Materiales

Materiales

Desde la edad de piedra hasta la edad de hierro podemos identificar que ciertos materiales prevalecieron debido a que influenciaron tanto nuestro entorno que lograron cambiarlo por completo, sin embargo, gracias al estudio de la relación entre la estructura interna de los materiales y sus propiedades, actualmente nos podemos encontrar con más de 300,000 distintos.

Actualmente la gran cantidad de materiales se pueden clasificar por su composición:

• Metales
• Cerámicos
• Polímeros
• Compuestos o Compositos

Metales

Los metales constituyen una gran parte de los materiales que se emplean en la industria, estos son sustancias inorgánicas que están constituidas por átomos de elementos metálicos, sus principales características macroscópicas son las siguientes:

• Alta conductividad eléctrica
• Alta conductividad térmica
• Alta resistencia mecánica
• Tenaces, dúctiles y deformables
• Alta densidad

Los metales a su vez se pueden clasificar como se muestra en la ilustración 1

[pic 1]

Ilustración 1 Clasificación de los metales

Dentro de los metales ferrosos se encuentra el acero, el acero representa un gran porcentaje dentro de los metales usados en la actualidad. La explotación de las propiedades del acero ha resultado en el desarrollo de nuevas aleaciones y por la misma razón han surgido distintos tipos de aceros.

Acero al carbón

Este acero esta constituido por una aleación de hierro y carbón (0.06%-2%).

Se clasifica como suave (0.06%-0.15%), dulce (0.15%-0.25%), medio carbono (0.2%-0.5%) y alto carbono o acero grado herramienta (0.5%-2%), la diferencia entre estos tipos de acero al carbón yace en el porcentaje de carbón que posee cada aleación. El acero dulce tiene un uso general donde la dureza y la resistencia a la tensión no son una prioridad, el acero medio carbono se usa comúnmente en herramientas agrícolas y finalmente el acero grado herramienta es usado cuando la prioridad es la dureza y no la ductilidad.

Acero aleado

El acero aleado se distingue por ser el resultado de una aleación de 1 o más elementos y además el porcentaje de carbón es menor al 1%. Este acero se clasifica respecto a la cantidad de adiciones, “baja aleación” si es menor al 2%, “media aleación” si esta entre el 2% y el 10% y finalmente “alta aleación” si está por encima del 10%.

Los elementos más comunes para realizar una aleación son: Cr, Mn, Ni, Mo, V, Si, Co, Cu, Pb, P, Al, S, Ti y W y los principales efectos que logran estos elementos en el acero son:

• Endurecer el Acero (Mn, Cr y W)
• Formar grafito (Si y Ni)
• Acelerar el crecimiento del grano (Cr)
• Desacelerar el crecimiento del grano (Ni y V)
• Mejorar la maquinabilidad (S y Pb)
• Cambiar la velocidad de enfriamiento crítica
•   Mejorar la resistencia a la corrosión

Acero inoxidable

Este tipo de acero es el resultado de una aleación con Cr y acero al carbón. Si la aleación posee un porcentaje igual o menor al 2% de cromo, ésta aumentará la resistencia, dureza y reducirá la velocidad crítica del enfriamiento del acero al carbón, por otro lado, si esta posee Cr al 12 % la tasa de corrosión disminuirá.

Temperatura y aceros

Las propiedades de los aceros pueden variar de acuerdo con el entorno en el que se encuentren, por ejemplo, los aceros se comportan distinto a bajas temperaturas y esto dependerá directamente de sus estructuras cristalinas.

Los metales con una estructura cristalina FCC mejorará la resistencia, ductilidad y tenacidad, los metales con una estructura cristalina BCC se hacen frágiles todos los metales y finalmente, los metales con HCP son intermedios a los ambos anteriores.

De igual manera que el frío modifica las propiedades macroscópicas del acero también lo hace el calor, siendo que los aceros dulces se limitan a 450°C, los de baja aleación se limitan a 670°C, los austeníticos se usan con 650° o más y finamente las aleaciones con Ni o Cr logran llegar hasta los 900°C.

Tratamientos térmicos de los aceros

Los tratamientos térmicos son procesos que enfrían y calientan un material controladamente, esto nos ayuda a cambiar sus microestructuras y por lo tanto sus propiedades. Los principales tratamientos térmicos que se emplean con el acero son:

                Recocido

El recocido a su vez se divide en distintos tipos, sin embargo, se caracteriza por calentar el acero hasta producir austenita completamente y después se enfría en el horno. Nos ayuda a:

• Ablandar
• Eliminar tensiones
• Aumenta la ductilidad y plasticidad

Normalización

Mismo proceso que el recocido con la diferencia de que se enfría el acero al aire libre. Nos ayuda a:

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