ut 1. los metales - Gobierno de Canarias

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Tecnología 4º
U. T. 1. LOS METALES
1. Propiedades.
2. Metales Férricos.
3. Metales no Férricos.
PROPIEDADES.
Si miras a tu alrededor, podrás comprobar que una gran cantidad de objetos de uso
cotidiano están compuestos, en todo o en parte, por metales.
Muchos de ellos son conocidos: el hierro, el cobre, el aluminio, el cinc, el níquel, es
estaño, el plomo. De otros, es probable que no conozcas: el berilio, el iridio, el magnesio,
el cromo, el talio, entre otros, también son metales.
De todos los elementos que se conocen, casi el 80% son metales.
Los metales son excelentes materiales de uno técnico, gracias a sus propiedades físicas
y mecánicas. Las más significativas son éstas:
Propiedades Físicas:
-
Brillo: Los metales presenta brillo metálico, es decir, reflejan la luz.
-
Densidad variable: Según su valor, los metales se califican en ligeros (aluminio,
titanio) y pesados (plomo, hierro).
-
Punto de fusión: En general, los metales funden por encima de los 400 ºC
(excepto el mercurio que es líquido a temperatura ambiente).
-
Conductividad: Los metales son buenos conductores del calor y la electricidad. El
mejor conductor es la plata.
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Propiedades Mecánicas:
-
Dureza variable: Según su valor, los metales se clasifican en blandos (estaño,
plomo, aluminio) y furos (cromo, wolframio, níquel).
-
Tenacidad alta: Los metales, en general, son resistentes a los golpes y a los
impactos.
-
Ductilidad: Los metales pueden estirarse en hilos por tracción.
-
Maleabilidad: También pueden extenderse en láminas por compresión.
Con el fin de mejorar las propiedades físicas y mecánicas de los metales en estado puro,
se suelen mezclar entre sí para producir aleaciones. Es el caso del bronce (cobre y
estaño), el latón (cobre y cinc) o el acero (hierro y carbono). Con ellas se consiguen
materiales más duros, tenaces y resistentes que los respectivos metales puros.
Para estudiar los metales y las aleaciones distinguiremos dos grandes grupos: los
metales férricos (derivados del hierro) y los metales no férricos (todos los demás).
2. METALES FÉRRICOS.
El adjetivo férrico proviene del término latino “ferrum”, que los romanos utilizaban para
denominar el hierro. Por tanto, el grupo de metales férricos está formado por el hierro y
todos sus derivados, entre los que destaca el acero.
El Hierro
Durante tres milenios, el hierro ha sido el metal más utilizado por el ser humano.
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Fuentes de extracción:
-
Es el segundo metal más abundante en la corteza terrestre, después del aluminio.
El núcleo de la Tierra está formado básicamente por hierro.
-
Industrialmente se extrae de los minerales de hierro, entre los que destacan:
a) El oligisto (hasta un 65% de hierro)
b) La magnetita (hasta un 70% de hierro)
c) La siderita (hasta un 40% de hierro)
d) La pirita (hasta un 46% de hierro)
Sistema de obtención:
-
El mineral de hierro se extrae de las minas.
-
El proceso de obtención del hierro se conoce con el nombre de siderurgia y se
lleva a cabo en un horno alto, donde se separa el hiero del resto de los minerales
y se obtiene el hierro fundido.
-
A partir de éste se fabrica el acero y el resto de las aleaciones.
Propiedades y aplicaciones:
El hierro puro presenta las siguientes propiedades:
-
Color blanco plateado.
Se magnetiza fácilmente a temperatura ordinaria.
Su punto de fusión es 1.538 ºC.
Su punto de ebullición es de 2.861 ºC.
Su densidad es de 7.874 Kg/m3.
Sólo se utiliza para fabricar objetos de forja y núcleos de electroimanes.
Generalmente se combina con el carbono para mejorar sus propiedades y
aplicaciones.
Según sea el contenido en carbono, las aleaciones del hierro se denominan
fundiciones y aceros.
-
En las fundiciones, en contenido de carbono es alto (entre el 1,76% y el 6,67%).
Se utiliza, en estado fundido, para fabricar piezas por moldeo.
-
En los aceros, el contenido de carbono es bajo (entre el 0,1% y el 1,76%).
Dependiendo de su composición, distinguimos los de baja aleación y los de alta
aleación. Es un material de gran aplicación en la industria.
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El Acero
El acero es básicamente una aleación de hierro y carbono en la que el contenido de este
último es bajo (entre el 0,1% y el 1,76%). Además, se agregan otros elementos metálicos
como manganeso, cromo o níquel par lograr unas propiedades determinadas.
El proceso de obtención del acero se lleva a cabo en diferentes fases:
- Reducción del mineral.
- Fabricación del acero.
- Laminación del acero.
Propiedades y aplicaciones del acero: las propiedades físicas y mecánicas de los aceros
dependen de su composición. Así, distinguimos entre:
Aceros no aleados:
- Son aquellos que presentan otros
metales en proporción inferior al 1%.
- Son duros, tenaces, dúctiles y
maleables.
- Se emplean para fabricar tornillos,
bisagras y planchas de carrocería.
Aceros de baja aleación:
- Son aquellos que poseen algún
componente en proporción
comprendida entre el 1% y el 5%.
- Son muy duros y tenaces pero
menos dúctiles que los no aleados.
- Se emplean para fabricar
herramientas y rodamientos.
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Aceros de alta aleación:
- Son aquellos que poseen
componentes cuya proporción
supera el 5%.
- Son medianamente duros y muy
resistentes a la oxidación.
- El más conocido es el acero
inoxidable, que tiene muchas
aplicaciones: depósitos, cubiertos.
Los aceros no aleados o de baja aleación pueden protegerse de la oxidación
utilizando recubrimientos metálicos:
-
-
La hojalata es acero recubierto de estaño. Se usa, sobre todo, para fabricar latas
de conservas.
El acero galvanizado se consigue sumergiendo las piezas en un
baño de cinc fundido. Se utiliza para proteger elementos que han
de estar a la intemperie, como farolas, semáforos, protectores de
curvas, etc.
3. METALES NO FÉRRICOS.
EL ALUMINIO.
Presenta un aspecto blanco y brillante al corte.
Propiedades:
-
Es blando y ligero. Se corta y se dobla con facilidad.
Se oxida superficialmente y pierde su brillo, pero la capa de óxido impide
que la corrosión siga adelante.
No admite la soldadura ordinaria.
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Aplicaciones:
-
Industrial del automóvil, fabricación de estructuras ligeras, puertas y
ventanas, ollas y cacerolas, tapas de botellas de leche y algunos
perfumes, botes de ciertas bebidas, envolturas de algunos productos.
EL COBRE.
Es un metal de color rojizo característico y brillo metálico.
Propiedades:
-
Es relativamente blando. Se trabaja con facilidad.
Es muy dúctil y maleable: puede estirase en hilos muy finos o extenderse
en láminas delgadas.
Es un excelente conductor de la electricidad.
Si está a la intemperie, se oxida formando una capa de color verdoso muy
venenosa denominada cardenillo.
Aplicación:
-
Se emplea fundamentalmente en la industria de fabricación de
componentes eléctricos y electrónicos, por su buena conductividad. Las
tuberías de cobre no se oxidan ni se estropean y pueden doblarse con
facilidad.
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LA PLATA Y EL ORO
Son los denominados metales preciosos por su excelente aspecto.
Propiedades:
- Son muy dúctiles y maleables.
- La plata es el mejor conductor de la electricidad que existe.
Aplicaciones:
- Se utilizan en joyería y para fabricar objetos de lujo.
- Generalmente, no se presentan en estado puro, sino aleados entre sí o
con otros metales, como el cobre.
ALEACIONES
Las aleaciones más conocidas son las del cobre y reciben el nombre de bronce o latones
según el metal con el que se mezcla el cobre.
EL BROCE.
Son aleaciones de cobre y estaño. Se distingue entre bronce para forjar y bronce para
fundir, según el contenido de estaño (entre el 6% y el 12%)
Los bronces son materiales de elevada densidad, punto de fusión alto y buenos
conductores de la electricidad. Son duros, tenaces, dúctiles y maleables. Resisten bien la
oxidación y la corrosión.
Se emplean par fabricar
decorativos.
alambres, resortes, membranas, campanas y objetos
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LATONES.
Son aleaciones de cobre y cinc. Existen dos variedades: el latón amarillo (67% de cobre
y 33% de cinc) y el latón rojo (90% de cobre y 10% de cinc).
Los latones también son de elevada densidad, punto de fusión alto y buenos
conductores; menos duros y tenaces pero más dúctiles y maleables. Soportan mal los
agentes atmosféricos.
Se utilizan para fabricar tornillos, componentes eléctricos, griferías, cojinetes y objetos
decorativos.
Además del hierro y el cobre, muchos otros metales también forman aleaciones de gran
utilidad en la industria por sus propiedades físicas y mecánicas.
Duraluminio:
aleación
de
aluminio y cobre (5%). Se utiliza
en la industria de la construcción.
Alnico: aleación de aluminio,
níquel y cobalto . Se emplea
para fabricar imanes.
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Soldadura blanda: aleación de
estaño y plomo. Se utiliza para
soldar componentes eléctricos y
electrónicos.
Nicrom y constatán:
aleaciones de níquel y cromo,
con algo de manganeso. Se
usan para fabricar resistencias
eléctricas.
Aleaciones ultraligeras:
aleaciones de magnesio con otros
metales (aluminio, etc.). Se
emplean en la industria
aeroespacial.
Widia: material a case de
wolframio y carbono. Se utiliza
para fabricar herramientas de
corte.
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