciles de encontrar. Otras variantes fueron los motivos decorativos y los diferentes métodos utilizados para la cocción.calentador diesel.catalizador del tubo de escape fundido.

-Vidrio:
Plinio (siglo I), en su Historia Natural, cuenta que unos mercaderes que se dirigían hacia Egipto para vender natrón (carbonato de sodio), se detuvieron para cenar a orillas del río Belus, en Fenicia. Como no había piedras para colocar sus ollas, decidieron utilizar algunos trozos de natrón. Calentaron sus alimentos, comieron y se dispusieron a dormir. A la mañana siguiente vieron asombrados que las piedras se habían fundido y habían reaccionado con la arena para producir un material duro y brillante, el vidrio.
En realidad, el hombre aprendió a fabricar el vidrio muchísimo tiempo antes en forma de esmaltes vitrificados, la fayenza. Hay cuentas de collares y restos de cerámica elaborados con fayenza en tumbas delperiodo predinastico de Egipto, en las culturas Naqada (3500-3200 a. C.)
  La fabricación del vidrio floreció en Egipto y Mesopotamia hasta el 1200 a. C. y posteriormente cesó casi por completo durante varios siglos. Egipto produjo un vidrio claro, que contenía sílice pura; lo coloreaban de azul y verde. Durante la época helenística Egipto se convirtió en el principal proveedor de objetos de vidrio de las cortes reales. Sin embargo, fue en las costas fenicias donde se desarrolló el importante descubrimiento del vidrio soplado en el siglo I a.C. Durante la época romana la manufactura del vidrio se extendió por el Imperio, desde roma hasta Alemania. En esta época se descubrió que añadiendo óxido de manganeso se podía aclarar el vidrio.¿Hielo o Vidrio?

-Textil:fibra manufacturada cuya sustancia está formada por cualquier polímero sintético de cadena larga en el cual, al menos, el 85%  del polímero es un éster de ácido tereftálico.
Suele ser muy económica de producir, y sus características generales y disponibilidad no dependiente de cultivos permitieron la creación de prendas y telas de bajo costo; todo esto, transformó la industria textil a partir del año 1941. Asientos del coche...
estructura externa del Nissan 24h Le Mans.(Poliester).

Materiles Metálicos.

                                               Materiales Metálicos

1.Clasificación de los metales:
   -Cada metal se diferencia de otro por su estructura atómica(electrones, protones y neutrones)variando el número de estos sus propiedades cambian de estado de materia (de ser un metal a otro metal).
-Ferreos: aceros desde el 1% al 2% de carbono C.
                fundiciones con carbono C del 2% al 4%.
-No ferreos:aluminio-Al,  cobre-Cu, titanio-Ti, cinc-Zn, plomo-Pb...
   -Metales Negros:Este grupo se caracteriza por un color gris oscuro, gran densidad, exceptuando a los metales alcalinos – terreos,(Be-berilio, Mg-magnesio, Ca-calcio, Sr-estroncio, Ba-bario, Ra-radio) alta temperatura de fusión, dureza relativamente elevada y en muchos casos poseen polimorfismo (tratamiento termico)operaciones de calentamiento y enfriamiento, bajo condiciones controladas de temperatura, tiempo de permanencia, velocidad, presión, etc. con el fin de mejorar sus propiedades mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia  y la elasticidad . El metal más característico de este grupo es el hierro.metales refractarios:
-La temperatura de fusión de estos metales es superior que la del hierro, es decir, superior a 1539 ºC. se utilizan como elementos de adición a los aceros de aleación y como base para las correspondientes aleaciones.
- El carburo hafnio es el compuesto binario más refractario conocido, con un punto de fusión de 3890 ° C. El compuesto ternario carburo de tántalo hafnio tiene uno de los más altas puntos de fusión conocidos (4215 ° C).
wolframio(imagen superior).



Molibdeno(imagen inferior).



Metales de color:
Suelen tener una coloración roja, amarilla o blanca característica. Poseen gran plasticidad, poca dureza, temperatura de fusión relativamente baja y en ellos es característica la ausencia de polimorfismo. El metal más representativo de este grupo es el cobre.

Metales ligeros: aluminio, magnesio, berilio.

2.Enlace metalico:
 Un enlace metálico es un enlace químico que mantiene unidos los átomos (unión entre núcleos atómicos y los electrones libreso de valencia que se juntan alrededor de éstos como una nube) de los metales entre sí.
- La vinculación metálica es la atracción electrostática entre los átomos del metal o cationes y los electrones deslocalizados. Esta es la razón por la cual se puede explicar un deslizamiento de capas, dando por resultado su característica maleabilidad y ductilidad.
- La energía necesaria para deformar un metal como el litio es relativamente baja, siendo, como es lógico, mucho mayor la que se necesita para deformar un metal de transición, porque este último posee muchos más electrones de valencia que son el aglutinante electrostático de los cationes.
 
3.Características físicas/químicas de los materiales metálicos.
-hierro: metal maleable, de color gris plateado y presenta propiedades magnéticas; esferromagnético  a temperatura ambiente y presión atmosférica. para el exterior se debe protejer el Fe del H2O para que no se produccan óxido.

-aluminio: este metal es muy ligero, blanco, rigido, con una capa de alumina que le protege de las inclemencias del tiempo. alumina: óxido del aluminio, sino le quitas la capa de alumina el metal no se corroe más.
motor WR12 con bloque de aluminio.

cobre:despues de los metales preciosos como el Platino, Oro y Plata es el mejor conductor electrico, todos los cables del coche utilizan cobre, y termico con gran capacidad de ductilidad y maleabilidad. el cobre es un metal duradero porque se puede reciclar un número casi ilimitado de veces sin que pierda sus propiedades mecánicas.
su color es rojizo

4.Estructura interna de los materiales metálicos.
todos los elementos metalicos para llegar al mercado previamente en la fabrica para darles forma an estado en algun momento es estado liquido, lo cual asegura una estructura homogenea en todas las partes de la pieza.
5.Pureza y aleaciones
-hierro: si la concentracion de carbono en el hierrro es menor al 0,0008gramos por centimetro cubico, no se considera inpureza, es decir hierro puro.

aleación:
-hierro: se considera aleacion cuando al hieero fundido se le aporta carbono-C por encima de 0,0008g/cm3.
-hierro: fundicion blanca y gris, el acero es de alta resistencia muy duro y fragil al mismo tiempo.

cobre: aleado con Estaño-Sn, o con Plomo-Pb, se obtiene Broce-estaño y Laton-plomo.


6.historia de la humanidad con los metales:
-despues del Paleolitico y el Neolitico vino la Edad de los Metales, cobre- bronce- hierro.
El cobre y su aleación con el estaño, el bronce, adquirieron tanta importancia que los historiadores han llamado edad del cobre y edad del bronce a dos periodos de la Antigüedad.

-El cobre en la Antigüedad

El cobre es uno de los pocos metales que pueden encontrarse en la naturaleza en estado "nativo", es decir, sin combinar con otros elementos. Por ello fue uno de los primeros en ser utilizado por el ser humano. Los otros metales nativos son el oro, elplatino, la plata y el hierro proveniente de meteoritos.

Se han encontrado utensilios de cobre nativo de en torno al 7000 a.C. en la actual Turquia, En esta época, en oriente próximi también se utilizaban carbonatos de cobre (malaquita y azurita) con motivos ornamentales. Los primeros crisoles  para producir cobre metálico a partir decarbonatos mediante reducciones  con carbon  datan del V milenio a. C. Es el inicio de la llamada edad del cobre, apareciendo crisoles en toda la zona entre los Balcanes e Iran, incluyendo Egipto, de un modo endógenico, no conectado con las civilizaciones del viejo mundo, en  América precolombina, en torno al siglo IV a. C. la cultura Moche desarrolló la metalurgia del cobre ya refinado a partir de la malaquita y otros carbonatos cupríferos.
 
-historia del bronce:
-Es la aleación de cobre y estaño, el termino del metal se le dio el arqueólogo Chistian Jürgensen Thomsen en el año 1820 para clasificar en tres edades las colecciones de la Comisión Real para la Conservación de las Antigüedades de Copenhague.
 -No se sabe cómo ni dónde surgió la idea de añadir estaño al cobre, produciendo el primerbronce. Se cree que fue un descubrimiento imprevisto, ya que el estaño es más blando que el cobre y, sin embargo, al añadirlo al cobre se obtenía un material más duro cuyos filos se conservaban más tiempo
 fechado en el 3000 a. C.
 

-Historia del Hierro:
-Se tienen indicios de uso del hierro, cuatro milenios antes de Cristo, por parte de los sumerios y egipcios.
-Entre 1600 a.C. y 1200a.C. se extendio mucho su uso pero sin destronar al bronce por aquella época.
- Entre los siglosXIIa.C.y Xa.C. se produce una rápida transición en Oriente Medio desde las armas de bronce a las de hierro. Esta rápida transición tal vez fuera debida a la falta de estaño, antes que a una mejora en la tecnología en el trabajo del hierro. A este periodo, que se produjo en diferentes fechas según el lugar, se denominaedad del Hierro, sustituyendo a la edad del Bronce.
- Junto con esta transición del bronce al hierro se descubrió el proceso de carburización, consistente en añadir carbono al hierro. El hierro se obtenía como una mezcla de hierro y escoria, con algo de carbono o carburos, y era forjado, quitando la escoria y oxidando el carbono, creando así el producto ya con una forma. El producto resultante, que tenía una superficie de acero, era más duro y menos frágil que el bronce, al que comenzó a reemplazar.

-Historia del aluminio:
- La extracción del aluminio a partir de las rocas que lo contenían se reveló como una tarea ardua. A mediados de siglo, podían producirse pequeñas cantidades, reduciendo con sodio un cloruro mixto de aluminio y sodio, gracias a que el sodio era más electropositivo. Durante el siglo XIX, la producción era tan costosa que el aluminio llegó a considerarse un material exótico, de precio exorbitado, y tan preciado o más que la plata o el oro.
- Diversas circunstancias condujeron a un perfeccionamiento de las técnicas de extracción y un consiguiente aumento de la producción.
- Con estas nuevas técnicas la producción de aluminio se incrementó vertiginosamente 2.000.000 de toneladas extraidas en 1943, y en aumento desde entonces, llegando a convertirse en el metal no férreo más producido en la actualidad. La primera de todas fue la invención de la Dinamo en 1866, que permitía generar la cantidad de electricidad necesaria para realizar el proceso.

7. Extracción, producción y reciclado de materiales metálicos.
- Extraccion: de las minas El primer paso será hacer explotar la roca, por ejemplo, con dinamita.
 el segundo paso es:
El material que se ha soltado gracias a la explosión se carga en camiones.

-Producción:
se trituran las piedras para separar la mena(parte util) y la ganga(parte desechable).
despues mediante imanes se separan los trozos de hierro de la roca. 
si  no es hierro se separa mediante frotado.
una vez que tenemos todo el hierro u otro metal en cachos pequeños se devera prensar para ser comorcializado, a este proceso de prensado se le denomina sinterizado. 


-Reciclado:
-De la chatarra, es decir, a través del reciclado de automóviles, electrodomésticos,...



8.Oxidación y corrosión:
 -oxidación: principalmente se produce en metales a la intemperie ( en la calle), la interacción del ambiente con el metal produce la perdida o deterioro de las propiedades mecanicas/fisicas del metal.
-El hierro en presencia de humedad  y aire, crea óxido y si el ataque de (humedad, aire) no cesa, destruira el material por completo. monetariamente la óxidacion produce muchas perdidas al cabo del año.
-El caso más corriente es el ataque de oxígeno, en este caso esisten una serie de metales que se forma una capa de óxido que auto protege al metal de una mayor oxidación en los ambientes secos, los metales son:   cobre-Cu,  niquel-Ni,  estaño-Sn,  aluminio-Al,  cromo-Cr.
-En los procesos de oxidación, los metales pasan de su estado elemental a formar iones positivos (cationes) por perdida de electrones.

-Corrosión: corrosión electroquimica, el metal es atacado por un agente corrosivo en presencia de un electrolito (electrolito: sustancia liquida con iones libres, que se comporta como un conductor electrico)
-En el proceso de corrosión sobre la superfície del metal se generan "micropilas galvánicas" en las que la humedad actúa como electrolito.   Así,

el electrolito actúa como medio conductor a través del cual viajan las cargas que

abandonan los electrones del ánodo que se corroe, el metal