INTRODUCCIÓN A LA ING. CIVIL

TECNOLOGÍA DE LOS MATERIALES

DEFINICIÓN

Es el estudio y puesta en práctica de técnicas de análisis, estudios físicos y desarrollo de materiales. Es la disciplina de la ingeniería que trata sobre los procesos industriales que nos proporcionan las piezas que componen las máquinas y objetos diversos, a partir de las materias primas.

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

Se definen como un conjunto de características diferentes para cada cuerpo o grupo de cuerpos, que ponen de manifiesto cualidades intrínsecas de los mismos o su forma de responder a determinados agentes exteriores.

Las propiedades de un material determinado se pueden clasificar en cinco grandes grupos:

• Propiedades químicas: Se refiere a los procesos que modifican químicamente un material.

• Propiedades físicas: Se refiere a las características de los materiales debido al ordenamiento atómico o molecular del mismo.

• Propiedades térmicas: Se refiere al comportamiento del material frente al calor.

• Propiedades magnéticas: Se refiere a la capacidad de algunos materiales al ser sometidos a campos magnéticos.

• Propiedades mecánicas: Están relacionadas con la forma en que reaccionan los materiales al actuar fuerzas sobre ellos.

PROPIEDADES QUÍMICAS

1. Estabilidad química: Indica la capacidad de un determinado elemento o compuesto químico de reaccionar espontáneamente al entrar en contacto con otro elemento o a descomponerse o si, por el contrario, para que reaccione es necesaria una acción exterior.

2. Oxidación: Hace referencia al comportamiento de un material cuando es atacado por el oxígeno al estar sometido a la acción de agentes atmosféricos o químicos. La oxidación es típica de algunos metales, y sin embargo en otros materiales no se produce.

3. Corrosión: Cuando la oxidación se produce en un ambiente húmedo o en presencia de otras sustancias agresivas, se denomina corrosión.

PROPIEDADES FÍSICAS

1. Densidad: Es la relación existente entre la masa de una determinada cantidad de material y el volumen que ocupa. Su unidad en el sistema internacional es el kg/m3

2. Peso específico: Es la relación existente entre el peso de una determinada cantidad de material y el volumen que ocupa. Su unidad en el SI es el N/m3

3. Resistencia eléctrica: Todas las sustancias ofrecen un mayor o menor grado de oposición al paso de la corriente eléctrica. Tal oposición es la resistencia eléctrica, que define si un material es un conductor, semiconductor o aislante eléctrico.

4. Propiedades ópticas: Se refiere al comportamiento de los cuerpos cuando la luz incide sobre ellos, así tenemos:

• Cuerpos opacos absorben o reflejan totalmente la luz, impidiendo que pase a su través.

• Cuerpos transparentes transmiten la luz, por lo que permiten ver a través de ellos.

• Cuerpos translúcidos dejan pasar la luz, pero impiden ver los objetos a su través.

PROPIEDADES TÉRMICAS

1. Dilatación térmica: La mayoría de los materiales aumentan de tamaño (se dilatan) al aumentar la temperatura. La magnitud que define el grado de dilatación de un cuerpo es el coeficiente de dilatación que nos da una idea del cambio relativo de longitud o volumen que se produce cuando cambia la temperatura del material. Podemos expresarla de tres formas distintas según interese por la forma geométrica de la pieza:

• Coeficiente de dilatación lineal, α

• Coeficiente de dilatación superficial, β

• Coeficiente de dilatación cúbica, γ

2. Calor específico: Se define como la cantidad de calor que necesita una unidad de masa para elevar su temperatura un grado (centígrado o Kelvin).

3. Temperatura de fusión: Al elevar la temperatura de un sólido, puede producirse un cambio de estado, pasando de sólido a líquido. La temperatura a la que se sucede tal fenómeno es la temperatura de fusión, que a presión normal se llama punto de fusión. Durante el proceso de fusión la temperatura del cuerpo no varía hasta que se ha aportado el calor Materiales de uso técnico Tecnología Industrial.

4. Conductividad térmica: Es un parámetro que indica el comportamiento de cada cuerpo frente a la transmisión del calor, es decir, es la intensidad con que se transmite el calor en el seno de un material.

5. Calor latente de fusión: Es el calor necesario para transformar una unidad de masa del material del estado sólido al líquido.

PROPIEDADES MAGNÉTICAS

Representan los cambios físicos que se producen en un cuerpo al estar sometido a un campo magnético exterior.

1. Materiales diamagnéticos: Las líneas de campo magnético creadas al estar el material en presencia de un campo inductor son de sentido contrario a éste, lo que significa que este tipo de materiales se oponen al campo magnético aplicado, son repelidos por los imanes. No presentan efectos magnéticos observables. Hidrógeno, cloruro de sodio, oro, plata, cobre.

2. Materiales paramagnéticos: Son aquellos en los que las líneas del campo magnético creadas al estar el material en presencia de un campo inductor son del mismo sentido que éste, aunque no se consigue una alineación total. Esto es, son materiales que cuando están sujetos a un campo magnético, sufren el mismo tipo de atracción y repulsión que los imanes normales, pero al retirar el campo magnético, se destruye el alineamiento magnético. Aluminio, platino, magnesio, titanio.

3. Materiales ferromagnéticos: Son aquellos materiales que, cuando se encuentran a una temperatura inferior a un valor determinado, adquieren un campo magnético intenso al estar en presencia de un campo exterior inductor, quedando el material imanado. Esto se debe principalmente a la estructura cristalina que está fuertemente ordenada y crea zonas de dominio magnético, de forma que el campo total será la suma del campo natural que posee el material más el campo exterior. Hierro, níquel y cobalto.

PROPIEDADES MECÁNICAS

• Elasticidad

• Plasticidad

• Resistencia a la fluencia su forma primitiva al cesar el esfuerzo

• Resistencia a la tracción o resistencia última Resistencia a la torsión

• Resistencia a la fatiga

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