3-1 Les propietats
Propietats físiques
• Conductivitat elèctrica
Recorda: La conductivitat elèctrica és la propietat que tenen els cossos de permetre el pas del corrent. Com més gran és la conductivitat elèctrica d'un material, més fàcilment es desplacen les càrregues per l'interior.
Els metalls són bons conductors de l’electricitat, sobretot l'or, la plata i el coure. La majoria dels cables que s'utilitzen per al transport d'electricitat estan fets de coure, ja que és un bon conductor elèctric. En alguns tipus de cables la part externa està recoberta de plàstic o d'un altre material aïllant.
• Conductivitat tèrmica
Recorda: La conductivitat tèrmica és la propietat que tenen els cossos de transmetre la calor. Com més gran és la conductivitat tèrmica d'un material, més fàcilment es transmet la calor a través d'ell.
Els metalls són bons conductors tèrmics, sobretot el coure i l'alumini. Per aquesta raó, els metalls són utilitzats en tots aquells casos en que és important aprofitar al màxim la calor, com per exemple els estris de cuina.
• Densitat
Recorda: La densitat és la quantitat de massa de material per unitat de volum.
La densitat dels metalls és superior a la d'altres materials d'ús comú, tot i que cada metall té una densitat determinada. Tot i això, cap metall sura a l'aigua.
• Dilatació
Recorda: La dilatació és la variació de les dimensions d'un material a causa d'un canvi de temperatura. La dilatació d'un material, en aquest cas un metall, ve donat tant per l'augment com per la disminució del seu volum per efecte de la calor o del fred.
Els metalls són uns dels materials que més poden variar la seva grandària per efecte de la temperatura. Això obliga als dissenyadors a dimensionar els diferents objectes o peces, tenint en conte la dilatació del metall utilitzat, per tal de no trobar-se que una màquina s'espatlli per no tenir present la dilatació de les seves peces, quan està en funcionament.
• Punt de fusió
Recorda: El punt de fusió és la temperatura a la qual un material passa de l'estat sòlid a l'estat líquid.
Cada metall té un punt de fusió determinat, que és molt important tenir en compte a l'hora de fabricar peces emmotllades o soldades, eixos giratoris o quan es realitzen altres processos relacionats.
• Fusibilitat
Recorda: La fusibilitat és una propietat dels materials que ens diu la quantitat de calor que cal aportar-los per fondre'ls.
Donat que els metalls es fonen tots, excepte el mercuri que ja és líquid a temperatura ambient, és una propietat important a tenir present quan es treballa amb metalls, ja que permetrà saber quanta energia serà necessària per fondre un metall i poder treballar amb ell.
Propietats mecàniques
Tipus d'esforç
Quan sobre un cos hi actuen forces de qualsevol mena, diem que el cos suporta un esforç. La reacció d'una peça d'un determinat material sota un esforç que se li aplica depèn de diversos factors: de la intensitat de l'esforç, de les mides de la peça, del material de què està feta i, també, del tipus d'esforç. Recordem els esforços més importants als quals estan sotmesos els diferents materials:
• Tracció
La tracció és l'esforç al qual està sotmesa una peça per l'acció de dues forces oposades que l'estiren. Un esforç d'aquesta mena augmenta sempre la longitud de la peça en la direcció de les forces i, si és prou intens, en redueix la secció transversal i, finalment, la trenca.
• Compressió
La compressió és l'esforç al qual està sotmesa una peça per l'acció de dues forces oposades que l'aixafen. Un esforç d'aquesta mena redueix la longitud de la peça en la direcció de les forces i, si és prou intens, n'augmenta la secció transversal i, finalment, la trenca.
• Flexió
La flexió és l'esforç al qual està sotmesa una peça per l'acció de forces que tendeixen a doblegar-la. Un esforç d'aquesta mena sempre fa que la peça es corbi i, si és prou intens, l'acaba trencant.
• Cisallament
El cisallament és l'esforç al qual està sotmesa una peça per l'acció de dues forces oposades que s'exerceixen sobre punts diferents però molt propers, de manera que tendeix a tallar la peça. Un esforç d'aquesta mena sempre produeix deformacions en la peça i, si és prou intens, l'acaba trencant.
• Torsió
La torsió és l'esforç al qual està sotmesa una peça per l'acció de dues forces que tendeixen a retorçar-la, a deformar-la entorn d'un eix. Un esforç d'aquesta mena sempre produeix deformacions en la peça i, si és prou intens, l'acaba trencant.
Resposta als esforços
Cada metall, respon d'una manera característica als diferents tipus d'esforç, segons la seva intensitat. Malgrat aquestes diferències, es poden extreure algunes conclusions generals. A mesura que la intensitat de l'esforç augmenta, els materials mostren primer les seves propietats elàstiques, després les seves propietats plàstiques i, finalment, les seves propietats de resistència.
• Elasticitat
Recorda: L'elasticitat és la propietat de deformar-se que tenen els materials quan suporten un esforç i de tornar a la forma inicial quan el deixen de suportar.
Un metall es comporta de manera elàstica quan sofreix esforços d'intensitat baixa, fins a un determinat límit, anomenat límit d'elasticitat, que és característic de cada metall. Si se supera, la deformació es fa permanent i el material pot arribar a trencar-se.
• Plasticitat
Recorda: La plasticitat és la propietat que tenen els materials de conservar les deformacions produïdes per l'acció d'un esforç quan el deixen de suportar.
Un metall es comporta de manera plàstica quan sofreix esforços d'intensitat superior al seu límit d'elasticitat per a un tipus concret d'esforç. Segons el tipus d'esforç amb el qual un material mostra més clarament les seves propietats plàstiques, distingim:
• Mal·leabilitat:
Recorda: La mal·leabilitat és la propietat que tenen els materials de deformar-se permanentment quan estan sotmesos a un esforç de compressió. Els materials mal·leables permeten obtenir planxes o làmines fàcilment.
Els metalls acostumen a ser mal·leables, i per aquest motiu és fàcil transformar-los en planxes per treballar amb ells.
• Ductilitat:
Recorda: La ductilitat és la propietat que tenen els materials de deformar-se permanentment quan estan sotmesos a un esforç de tracció. Els materials dúctils permeten obtenir barnilles o fils fàcilment.
Tots els metalls són dúctils excepte el plom, que es trenca per l'acció de la tracció, i el mercuri, que al ser líquid a temperatura ambient, no és possible estirar d'ell per transformar-lo en barnilles o fils.
• Resistència
Recorda: La resistència és la propietat que tenen els materials de suportar esforços sense trencar-se. Sigui quin sigui el material i el tipus d'esforç que s'hi apliqui, finalment es produirà el trencament.
Els metalls acostumen a ser materials que suporten força bé els esforços, per la qual cosa, podem dir, de forma general, que són materials resistents.
• Duresa
Recorda: La duresa és la propietat que tenen els materials d'oposar-se a ser ratllats o penetrats.
Es tracta d'una propietat que varia molt d'uns metalls a uns altres. El plom i l'estany, per exemple, són molt tous en comparació amb els acers usats per fabricar eines.
• Tenacitat
Recorda:La tenacitat és la resistència al trencament que presenta un material quan es colpeja. Un material que no és tenaç, diem que és fràgil, ja que es trenca amb facilitat amb un cop.
Per regla general, els metalls són molt tenaços. De la mateixa manera, podem dir que els metalls, no són fràgils.
• Fatiga
Recorda: La fatiga és la resistència al trencament que presenta un material quan se sotmet a esforços repetits.
Els metalls tampoc no es comporten igual sota esforços quan se'ls aplica repetidament. Tot i així, en forma general, podem dir que els metalls són força resistents als esforços de fatiga.
• Maquinabilitat
Recorda: La maquinabilitat és una propietat que es refereix a la facilitat amb què un material pot ser mecanitzat; és a dir, treballat. Els metalls són uns materials que es treballen molt bé, i per tant poden ser mecanitzats molt fàcilment.
• Soldabilitat
Recorda: La soldabilitat és la propietat que tenen alguns materials d'unir-se sòlidament entre si per efecte de la calor i, en cas necessari, amb la presència d'altres materials addicionals.
La soldadura és bàsica en la fabricació d'estructures i peces metàl·liques. De fet, és una de les propietats més importants dels metalls i que permeten la fabricació d'infinites peces gràcies a la seva soldabilitat.