Materiales Tecnologicos "Los Metales"

Los metales son sustancias elementales como el oro, la plata y el cobre, que son cristalinas en su forma sólida y se encuentran de manera natural en los minerales.

Metal Macizo 

En el ámbito de la química, se conocen como metales o metálicos a aquellos elementos de la Tabla Periódica que se caracterizan por ser buenos conductores de la electricidad y del calor los cuales pueden ser tanto elementos puros como aleaciones entre sí. Estos elementos tienen altas densidades y son generalmente sólidos a temperatura ambiente (excepto el mercurio).

Los elementos metálicos son los más abundantes de la corteza terrestre: de los 118 elementos que integran la Tabla Periódica, apenas 25 son no metálicos. Suelen hallarse naturalmente en proporciones de mayor o de menor pureza, formando parte de minerales del subsuelo terrestre, de los cuales han de ser separados.

Los Metales en la Tabla Periódica

Obtención de los metales 

La mayoría de los metales se encuentran en la naturaleza en forma de mineral de metal, por lo que hay que extraerlos de estos minerales que los contienen, en los que forman un compuesto químico (Pirita - FeS2, Limonita - Fe2O3, Bauxita - Al2O3, Cuprita - Cu2O). Hay dos formas de obtenerlos, mediante hornos (calor) o por electrolisis (electricidad).

El ser humano ha aprovechado los metales, mediante procesos físicos de mezcla, fundición y moldeado, a través de la metalurgia. Es una de las bases principales de la ingeniería.

Es posible establecer distintas clasificaciones. Desde un punto de vista químico y desde el punto de vista práctico, Químicamente encontramos metales como;

• metales alcalinos
• metales alcalinotérreos
• tierras raras (lantánidos y actínidos)
• metales pesados o de transición:
• metales pesados frágiles
• metales pesados dúctiles
• metales pesados de bajo punto de fusión

Todos ellos son metales, pero tan sólo los metales pesados o de transición concuerdan con el concepto que tenemos de los metales. Nosotros nos centraremos en los metales Ferrosos Y no ferrosos

Metales Ferrosos 

Hierro Procesado

Son todos los metales y aleaciones que si tienen en su estructura química Hierro.  Los Metales ferrosos poseen una afinidad magnética y tiene una gran resistencia a la tracción, ya que pueden llevar a una gran cantidad de tensión. Los metales ferrosos incluyen el acero dulce, el acero al carbono, el acero inoxidable, el hierro fundido y el hierro forjado. Estos metales se utilizan principalmente por su resistencia a la tracción y durabilidad.

Características básicas de los metales Ferrosos

• Tienen alta concentración de Hierro.
• Son pesados. 
• Poseen alta densidad.
• Su temperatura de fusión es elevada, por lo que se necesitan hornos muy potentes.
• Son duros.
• Se oxidan fácilmente. Su óxido es rojizo. Tienen alta capacidad de oxidación, lo que los hace propensos a la corrosión.
• Son abundantes en la naturaleza.
• Pueden ser frágiles, aunque el acero es maleable y resistente.
• Son excelentes conductores de electricidad, magnetismo y calor.
• Son magnéticos.
• Son dúctiles y maleables a excepción de las aleaciones con alto contenido de carbono y escoria.
• Gran resistencia a la tracción.

Metales No ferrosos

Son todos los metales y aleaciones que no tienen en su constitución química Hierro. En general, son blandos y tienen poca resistencia mecánica. Los metales no ferrosos contienen aluminio, latón, cobre, níquel, estaño, plomo y zinc, así como metales preciosos como el oro y la plata. 

Los metales no ferrosos son mucho más maleables que los metales ferrosos. Los metales no ferrosos también son mucho más livianos, lo que los hace aptos para su uso en lugares donde se necesita firmeza. Los metales no ferrosos tienen una mayor resistencia al óxido y a la corrosión ya que no contienen hierro, por lo que se hallará estos materiales en uso para tuberías de agua, techados y señales de tránsito. Son no magnéticos, lo que los hace excelentes utilizarlos en aparatos electrónicos y en el cableado. Las propiedades de un metal estándar, tales como la conducción de calor y electricidad, ductilidad, maleabilidad y un aspecto brillante. El hierro dulce y el hierro forjado están en esta clasificación, además del acero y las fundiciones. Tienen la ventaja de ser relativamente económicos de extraer o fabricar.

Clasificación de los metales No Ferrosos

Pesados

Su densidad es igual o mayor de 5kg/dm cúbico . Tales como: estaño, cobre, zinc, plomo, níquel, Wolframio y Cobalto.

Ligeros

Su densidad está comprendida entre 2 y 5kg/dm cúbico. Tales como: Aluminio y Titanio.

Ultraligeros

Su densidad es menor de 2kg/dm cúbico. Tales como: magnesio y Berilio.

Propiedades de los Metales no ferrosos

No es apropiado categorizarlas de forma general, por lo tanto, se citan de manera particular para cada material.

Propiedades físicas comunes de los Metales

Propiedades comunes de los metales

Maleabilidad. Diversos metales, al ser sometidos a compresión, pueden crear láminas delgadas y homogéneas equivalentes al mismo material.

Ductilidad. Cuando la gran mayoría de los metales los sometemos a el efecto de tracción, crean alambres o hilos semejantes de igual material.

Tenacidad. La capacidad que tiene el metal de resistir al quiebre, cuando se aplican fuerzas toscas como golpes o caídas. Mientras más tenaz sea un metal, menos propenso a romperse será.

Resistencia mecánica. Se llama así a la capacidad de soportar la tracción, la compresión, la torsión y otras fuerzas similares, sin ceder en su estructura física (deformarse).

Conductibilidad. La capacidad de un metal de admitir el paso de una corriente eléctrica o (electricidad) o de energía térmica (calor).

Aleaciones 

Principales Aleaciones

Las aleaciones son composiciones similares de metales. En ellas no se origina reacción química alguna y por lo tanto no hay formación de enlaces metálicos. Cada aleación suma las propiedades de los diferentes componentes de la mezcla.

Las aleaciones son técnicas físicas de acoplamiento de metales o de metales y no metales, llevados a cabo a altas temperaturas. Así se obtienen nuevos materiales, por ejemplo:

• Acero. Aleación de hierro y carbono y otros elementos en menor proporción.
• Bronce. Cobre y estaño.
• Latón. Zinc y cobre.
• Duraluminio. Aluminio y cobre.
• Acero inoxidable. A la aleación del acero se le agrega níquel y cromo.

Usos comerciales de los metales 

Existen distintas formas para emplear los metales en la construcción y pueden clasificarse en cuatro grupos:

Barras y perfiles, Los perfiles laminados tienen particular interés en la construcción por ser destinados a la fabricación de estructuras resistentes.

Chapas. También llamadas palastros. Tienen un espesor que puede oscilar desde los 5 mm llegando a los 25 mm. Tienen una longitud de 2 metros ondulados con una parábola. En ocasiones se recubren de un baño de otro metal para mejorar sus propiedades. Cuando el recubrimiento es de zinc se obtiene un acero galvanizado. El recubrimiento también puede ser de estaño, en ese caso las chapas de acero reciben el nombre de hojalatas.

Roblones, pernos y clavos.

• Los roblones, llamados también remaches, están formados por un cuerpo cilíndrico y una cabeza con forma de media esfera, de casquete esférico, de gota de sebo o de cabeza perdida; en el otro extremo del cilindro se remacha la cabeza en caliente una vez colocado en la pieza.
• Los pernos se conocen por bulones y tornillos. Cuando tienen cabeza para el destornillador se llaman tornillos y cuando no la tienen reciben el nombre de bulones. Los bulones constan de un cilindro fileteado en casi toda su longitud y una cabeza fija, completados por una tuerca y una arandela. Otro tipo de tornillo es el que se aplica en las maderas, con la cabeza como las del anterior, el cuerpo a partir de ella es cilíndrico y luego cónico fileteado, terminando en punta.
• Los clavos constan de un cuerpo cilíndrico liso, terminado en punta en un extremo y una cabeza, en casquete esférico, de cabeza perdida. Existe también una variante en forma de L, llamados escarpias y las tachuelas de cabeza chata y cuerpo cónico o piramidal. Se fabrican con alambre de acero estirado en frío y sin recocer.

Alambres y cables se fabrican como redondos continuos recogidos en bobinas ya que el hacer es dúctil y se fabrican en trenes de trefilado, se emplean como sirgas y tirantes. La gama de productos elaborados en acero que se pueden encontrar en el mercado es muy extensa. 

Uso de los Metales